Модульные устройства защиты
Модульные устройства защиты предназначены для защиты электрических цепей от аварийных режимов работы и перегрузок. Эти устройства включают в себя:
Автоматические выключатели.
Устройства защитного отключения (УЗО) или выключатели дифференциального тока.
Автоматические выключатели дифференциального тока (дифференциальные автоматы).
Ограничители импульсного перенапряжения.
Устройства защиты многофункциональные (УЗМ). Защита от повышения и понижения напряжения, искрения в электропроводке.
Английская аббревиатура MCB (miniature circuit breaker, миниатюрный или модульный автоматический выключатель). Предназначен для защиты электрической цепи от перегрузки и короткого замыкания. В отличие от плавкого предохранителя автоматические выключатели используются многократно, срабатывают быстрее и имеют стабильный порог срабатывания.
Автоматический выключатель – контактный коммутационный аппарат.
По роду тока автоматические выключатели бывают переменного тока, постоянного тока, переменного и постоянного тока. Автоматические выключатели выпускаются на различные номинальные токи. При номинальном токе автоматический выключатель не должен срабатывать никогда. Величина номинального тока определяется при температуре 30°C. По числу полюсов автоматические выключатели бывают однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные.
Автоматические выключатели содержат следующие конструктивные узлы: главную контактную систему, дугогасительную систему, привод расцепляющего устройства, расцепитель (расцепители). Главная контактная система предназначена для замыкания и размыкания электрической цепи. Дугогасительная система служит для предотвращения горения и для быстрого гашения электрической дуги, возникающей при размыкании контактов в случае срабатывания автоматического выключателя при наличии индуктивности размыкаемой цепи. Привод расцепляющего устройства замыкает и размыкает контакты. Замыкание контактов производится вручную с помощью рычажка на лицевой панели. Одновременно взводится пружина, под действием которой происходит размыкание контактов при срабатывании автоматического выключателя. Как правило, модульный автоматический выключатель содержит два расцепителя, работающих на разных физических принципах, имеющих разное время срабатывания и разный порог срабатывания. Расцепитель мгновенного действия (электромагнитный расцепитель) представляет собой катушку с ферромагнитным сердечником (электромагнит), который срабатывает быстро и реагирует, в основном, на короткое замыкание. Автоматические выключатели делятся на типы (классы) в зависимости от чувствительности мгновенного расцепителя A, B, C и D.
Автоматические выключатели типа А должны срабатывать при токах от 2 до 3 Iном (Iном – номинальный ток автоматического выключателя).
Автоматические выключатели типа B должны срабатывать при токах от 3 до 5 Iном.
Автоматические выключатели типа C должны срабатывать при токах от 5 до 10 Iном.
Автоматические выключатели типа D должны срабатывать при токах от 10 до 20 Iном.
Наиболее распространенные и чаще применяемые автоматические выключатели типа C.
Автоматические выключатели типа D применяются при наличии в цепях оборудования с большими пусковыми токами.
Второй расцепитель автоматического выключателя – теплового типа, он срабатывает медленно (время срабатывания от секунд до часа в зависимости от величины тока), защищает от перегрузки и представляет собой биметаллическую пластинку (ленту), спаянную из двух разнородных металлов с существенно разным коэффициентом теплового расширения. Биметаллическая пластинка нагревается проходящим через автоматический выключатель током и от нагрева изгибается. При определенном токе она воздействует на привод расцепляющего устройства, что приводит к расцеплению контактов автоматического выключателя. Как правило, тепловой расцепитель срабатывает при токах 1,15-1,45 от номинального тока автоматического выключателя, что значительно меньше тока срабатывания электромагнитного расцепителя. Ток срабатывания зависит от температуры окружающей среды. При понижении температуры он увеличивается, при повышении температуры уменьшается. После срабатывания теплового расцепителя автоматический выключатель может быть снова включен только после его остывания.
Важной характеристикой автоматического выключателя является его предельная отключающая способность при коротком замыкании. Это ток короткого замыкания, который не приводит к разрушению (обгоранию, оплавлению или привариванию контактов) автоматического выключателя.
Маркировка автоматических выключателей: на лицевой панели указывается производитель, тип (серия), характеристика электромагнитного расцепителя (например, B, C или D), номинальный ток, предельная отключающая способность в А (например, 6000 в прямоугольной рамке).
Другое его название – выключатель дифференциального тока (ВДТ). УЗО – контактный коммутационный аппарат. УЗО реагирует не на величину протекающего тока, а на разность токов фазного и нулевого провода. УЗО включается в разрыв обоих проводов (фазного и нулевого) питающей сети, оба провода проходят через УЗО. УЗО служит для защиты от поражения электрическим током при касании токоведущих цепей или пробое на корпус какого-либо незаземленного устройства (отключение происходит за доли секунды, что уменьшает последствия поражения электрическим током), и для аварийного отключения сети при появлении утечки, которая может быть вызвана старением или повреждением изоляции, а также касанием оголенными проводами каких-либо предметов, например, стен и т.п.. УЗО не срабатывает при перегрузках и коротких замыканиях и не заменяет автоматический выключатель. УЗО выпускается на различные номинальные токи нагрузки. Это токи, проходящие через УЗО, при которых аппарат может работать длительное время. УЗО также характеризуется предельной отключающей способностью (например, 10000А). УЗО бывают 2-х и 4-х полюсные (для однофазных и трехфазных сетей с нулевым проводом). Наиболее распространенными являются УЗО типа AC, рассчитанные на срабатывание при дифференциальном переменном синусоидальном токе. УЗО выпускаются на номинальные отключающие дифференциальные токи 10, 30, 100 и 300мА. УЗО на токи 10 и 30мА применяются для защиты человека от поражения электрическим током, на токи 100 и 300мА – для противопожарной защиты.
На лицевой панели УЗО находится рычаг включения и кнопка тестирования. УЗО содержит дифференциальный трансформатор, катушку расцепителя, расцепитель и привод расцепляющего устройства. Дифференциальный трансформатор имеет две одинаковых обмотки, включенные встречно, по которым протекает ток нагрузки. Магнитные потоки в трансформаторе от этих обмоток при равенстве токов взаимно компенсируются и в третьей обмотке, к которой подключена катушка расцепителя, ЭДС не наводится. При появлении утечки тока с фазного провода на землю, вызванной касанием провода человеком или нарушением изоляции взаимная компенсация магнитных потоков в трансформаторе от токов фазного и нулевого провода нарушается, в третьей обмотке возникает ЭДС, которая прикладывается к катушке расцепителя. Когда ток в катушке расцепителя достигает порога срабатывания, расцепитель освобождает привод расцепляющего устройства, который размыкает контакты УЗО и обесточивает цепь. Срабатывание УЗО происходит за сотые доли секунды. Для повторного включения УЗО после устранения неисправности нужно привести рычаг включения на лицевой панели в рабочее положение.
Кнопка тестирования на лицевой панели предназначена для проверки УЗО. При нажатии кнопки к фазному проводу подключается внутренний резистор, имитирующий утечку. При этом УЗО должно сработать.
Маркировка УЗО: на УЗО маркируется серия, номинальный ток, тип (род тока, например, переменный – буквы AC или значок «~»), дифференциальный ток отключения (например, 10 или 30мА), максимальная отключающая способность в А (например, 10000 в прямоугольной рамке).
Автоматические выключатели дифференциального тока (дифференциальные автоматы) совмещают в себе функции автоматического выключателя и УЗО. Они защищают как от появления дифференциального тока (разности токов, тока утечки), так и от перегрузки и короткого замыкания. Они бывают 2-х и 4-х полюсные (для однофазных и трехфазных сетей с нулевым проводом). Параметры, конструкция и маркировка автоматических выключателей дифференциального тока соответствуют таковым автоматических выключателей и УЗО.
Ограничители импульсного перенапряжения предназначены для защиты питаемого оборудования от высоковольтных импульсных перенапряжений, которые возникают из-за наводок при грозовых разрядах, коммутации мощных нагрузок и коротких замыканий в сети с последующим срабатыванием защитных устройств. Причем это может происходить на удалении от защищаемого объекта.
Эти импульсы имеют небольшую длительность – порядка десятков микросекунд и большую амплитуду – 1000В и более, что может повредить чувствительное оборудование. Главный элемент ограничителя – варистор. Это симметричный нелинейный полупроводниковый резистор, получаемый спеканием порошка полупроводникового материала (например, оксида цинка) с различными связующими, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения. При низких напряжениях в пределах нормального рабочего напряжения сети (например, до 275Вэфф однофазной сети 220В) сопротивление варистора достаточно велико, через него протекает незначительный ток, которым можно пренебречь. При повышении напряжения до некоторой пороговой величины сопротивление варистора начинает уменьшаться и при дальнейшем повышении напряжения уменьшается на несколько порядков. Варистор в этом состоянии способен проводить очень большие токи в импульсе (в течение короткого времени – до десятков кА (тысяч Ампер) и способны поглощать значительную энергию, но величина этой энергии ограничена и при её превышении варистор может разрушиться. Поэтому цепь с варистором обычно защищается плавким предохранителем, который находится внутри ограничителя импульсного перенапряжения.
Ограничитель импульсного перенапряжения включается между фазным проводом и проводом защитного заземления.
На лицевой панели ограничителя импульсного перенапряжения размещается маркировка и окно индикатора состояния внутреннего плавкого предохранителя. Если окно имеет зелёный цвет – предохранитель исправен, если красный – предохранитель перегорел и ограничитель импульсного перенапряжения подлежит замене.
Маркировка содержит наименование фирмы-изготовителя, серию и тип устройства, максимальный ток варистора ограничителя (например, 40кА) при импульсе 8/20мкс (8мкс – длительность фронта нарастания, 20мкс – длительность импульса), номинальный ток варистора ограничителя, уровень напряжения защиты при номинальном токе варистора, непрерывное рабочее напряжение, эффективное значение и частота, при котором ток варистора не превышает определенного значения, например, 1мА.
Устройства защиты многофункциональные (УЗМ) служат для защиты питаемого оборудования от повышения и понижения напряжения выше или ниже заданного значения, искрения в электропроводке. Могут также выполнять и другие функции. В случае выхода параметров питающей сети за заданные значения питаемое оборудование отключается. Это может быть особенно актуально, когда из-за обрыва или отгорания нуля в электрощите, в квартире может появиться напряжение 380В (линейное) вместо фазного напряжения 220В, в результате чего может повредиться значительное количество оборудования и даже может случиться пожар. Обычно отключение производится при помощи реле.
Устройства защиты многофункциональные выпускаются как с фиксированными значениями параметров, так и с регулируемыми пользователем.
Автоматические выключатели.
Устройства защитного отключения (УЗО) или выключатели дифференциального тока.
Автоматические выключатели дифференциального тока (дифференциальные автоматы).
Ограничители импульсного перенапряжения.
Устройства защиты многофункциональные (УЗМ). Защита от повышения и понижения напряжения, искрения в электропроводке.
Автоматические выключатели.
Английская аббревиатура MCB (miniature circuit breaker, миниатюрный или модульный автоматический выключатель). Предназначен для защиты электрической цепи от перегрузки и короткого замыкания. В отличие от плавкого предохранителя автоматические выключатели используются многократно, срабатывают быстрее и имеют стабильный порог срабатывания.
Автоматический выключатель – контактный коммутационный аппарат.
По роду тока автоматические выключатели бывают переменного тока, постоянного тока, переменного и постоянного тока. Автоматические выключатели выпускаются на различные номинальные токи. При номинальном токе автоматический выключатель не должен срабатывать никогда. Величина номинального тока определяется при температуре 30°C. По числу полюсов автоматические выключатели бывают однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные.
Автоматические выключатели содержат следующие конструктивные узлы: главную контактную систему, дугогасительную систему, привод расцепляющего устройства, расцепитель (расцепители). Главная контактная система предназначена для замыкания и размыкания электрической цепи. Дугогасительная система служит для предотвращения горения и для быстрого гашения электрической дуги, возникающей при размыкании контактов в случае срабатывания автоматического выключателя при наличии индуктивности размыкаемой цепи. Привод расцепляющего устройства замыкает и размыкает контакты. Замыкание контактов производится вручную с помощью рычажка на лицевой панели. Одновременно взводится пружина, под действием которой происходит размыкание контактов при срабатывании автоматического выключателя. Как правило, модульный автоматический выключатель содержит два расцепителя, работающих на разных физических принципах, имеющих разное время срабатывания и разный порог срабатывания. Расцепитель мгновенного действия (электромагнитный расцепитель) представляет собой катушку с ферромагнитным сердечником (электромагнит), который срабатывает быстро и реагирует, в основном, на короткое замыкание. Автоматические выключатели делятся на типы (классы) в зависимости от чувствительности мгновенного расцепителя A, B, C и D.
Автоматические выключатели типа А должны срабатывать при токах от 2 до 3 Iном (Iном – номинальный ток автоматического выключателя).
Автоматические выключатели типа B должны срабатывать при токах от 3 до 5 Iном.
Автоматические выключатели типа C должны срабатывать при токах от 5 до 10 Iном.
Автоматические выключатели типа D должны срабатывать при токах от 10 до 20 Iном.
Наиболее распространенные и чаще применяемые автоматические выключатели типа C.
Автоматические выключатели типа D применяются при наличии в цепях оборудования с большими пусковыми токами.
Второй расцепитель автоматического выключателя – теплового типа, он срабатывает медленно (время срабатывания от секунд до часа в зависимости от величины тока), защищает от перегрузки и представляет собой биметаллическую пластинку (ленту), спаянную из двух разнородных металлов с существенно разным коэффициентом теплового расширения. Биметаллическая пластинка нагревается проходящим через автоматический выключатель током и от нагрева изгибается. При определенном токе она воздействует на привод расцепляющего устройства, что приводит к расцеплению контактов автоматического выключателя. Как правило, тепловой расцепитель срабатывает при токах 1,15-1,45 от номинального тока автоматического выключателя, что значительно меньше тока срабатывания электромагнитного расцепителя. Ток срабатывания зависит от температуры окружающей среды. При понижении температуры он увеличивается, при повышении температуры уменьшается. После срабатывания теплового расцепителя автоматический выключатель может быть снова включен только после его остывания.
Важной характеристикой автоматического выключателя является его предельная отключающая способность при коротком замыкании. Это ток короткого замыкания, который не приводит к разрушению (обгоранию, оплавлению или привариванию контактов) автоматического выключателя.
Маркировка автоматических выключателей: на лицевой панели указывается производитель, тип (серия), характеристика электромагнитного расцепителя (например, B, C или D), номинальный ток, предельная отключающая способность в А (например, 6000 в прямоугольной рамке).
Устройство защитного отключения (УЗО).
Другое его название – выключатель дифференциального тока (ВДТ). УЗО – контактный коммутационный аппарат. УЗО реагирует не на величину протекающего тока, а на разность токов фазного и нулевого провода. УЗО включается в разрыв обоих проводов (фазного и нулевого) питающей сети, оба провода проходят через УЗО. УЗО служит для защиты от поражения электрическим током при касании токоведущих цепей или пробое на корпус какого-либо незаземленного устройства (отключение происходит за доли секунды, что уменьшает последствия поражения электрическим током), и для аварийного отключения сети при появлении утечки, которая может быть вызвана старением или повреждением изоляции, а также касанием оголенными проводами каких-либо предметов, например, стен и т.п.. УЗО не срабатывает при перегрузках и коротких замыканиях и не заменяет автоматический выключатель. УЗО выпускается на различные номинальные токи нагрузки. Это токи, проходящие через УЗО, при которых аппарат может работать длительное время. УЗО также характеризуется предельной отключающей способностью (например, 10000А). УЗО бывают 2-х и 4-х полюсные (для однофазных и трехфазных сетей с нулевым проводом). Наиболее распространенными являются УЗО типа AC, рассчитанные на срабатывание при дифференциальном переменном синусоидальном токе. УЗО выпускаются на номинальные отключающие дифференциальные токи 10, 30, 100 и 300мА. УЗО на токи 10 и 30мА применяются для защиты человека от поражения электрическим током, на токи 100 и 300мА – для противопожарной защиты.
На лицевой панели УЗО находится рычаг включения и кнопка тестирования. УЗО содержит дифференциальный трансформатор, катушку расцепителя, расцепитель и привод расцепляющего устройства. Дифференциальный трансформатор имеет две одинаковых обмотки, включенные встречно, по которым протекает ток нагрузки. Магнитные потоки в трансформаторе от этих обмоток при равенстве токов взаимно компенсируются и в третьей обмотке, к которой подключена катушка расцепителя, ЭДС не наводится. При появлении утечки тока с фазного провода на землю, вызванной касанием провода человеком или нарушением изоляции взаимная компенсация магнитных потоков в трансформаторе от токов фазного и нулевого провода нарушается, в третьей обмотке возникает ЭДС, которая прикладывается к катушке расцепителя. Когда ток в катушке расцепителя достигает порога срабатывания, расцепитель освобождает привод расцепляющего устройства, который размыкает контакты УЗО и обесточивает цепь. Срабатывание УЗО происходит за сотые доли секунды. Для повторного включения УЗО после устранения неисправности нужно привести рычаг включения на лицевой панели в рабочее положение.
Кнопка тестирования на лицевой панели предназначена для проверки УЗО. При нажатии кнопки к фазному проводу подключается внутренний резистор, имитирующий утечку. При этом УЗО должно сработать.
Маркировка УЗО: на УЗО маркируется серия, номинальный ток, тип (род тока, например, переменный – буквы AC или значок «~»), дифференциальный ток отключения (например, 10 или 30мА), максимальная отключающая способность в А (например, 10000 в прямоугольной рамке).
Автоматические выключатели дифференциального тока (дифференциальные автоматы).
Автоматические выключатели дифференциального тока (дифференциальные автоматы) совмещают в себе функции автоматического выключателя и УЗО. Они защищают как от появления дифференциального тока (разности токов, тока утечки), так и от перегрузки и короткого замыкания. Они бывают 2-х и 4-х полюсные (для однофазных и трехфазных сетей с нулевым проводом). Параметры, конструкция и маркировка автоматических выключателей дифференциального тока соответствуют таковым автоматических выключателей и УЗО.
Ограничители импульсного перенапряжения.
Ограничители импульсного перенапряжения предназначены для защиты питаемого оборудования от высоковольтных импульсных перенапряжений, которые возникают из-за наводок при грозовых разрядах, коммутации мощных нагрузок и коротких замыканий в сети с последующим срабатыванием защитных устройств. Причем это может происходить на удалении от защищаемого объекта.
Эти импульсы имеют небольшую длительность – порядка десятков микросекунд и большую амплитуду – 1000В и более, что может повредить чувствительное оборудование. Главный элемент ограничителя – варистор. Это симметричный нелинейный полупроводниковый резистор, получаемый спеканием порошка полупроводникового материала (например, оксида цинка) с различными связующими, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения. При низких напряжениях в пределах нормального рабочего напряжения сети (например, до 275Вэфф однофазной сети 220В) сопротивление варистора достаточно велико, через него протекает незначительный ток, которым можно пренебречь. При повышении напряжения до некоторой пороговой величины сопротивление варистора начинает уменьшаться и при дальнейшем повышении напряжения уменьшается на несколько порядков. Варистор в этом состоянии способен проводить очень большие токи в импульсе (в течение короткого времени – до десятков кА (тысяч Ампер) и способны поглощать значительную энергию, но величина этой энергии ограничена и при её превышении варистор может разрушиться. Поэтому цепь с варистором обычно защищается плавким предохранителем, который находится внутри ограничителя импульсного перенапряжения.
Ограничитель импульсного перенапряжения включается между фазным проводом и проводом защитного заземления.
На лицевой панели ограничителя импульсного перенапряжения размещается маркировка и окно индикатора состояния внутреннего плавкого предохранителя. Если окно имеет зелёный цвет – предохранитель исправен, если красный – предохранитель перегорел и ограничитель импульсного перенапряжения подлежит замене.
Маркировка содержит наименование фирмы-изготовителя, серию и тип устройства, максимальный ток варистора ограничителя (например, 40кА) при импульсе 8/20мкс (8мкс – длительность фронта нарастания, 20мкс – длительность импульса), номинальный ток варистора ограничителя, уровень напряжения защиты при номинальном токе варистора, непрерывное рабочее напряжение, эффективное значение и частота, при котором ток варистора не превышает определенного значения, например, 1мА.
Устройства защиты многофункциональные (УЗМ).
Устройства защиты многофункциональные (УЗМ) служат для защиты питаемого оборудования от повышения и понижения напряжения выше или ниже заданного значения, искрения в электропроводке. Могут также выполнять и другие функции. В случае выхода параметров питающей сети за заданные значения питаемое оборудование отключается. Это может быть особенно актуально, когда из-за обрыва или отгорания нуля в электрощите, в квартире может появиться напряжение 380В (линейное) вместо фазного напряжения 220В, в результате чего может повредиться значительное количество оборудования и даже может случиться пожар. Обычно отключение производится при помощи реле.
Устройства защиты многофункциональные выпускаются как с фиксированными значениями параметров, так и с регулируемыми пользователем.
