Принцип работы и технические характеристики трехполюсных автоматов

Таблица выбора защитного автомата по мощности нагрузки

Таблица потребления и ток защитного автомата по мощности приборов

Видно, что производитель рекомендует разные время-токовые характеристики для разных электроприборов. Там, где нагрузка чисто активная (разные типы нагревателей), рекомендована характеристика автомата “B”. Там, где есть электродвигатели  – “С”. Ну а там, где используются мощные двигатели с тяжелым запуском – “D”.

Время-токовая характеристика D в эту таблицу не вошла, потому что она не для бытового применения. Подробнее о запуске двигателей рассказано в статье про подключение электродвигателя через магнитный пускатель. А также – про включение твердотельного реле.

Выбор прибора

Для подбора качественного защитного прибора необходимо ориентироваться на проводниковое сечение. Для этого понадобится расчет величины мощности и тока оборудования, линии питания. Ориентируясь на выведенные данные, можно подобрать автомат. Как правило, взять всю информацию можно из специальных схем.

Критерии выбора электрооборудования

Двухполюсный автомат — устройство, созданное для защиты электроцепи. Имеет свое функциональное назначение, достоинства и недостатки. Также обладает собственными техническими характеристиками.

Вам это будет интересно Как выглядит конденсатор на схеме

Номинальный ток (In)

Это – максимальная величина тока, который автоматический выключатель, снабженный специальным отключающим реле максимального тока, может проводить бесконечно долго при температуре окружающей среды, оговоренной изготовителем, без превышения установленных максимальных температур токоведущих частей. Отключающая способность автоматического выключателя – это действующее значение максимального (ожидаемого) тока, который данный автоматический выключатель способен отключить и остаться в работоспособном состоянии. Эта номинальная величина (Icu) для промышленных автоматических выключателей и (Icn) для бытовых автоматических выключателей обычно указывается в кА.

Испытания для подтверждения номинальных отключающих способностей автоматических выключателей регламентируются стандартами и включают:

— коммутационные циклы, состоящие из последовательности операций, т.е. включения и отключения при коротком замыкании,

— определенный фазовый сдвиг между током и напряжением.

Когда ток в цепи находится в фазе с напряжением питания (cos φ ?= 1), отключение тока осуществить легче, чем при любом другом коэффициенте мощности. Гораздо труднее осуществлять отключение тока при низких отстающих величинах cos φ , при этом отключение тока в цепи с нулевым коэффициентом мощности является самым трудным случаем.

На практике все токи короткого замыкания в системах электроснабжения возникают обычно при отстающих коэффициентах мощности, и стандарты основаны на значениях, которые обычно считаются типичными для большинства силовых систем. В целом, чем больше ток короткого замыкания (при данном напряжении), тем ниже коэффициент мощности цепи короткого замыкания, например, рядом с генераторами или большими трансформаторами.

В таблице 2, взятой из стандарта МЭК 60947_2, указаны соотношения между стандартными величинами cos φ ?для промышленных автоматических выключателей и их отключающей способностью Icu.

После проведения испытательного цикла на Icu «отключение – выдержка времени — включение — отключение» (два отключения подряд) выполняются проверки, имеющие целью убедиться в том, что такие параметры, как:

— выдерживаемая выключателем диэлектрическая прочность,

— разъединяющая (изолирующая) способность (функция разъединителя),

— правильное срабатывание защиты от перегрузки не ухудшились в результате проведения этого испытания.

Наибольшая рабочая отключающая способность (Ics)

Предельная отключающая способность (Icu) или (Icn) представляет собой действующее значение максимального тока короткого замыкания, который автоматический выключатель может успешно отключить без повреждения. Вероятность возникновения такого тока крайне мала и в нормальных обстоятельствах токи короткого замыкания гораздо ниже номинальной отключающей способности (Icu) автоматического выключателя.

Автоматические однополюсные выключатели серии ае-1031 переменного тока напряжением 220 в на номинальный ток 25 а

Тип автомата и расцепителя	Номинальный ток расцепителя, А	Ток срабатывания теплового расцепителя, А	Кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя
Комбинированный
АЕ-1031-11	6	8,1
АЕ-1031-21	10	13,5	12-18
АЕ-1031-31	16	21,6
АЕ-1031-41	25	33,8
АЕ-1031-51	25	33,8
Электромагнитный
АЕ-1031-13	6	–
АЕ-1031-23	10	–	12-18
АЕ-1031-33	16	–
АЕ-1031-43	25	–
АЕ-1031-53	25	–
Тепловой
АЕ-1031-12	6	8,1	–
АЕ-1031-22	10	13,5	–
АЕ-1031-32	16	21,6	–
АЕ-1031-42	25	33,8	–
АЕ-1031-52	25	33,8	–

4. Автоматические выключатели серии АЕ20 различаются по значению номинального тока выключателя следующим образом: АЕ2020 – I_в.ном= 16 А; АЕ2030 –I_в.ном= 25 А; АЕ2040 –I_в.ном= 63 А; АЕ2050 –I_в.ном= 100 А; АЕ2060 – I_в.ном= 160 А. Четвертая цифра в обозначении выключателя означает следующее: 3 – трехполюсные с электромагнитными максимальными расцепителями; 4 – однополюсные с электромагнитными и тепловыми максимальными расцепителями; 6 – то же, но трехполюсные.

5. Автоматические выключатели серии АЕ25 имеют по одному замыкающему и по одному размыкающему контакту.

Для этих автоматов имеет место следующее число полюсов в комбинации с максимальными расцепителями тока: 1 – однополюсные с электромагнитными максимальными расцепителями тока; 2 – двухполюсные с электромагнитными расцепителями тока; 4 – однополюсные с электромагнитными и тепловыми расцепителями тока; 5 – двухполюсные с электромагнитными и тепловыми максимальными расцепителями тока.

6. Автоматические выключатели серии ВА13 предназначены для отключения электрических цепей при перегрузках и КЗ. Пятая и шестая цифры в обозначении выключателя означают следующее: 22 – два полюса с электромагнитными расцепителями; 23 – два полюса с электромагнитными расцепителями с гидравлическим замедлением; 32 – три полюса с электромагнитными расцепителями; 33 – три полюса с электромагнитными расцепителями с гидравлическим замедлением. Время отключения автоматов под действием независимого расцепителя не превышает 0,05с.

7. Автоматические выключатели серии ВА16 выпускаются на следующие номинальные токи: 6,3; 10,0; 16,0; 20,0; 25,0; и 31,5 А. Номинальные уставки по току срабатывания соответственно равны: 95; 140; 225; 280; 350; и 440 А.

8. Автоматические выключатели серии ВА19 предназначены для защиты электрических установок от токов перегрузки и токов КЗ в цепях переменного тока. Имеют один замыкающий и один размыкающий контакты.

9. Автоматические выключатели серии ВА51-25 предназначены для эксплуатации и защиты электрических цепей переменного тока от токов перегрузки и токов КЗ. Автоматические выключатели серий ВА51Г25 служат для пуска, останова и защиты АД от токов перегрузки и токов КЗ. Автоматы имеют один замыкающий и один размыкающий контакты или два замыкающих контакта, а также независимые и минимальные расцепители напряжения.

10. Автоматические выключатели серии ВА51 на токи 100 и 160 А предназначены для эксплуатации в электрических цепях переменного тока, встраиваются в комплексные устройства для защиты электрических цепей от токов перегрузки и КЗ; буква «Г» в серии означает, что эти автоматы служат для защиты, пуска и отключения АД. Автомат имеет максимальные расцепители тока (электромагнитные и тепловые), а также независимые и минимальные расцепители напряжения.

11. Автоматический выключатель серии ВА51 на ток 250 А имеет то же назначение, что и ВА51 на токи 100 и 160 А. Имеет максимальные, независимый, нулевой и минимальный расцепители.

12. Автоматический выключатель серии ВА52-37 имеет калибруемые значения установок по току срабатывания электромагнитного расцепителя тока, которые имеют следующее значения: при переменном токе: 1600; 2000; 2500; 3200; 4000 А; при постоянном токе: 2000 и 2500 А (для исполнения автоматов без тепловых максимальных расцепителей тока).

13. Автоматические выключатели серии А3700 по виду максимальных расцепителей тока подразделяются на:

а) токоограничивающие с электромагнитными и полупроводниковыми расцепителями, с электромагнитными и тепловыми расцепителями, с электромагнитными расцепителями; селективные с полупроводниковыми расцепителями;

б) нетокоограничивающие с электромагнитными и тепловыми расцепителями, с электромагнитными расцепителями; без максимальных расцепителей тока.

На рисунке 4.7 приведена структура условного обозначения выключателей этой серии, а в таблицах 4.13–4.15 и на рисунке 4.8 с ориентацией на комплектацию распределительных пунктов серии ПР24 даны их основные технические характеристики.

Рис. 4.7. Структура условного обозначения

автоматического выключателя серии А3700.

Таблица 4.13

Современные устройства электрозащиты силовых агрегатов

Большой популярностью пользуются модульные мотор-автоматы, представляющие собой универсальные устройства, которые успешно справляются со всеми функциями, описанными выше.

Кроме этого, с их помощью можно производить регулировку параметров отключения с высокой точностью.

Современные мотор-автоматы представлены множеством разновидностей, отличающихся друг от друга по внешнему виду, характеристикам и способу управления. Как и при подборе обычного аппарата, нужно знать величину пускового, а также номинального тока. Кроме этого, надо определиться, какие функции должно выполнять защитное устройство. Произведя нужные расчеты, можно покупать мотор-автомат. Цена этих устройств напрямую зависит от их возможностей и мощности электрического мотора.

Принцип работы

Чтобы понять, каким образом защитная конструкция выполняет свои предохранительные функции, нужно разобраться в принципе работы УЗО и схеме подключения. Установлено, что ток из сети проходит по фазному проводнику сквозь нагрузку, а затем возвращается через нейтральный провод. На этой закономерности и формируется работа устройства.

Вам это будет интересно Описание кнопочного поста управления

Важно! Принцип функционирования УЗО строится на сравнении значений величин электротока на выходе и входе объекта, который состоит под защитой. Если Iвх = Iвых, то прибор не отвечает

Как только Iвх > Iвых, защитная конструкция чувствует утечку и в результате реагирует

Если Iвх = Iвых, то прибор не отвечает. Как только Iвх > Iвых, защитная конструкция чувствует утечку и в результате реагирует.

Принцип работы УЗО

Иными словами, проходящие по фазному и нейтральному проводу токи должны быть одинаковы (для однофазной сети). Когда сеть трехфазная, то значение в нейтрали равно сумме электротоков, протекающих в фазах. Неравенство электротоков свидетельствует об утечке, на что реагирует прибор.

Отличие защитных характеристик C, B и D автоматических выключателей, области применения автоматов

Содержание текущей статьи:

• ;
• с характеристиками B, C, D:
  • ;
  • ;
  • ;
• информации.

Поставляем автоматические выключатели ВА47‑29 с номинальными токами от 0,5 до 63 ампер с защитными характеристиками B, C или D.    

Введение

Модульные автоматические выключатели применяют:

• для защиты сетей:
  • от коротких замыканий – для этого встроен электромагнитный расцепитель;
  • от перегрузок – для этого встроен тепловой расцепитель;
• для ручного включение и отключения питания – для этого есть привод (рукоятка).

Тепловой и электромагнитный расцепитель установлен в каждом полюсе автомата и вместе их называют комбинированным расцепителем.   Характеристика C, B или D определяет силу тока короткого замыкания, при которой произойдёт мгновенное защитное срабатывание, а следовательно, места применения автомата с конкретной характеристикой. Срабатывание вызывает электромагнитный расцепитель.   Слева фотография модульных выключателей ВМ63 с разбором надписей («что есть что»).    

Отличия автоматических выключателей с характеристиками B, C и D

Тип защитной характеристики	Мгновенное отключение при коротком замыкании из диапазона	Предпочтительное применение автоматического выключателя	Нагрузки
B	(3-5)·In	защита: — длинных кабелей; — сетей с электро-нагревательными приборами (плитой, бойлером); — маломощных сетей: сигнализации; измерения; управления.	резистивные
C	(5-10)·In	защита: — освещения; — розеток; — бытовых электрических приборов.	резистивные, индуктивные с низким пусковым током
D	(10-50)·In	защита: — электрических двигателей (стиральных машин, водяных насосов); — низковольтных трансформаторов; — ламп-разрядников.	индуктивные с высоким пусковым током

Значения изъяты из таблицы 2 на странице 11 стандарта на модульные автоматические выключатели ГОСТ 50345‑99 (ссылка внизу).

где I_n – номинальный ток автоматического выключателя.  Примеры:

1. Автомат на номинальный ток I_n = 6 ампер с характеристикой B: не сработает* при коротком замыкании 18 ампер (3·I_n), но мгновенно отключится при коротком замыкании 30 ампер (5·I_n) и выше.
2. Автомат на номинальный ток I_n = 16 ампер с характеристикой C: не сработает* при коротком замыкании 80 ампер (5·I_n), но мгновенно отключится при коротком замыкании 160 ампер (10·I_n) и выше.
3. Автомат на номинальный ток I_n = 50 ампер с характеристикой D: не сработает* при коротком замыкании 500 ампер (10·I_n), но мгновенно отключится при коротком замыкании 2500 ампер (50·I_n) и выше.

*Под словами «не сработает» понимаем не сработает под воздействием электромагнитного расцепителя мгновенного действия. Но есть тепловой расцепитель, который нагреется в течение нескольких секунд и отключит сеть.   При этом стандарт не указывает как будет вести себя выключатель в самом диапазоне (заложена погрешность). Испытания проводят только в граничных положениях (согласно таблице 6 на странице 19 стандарта ГОСТ 50345‑99):

• нижняя граница (3, 5 и 10 от I_n соответственно) – отключения не происходит в течение 0,1 секунды;
• верхняя граница (5, 10 и 50 от I_n соответственно) – происходит защитное срабатывание в течение 0,1 секунды.

Характеристика B автоматического выключателя

Выключатели с характеристикой В применяют для протекции:

• протяжённых кабельных линий;
• цепей с нагревательным элементом (ТЭНом, электрической печью, бойлером);
• вторичных цепей или сетей с большим сопротивлением и низким током (из-за чего токи короткого замыкания низкого уровня):
  • сигнализации;
  • управления;
  • измерения.

Характеристика C автоматического выключателя

Автоматы с характеристикой С применяют повсеместно: в бытовых и офисных помещениях, на промышленных объектах. С помощью них защищают:

• квартирные и офисные розетки;
• освещение на кухне, в спальнях; в ванной, в кабинете, на рабочем месте;
• отдельных потребителей (без мощных двигателей).

Характеристика D автоматического выключателя

Выключатели с характеристикой Д применяют для защиты низковольтных трансформаторов, электрических двигателей или устройств с ними:

• стиральных машин;
• посудомоечных машин;
• насосов для забора питьевой воды;
• сварочных аппаратов.

1. Стандарт на модульные автоматические выключатели ГОСТ 50345-99.
2. Заводской каталог «Курского электроаппаратного завода» на выключатели ВМ63.
3. Заводской каталог компании «ABB» на выключатели S800S.

Количество полюсов

Как уже было сказано, автомат защиты сети имеет полюса – от одного до четырех.

Подобрать для цепи устройство по их числу совсем несложно, достаточно лишь знать, где используются различные типы АВ:

• Однополюсники устанавливают для защиты линий, в которые включены розетки и осветительные приборы. Они монтируются на фазный провод, не захватывая нулевого.
• Двухполюсник нужно включать в цепь, к которой подсоединена бытовая техника с достаточно высокой мощностью (бойлеры, стиральные машинки, электрические плиты).
• Трехполюсники монтируются в сетях полупромышленного масшатаба, к которым могут подключаться такие устройства, как скважинные насосы или оборудование автомастерской.
• Четырехполюсные АВ позволяют защитить от КЗ и перегрузок электропроводку с четырьмя кабелями.

Применение автоматов различной полюсности – на следующем видео:

Характеристики УЗО

Стандарт ГОСТ Р 50807-95 (2001) дает рекомендуемые или предпочтительные значения характеристик УЗО-Д, и производители, желающие сертифицировать свою продукцию в системе ГОСТ Р должны придерживаться этих значений, но также они вправе выпускать продукцию и с другими показателями (в этом случае они не получат сертификата соответствия ГОСТ Р 50807-95). Полный перечень характеристик имеется в этом же ГОСТе, здесь будут показаны только некоторые основные. Для важнейших характеристик стандарт предлагает следующие величины.

Таблица 1

НАИМЕНОВАНИЕ	ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ
Номинальное напряжение Un	100, 110, 120, 200, 220, 230, 240, 380, 400, 415, 440(В)
Номинальный ток In	6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200 (А)
Номинальный отключающий дифф. ток In	0,006; 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 0,5; 1; 3; 5; 10; 20 (А)
номинальный неотключающий дифф. ток I∆n	0,5 In
предельный неотключающий ток при нарушении симметрии фаз	6 In.

Время отключения УЗО определяется его конструкцией и зависит от значений номинального тока и номинального отключающего дифф. тока. В ГОСТ Р 50807-95 имеются соответствующие таблицы, в качестве ориентира покажем время отключения устройства с номинальным отключающим дифф. током 0,030 А. При непосредственном прикосновении, вызвавшим дифф. ток номинального значения устройство сработает за 0,5 с, при двойном превышении номинала за 0,2 с, при дифф. токе 0, 25 А (восьмикратное превышение) УЗО-Д отключится за 0,04 с.

Характеристика C электромагнитного расцепителя автоматического выключателя

Нижняя часть графика время-токовой характеристики C описывает работу электромагнитного расцепителя, характеризуемого высокой, измеряемой в милисекундах, скоростью срабатывания при высоких токах протекающих через катушку расцепителя. Являясь значительно более быстродействующим, чем тепловой, электромагнитный расцепитель предотвращает необратимые изменения, связанные с нагревом от протеканием сверхтока короткого замыкания, в автомате, защищаемой автоматом линии проводки и в подключенных к проводке электроприборах, за счет быстрого размыкания контактной пары автомата механическим воздействием сердечника на спусковой механизм расцепления автоматического выключателя. Скорость отключения автомата при токах короткого замыкания исчисляется в милисекундах, что не позволяет проводникам в защищаемой цепи значительно нагреться, даже при высоких токах, и выйти из строя. Время-токовая характеристика автоматического выключателя определяет время срабатывания автомата в зависимости от времени и силы протекающего через автомат тока Рассмотрим характеристики срабатывания автомата на примере 16-и амперного автомата с время-токовой характеристикой C . Приведенный график время-токовой характеристики показывает как автомат 16-и амперный с характеристикой C сработает при протекании токов в на протяжении разного времени. График время-токовой характеристики учитывает, что автомат включает в себя два расцепителя, тепловойДействие теплового расцепителя основано на свойстве электрического тока нагревать проводник, пропорционально силе протекающего по нему тока. Нагреваемая током биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие взведенный механизм расцепления автомата. и электромагнитныйДействие электромагнитного расцепителя основано на возникновении магнитного поля, пропорционального силе протекающего через катушку расцепителя тока. При ударном значении тока, свойственному короткому замыканию, сильное магнитное поле втягивает магнитный сердечник расцепителя, который приводит в действие взведенный механизм расцепления контактов автомата. и показывает, как автоматический выключатель реагирует на разные токи, то есть с какой скоростью автомат отключается в зависимости от протекающего по нему тока. На приведенном, в качестве примера, изображении графика время-токовой характеристики C автоматического выключателя 16-и амперного, по вертикальной оси указано время в секундах, по горизонтальной, сила тока именно 16-и амперного автомата, что отличается от обычных характеристических графиков, на которых указывается значение приведенного тока в единицах номинального тока автомата. На графике можно выделить две основные зоны, это зона срабатывания автомата, находящаяся между двумя линиями графиков и остальная зона графика, там где автомат или еще не сработал (слева от левой линии графика) и где уже сработал (справа от правой линии графика). То, что автомат срабатывает на при каком то именно значении тока, а в диапазоне токов обуславливается аналоговыми принципами действия обоих расцепителей, что создает технические сложности для точной настройки автомата, кроме того нормативы, регламентирующие срабатывание автоматических выключателей допускают такой разброс по времени и току срабатывания. Основные задачи защиты, реализуемые расцепителями — разные: — тепловой расцепитель защищает сеть от продолжительного, но относительно небольшого превышения допустимого тока; — электромагнитный расцепитель защищает сеть от токов короткого замыкания, характеризуемых большой скоростью нарастания и очень большими (тысячи Ампер) значениями.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя.

На рисунке ниже представлено устройство автоматического выключателя с комбинированным расцепителем, т.е. имеющий и электромагнитный и тепловой расцепитель.

• 1 — корпус;
• 2,3 — нижняя и верхняя винтовые клеммы для подключения провода;
• 4 — неподвижный контакт;
• 5 — подвижный контакт;
• 6 — дугогасительная камера;
• 7 — гибкий проводник (применяется для соединения подвижных частей автоматического выключателя);
• 8 — механизм взвода и расцепления
• 9 — катушка электромагнитного расцепителя;
• 10 — рычаг управления;
• 11 — тепловой расцепитель (биметаллическая пластина);
• 12 — регулировочный винт;

Синими стрелками на рисунке показано направление протекания тока через автоматический выключатель.

Основными элементами автоматического выключателя являются электромагнитный и тепловой расцепители:

Электромагнитный расцепитель обеспечивает защиту электрической цепи от токов короткого замыкания. Он представляет из себя катушку с находящимся в ее центре сердечником который установлен на специальной пружине, ток в нормальном режиме работы проходя по катушке согласно закону электромагнитной индукции создает электромагнитное поле которое притягивает сердечник внутрь катушки, однако силы этого электромагнитного поля не хватает что бы преодолеть сопротивление пружины на которой установлен сердечник.

При коротком замыкании ток в электрической цепи мгновенно возрастает до величины в несколько раз превышающей номинальный ток автоматического выключателя, этот ток короткого замыкания проходя по катушке электромагнитного расцепителя увеличивает электромагнитное поле воздействующее на сердечник до такой величины, что его силы втягивания хватает на то что бы преодолеть сопротивление пружины, перемещаясь внутрь катушки сердечник размыкает подвижный контакт автоматического выключателя обесточивая цепь:

При коротком замыкании (т.е. при мгновенном возрастании тока в несколько раз) электромагнитный расцепитель отключает электрическую цепь за доли секунды.

Тепловой расцепитель обеспечивает защиту электрической цепи от токов перегрузки. Перегрузка может возникнуть при включении в сеть электрооборудования общей мощностью превышающей допустимую нагрузку данной сети, что в свою очередь может привести к перегреву проводов разрушению изоляции  электропроводки и выходу ее из строя.

Тепловой расцепитель представляет из себя биметаллическую пластину. Биметаллическая пластина — эта пластина спаянная из двух пластин различных металлов (металл «А» и металл «В» на рисунке ниже) имеющих разный коэффициент расширения при нагреве.

При прохождении по биметаллической пластине тока превышающего номинальный ток автоматического выключателя пластина начинает нагреваться, при этом металл «B» имеет больший коэффициент расширения при нагреве, т.е. при нагреве он расширяется быстрее чем металл «A», что приводит к искривлению биметаллической пластины, искривляясь она воздействует на механизм расцепителя, который размыкает подвижный контакт.  В простой схеме это выглядит так:

Время срабатывания теплового расцепителя зависит от величины превышения тока электросети номинального тока автомата, чем больше это превышение тем быстрее сработает расцепитель.

Как правило тепловой расцепитель срабатывает при токах в 1,13-1,45 раз превышающих номинальный ток автоматического выключателя, при этом токе превышающем номинальный в 1,45 раза тепловой расцепитель отключит автомат через 45 мин — 1 час.

Время срабатывания автоматических выключателей определяется по их время-токовым характеристикам (ВТХ)

При любом отключении автоматического выключателя под нагрузкой на подвижном контакте образуется электрическая дуга которая оказывает разрушающее воздействие на сам контакт, причем чем выше отключаемый ток, тем мощнее электрическая дуга и тем большее ее разрушающее воздействие. Для сведения к минимуму ущерба от электрической дуги в автоматическом выключателе она направляется в дугогасительную камеру, которая состоит из отдельных, параллельно установленных пластин, попадая между этих пластин электрическая дуга дробится и затухает.

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»

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    32А/16А=2

Определив что ток в цепи в два раза больше номинала автомата, т.е. составляет 2In откладываем данное значение по оси X графика и поднимая от нее условную линию вверх смотрим где она пересекается с кривыми графика:

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 оC смонтированных в соответствии с определенными условиями.

Характеристики автоматического выключателя

Каждая характеристика имеет два токовых порога:

1. Порог отказа — ниже этого порога триггер отключения не работает. Превышение этого порогового значения может привести к отключению автоматического выключателя.
2. Порог срабатывания — выше этого порога срабатывание отключающего устройства будет работать на 100%.

В чем разница между этими характеристиками? Порог срабатывания электромагнитного отпуска (быстрый):

Характеристика A:

• порог отказа — 2x номинальный ток автоматического выключателя (In)
• порог срабатывания — 3-кратный номинальный ток автоматического выключателя (In)

Характеристика B:

• частота отказа — 3x
• порог активации — 5x In

Характеристика C:

• частота отказа — 5x In
• порог активации — 10x In

Характеристика D:

• частота отказа — 10x
• порог активации — 20x In

На графике можно увидеть 4 характеристики. Из приведенных выше данных можно сделать вывод, что автоматический выключатель с характеристикой А будет срабатывать как можно раньше, а автоматический выключатель с характеристикой D — позднее.

При включении, например, дрели, это устройство может на долю секунды потреблять всплеск тока, кратный номинальному току автоматического выключателя (так называемый пусковой ток). Предположим, что у нас есть автоматический выключатель с номинальным током 10 А, а в момент запуска дрель потребляет 35 А. Эта интенсивность в 3,5 раза превышает номинальный ток автоматического выключателя, то есть:

• переключатель с функцией A сработает наверняка
• переключатель с функцией B может сработать
• переключатели C и D не будут выключаться

А что, если в системе появляется короткое замыкание, интенсивность которого может легко превысить 20-кратный номинальный ток автоматического выключателя? В случае короткого замыкания не существует разного времени задержки для выключателей которые отличаются только их характеристиками. Что это означает на практике? Если в вашем доме имеется выключатель максимального тока B16 (характеристика B, номинальный ток 16 A), а в распределительной коробке поставщика энергии, например C20, в случае короткого замыкания в цепи невозможно определить будет ли срабатывать B16 или C20, или оба одновременно.

Разновидности автоматов

Выпускают немало вариантов устройства. При покупке необходимо оценить отключающую способность, число полюсов, время-токовые характеристики.

Классификация по отключающей способности

Этот параметр определяет величину тока, которая считается коротким замыканием. При достижении такого показателя автомат размыкает цель и отключает свет и приборы.

• На 4500 А – используется для защиты электросетей в жилых домах старой постройки. Проводка здесь не рассчитана на высокую нагрузку.
• На 6000 А – применяется для предотвращения неисправностей в новостройках: жилых домах, офисах, некрупных магазинах.
• На 10000 А – промышленная установка, используется в крупных общественных зданиях и на производстве. Ток такой величины обычно регистрируется только поблизости от подстанции.

Классификация по числу полюсов

Показатель указывает, какое максимально число кабелей можно подключить к автомату. При скачке напряжения на полюсах отключается ток.

• Однополюсный – конструкционно самый простой аппарат. К нему подсоединяют только 2 провода: вход и выход. Он защищает от короткого замыкания и перегрузок, однако полной безопасности не обеспечивает. При подключении нулевой провод подсоединяют к нулевой шине в обход автомата. Поэтому при срабатывании предохранителя отключается только фаза. Нулевой провод остается присоединенным к питанию, поэтому вероятность получить удар током сохраняется.
• Двухполюсный – вводный предохранитель. Автомат подключают с помощью 4 проводов, из которых 2 приходят от сети, а 2 – выходят. Двухполюсный вариант отключает фазу и ноль одновременно. После его срабатывания можно отключать приборы и обследовать сеть без всякого риска.
• Трехполюсный – модель для трехфазных потребителей. Подключается аппарат проводами: 3 на вход, 3 на выход. Фазные провода защищаются, заземление – нет. Это вводное устройство отключает одновременно фазу и ноль. Чаще используется в промышленности, однако на деле большинство загородных домов, где есть крупные потребители, наподобие отопительных котлов, артезианского насоса, тоже оборудуются трехфазной проводкой и трехполюсными автоматами. Выключатель монтируется перед счетчиком, а после счетчика обязательно ставят УЗО, так как протяженность проводки в доме большая и фоновая утечка тоже высокая.
• Четырехполюсный – подключается с помощью 8 проводников: 3 фазы и ноль и выход 3 фазы и ноль. Используется для защиты трехфазной сети с четырехпроводной системой проводников.

В обычной городской квартире рекомендуют ставить двухполюсные автоматы. Они надежны и стоят немного дороже однополюсных. В частном доме тоже отдается предпочтение двухполюсникам, так как в такой системе есть вероятность появления разницы в потенциалах между нулем и заземлением.

Времятоковые характеристики

При нормальном течении тока автомат бездействует. Когда сила тока по каким-то причинам увеличивается выше номинального показателя, срабатывает механизм разъединения и цепь размыкается.

Порог срабатывания и называется времятоковой характеристикой. Он указывает на время срабатывания прибора и на разницу между силой тока и номинальным значением. Мгновенное срабатывание далеко не всегда полезно. Есть немало ситуаций, когда кратковременный скачок тока не имеет отношение к аварии. Время-токовая характеристика указывает на тот временной интервал, в течение которого автомат не отключает ток. Таким образом защищаются от ложных срабатываний.