Как найти тип ток

В результате протекания по проводам токов, превышающих максимально допустимые значения, выходит из строя бытовая техника, перегревается и плавится проводка. Задача замыкающего и размыкающего электроцепь автоматического выключателя – защитить линию от повреждений сверхтоками перегрузок и коротких замыканий. Правильный выбор автомата даёт возможность не только своевременно обесточить электролинию на избыточно нагруженном участке, сохранив работоспособность защитного устройства, но и избежать перебоев с электричеством при подключении в сеть электроприборов с высокими пусковыми токами. Кривые срабатывания автоматических выключателей наглядно демонстрируют зависимость времени срабатывания защитного устройства от отношения величины протекающего по нему тока к номинальному.

Особенности работы автоматов защиты сети

Чтобы понять, какой автоматический выключатель вам подходит больше всего, нужно детально представлять себе работу устройства с комбинированным расцепителем. В конструкцию современного автоматического выключателя как правило входят и тепловой и электромагнитный расцепители. Тепловой, представляющий собой биметаллическую пластину, размыкает электрическую цепь, когда общая мощность включенного в неё оборудования превышает предельно допустимую. Отключение питания происходит из-за изменения положения в результате деформации, вызванной тепловым расширением, спаянного из двух разных по составу металлических элементов теплового расцепителя.

Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку с установленным на специальной пружине сердечником, который втягивается внутрь катушки под воздействием увеличившегося в результате короткого замыкания электромагнитного поля, размыкая подвижный контакт автоматического выключателя. Электрическая дуга, возникающая на подвижном контакте при срабатывании любого из расцепителей, дробится и затухает между пластинами дугогасительной камеры автомата.

Маркировка A, B, C, D, K или Z на корпусе автоматического выключателя – это токовременная характеристика срабатывания. Она показывает, во сколько раз значение силы тока должно превысить номинальное, чтобы произошло автоматическое отключение. Цифра справа от неё – номинальный ток, на который рассчитан автомат.

Справка! Номинальный ток – это максимально допустимый ток, который электрическая сеть способна проводить продолжительное время без перегрева токопроводящих элементов и изоляции. Оптимальное для объекта значение номинального тока определяется сечением проводки и предполагаемой нагрузкой оборудования, которое планируется к ней подключить.

По кривой тока можно узнать, разомкнёт ли автомат, который вы собираетесь установить в электрощитке на входе в квартиру, сеть в случае, если произойдёт короткое замыкание. На графике ниже красная пунктирная линия, соответствующая рассчитанной для автомата типа C с номиналом 16 А кратности увеличения нагрузки в момент КЗ, пересекает кривую в зоне электромагнитной защиты автомата и соответствует времени срабатывания 0,01 с. Это означает, что проводка не пострадает, поскольку цепь будет разомкнута практически сразу же после того, как произойдёт перегрузка.

Однако если вы поставите автоматический выключатель, номинал которого существенно больше повседневной нагрузки, в случае возникновения короткого замыкания кратность превышения номинального значения тока, под которое рассчитан приобретённый вами автомат, будет незначительной, отключение, судя по графику ниже, произойдёт лишь через 10 с после наступления аварийной ситуации. За это время проводка, работающая под большой нагрузкой, может оплавиться.

Установка разных по типу защитных устройств на входе в квартиру и отдельно для каждой ветви электрической сети позволяет поддерживать нормальное электроснабжение практически всей жилой площади даже в случае, если на одном из участков произошла перегрузка сети в результате КЗ. Совмещая кривые двух автоматов, мы видим, что повышение нагрузки, в результате которого автомат типа B (кривая синего цвета) разомкнёт цепь через 0,02 с, вызовет отключение автомата типа C (сиреневая кривая) больше чем через минуту. Отключение ветви, где произошло замыкание, восстановит нормальное значение силы тока в проводке, поэтому выключатель C не сработает.

Типы кривых срабатывания

Каждая кривая расположенного ниже графика показывает, как изменяется время размыкания цепи в зависимости от нагрузки и типа автоматического защитного устройства. Тип мгновенного расцепления A, B, C, D, K или Z определяется кратностью превышения нагрузки в токопроводящей сети:

• A – для срабатывания автомата необходимо повышение нагрузки в 2–3 раза;
• B – чтобы сработал электромагнитный расцепитель, нагрузка должна увеличиться в 3–5 раз;
• C – расцепитель сработает в случае увеличения тока в 5–10 раз;
• D – защитный выключатель сработает после того, как ток в сети превысит номинальный в 10–20 раз;
• K, Z – параметры задаются техническими условиями производителя.

Каждому типу кривой соответствуют две линии, определяющие диапазон, в котором работает автомат, и две зоны: верхняя, демонстрирующая, как быстро будет срабатывать автоматический выключатель в неразогретом состоянии, и нижняя, показывающая, как изменится время отключения, если проводка будет разогретой. На вертикально расположенной оси отмечено время размыкания цепи защитным устройством, по горизонтальной оси графика можно определить, во сколько раз сила тока должна увеличиться, чтобы автомат сработал в заданное время. Цифры в верхнем левом углу графика означают, что тепловой расцепитель может разомкнуть цепь в случае превышения номинального значения силы тока в 1,13 раза и точно сработает примерно через час, если нагрузка увеличится в 1,45 раза.

Время-токовая характеристика типа В

Защитное устройство с токовременной нагрузкой типа B используется в электролиниях, где практически не фиксируются пусковые токи. Срабатывает он за 0,04 с при повышении значения номинала переменного тока в 5 раз в разогретом состоянии и через 32 секунды в неразогретом виде, если его номинал не превышает 32 А.

Время-токовая характеристика типа С

Перегрузочная способность автоматов C-типа позволяет использовать их в качестве вводных устройств, размыкающих в случае необходимости общую сеть. При повышении силы тока в 5 раз по отношению к номинальной автомат разомкнёт гоячую сеть через 0,02 с и через 10 с, если номинальное значение силы тока защитного устройства не более 32 А. Если значение номинальной силы тока будет превышено в 5 раз, автоматическое защитное устройство разомкнёт цепь через 0,01 с.

Время-токовая характеристика типа D

Автоматические защитные устройства типа D устанавливают в сетях с большими пусковыми нагрузками. При увеличении номинального значения в 10 раз, сеть будет разомкнута через 0,02 с в разогретом виде и через 3 секунды, если номинальный ток увеличится в те же 10 раз для автомата с номинальным значением силы тока не превышающим 32 А в то время, когда проводка ещё не успела разогреться.

Время-токовая характеристики A, K и Z

Высокочувствительные автоматы типа A защищают удлинённые цепи с полупроводниками, в работе которых не допускаются даже незначительные перегрузки.

Выключатели K-типа применяются в цепях с индуктивной нагрузкой и срабатывают при увеличении номинального переменного тока в 12 раз и в 18 постоянного. Автоматы Z-типа применяются в линиях, оснащённых электроникой. Срабатывают они при повышении номинального переменного тока в 3 раза или в 4,5 постоянного.

Изменение характеристик расцепления автоматов

Температура окружающего воздуха и тепло, исходящее от расположенных рядом полюсов могут существенно изменить параметры работы автоматического выключателя. При рассчёте нагрузочной способности защитного автомата возможный перегрев учитывается с помощью умножения значения номинального тока на коэффициенты Kt и Kn.

Приспосабливая автоматический выключатель к требованиям управляемой им электросети, некоторые производители оснащают защитные устройства регулируемыми расцепителями. Максимум номинального значения тока такого автомата при покупке вы можете определить по максимальному уровню уставки тока отключения.

Испытания автоматических выключателей

Чтобы убедиться в работоспособности защитного устройства, параметры его работы проверяют следующим образом:

• В неразогретом состоянии через автомат защиты пускают ток, превышающий номинальное значение в 1,13 раза. Автоматы с номинальным значением силы тока не более 63 A должны отключить электричество через час, с номинальным значением более 63 A – лишь через 2 часа.
• Ток, превышающий номинальное значение в 1,45 раза заставит сработать выключатель номиналом до 63 А меньше чем за час. Для автоматов, рассчитанных на 63 А и более, время до размыкания электрической цепи не должно превысить 2 часа.
• Если через холодное защитное устройство номиналом до 63 А пропустить ток, в 2,55 раза больше номинала, автомат, рассчитанный не более чем на 32 А, сработает в диапазоне от 1 с до 1 мин и не позднее чем через 2 минуты, если номинальный ток защитного автомата выше 32 А.
• Через защитное устройство типа B или C в неразогретом состоянии пропускают ток нижнего порога диапазона. Для приборов с номиналом меньше 32 А время срабатывания должно находиться в пределах от 0,1 с до 45 с, для автоматов с номиналом силы тока от 32 А оно составит не больше 90 с.
• Через тот же холодный выключатель B или C, пропускают ток верхнего порога диапазона. Автоиат должен сработать за время меньше 0,1 с.

Полученные результаты должны соответствовать токовременным характеристикам, отображённым кривыми графика. При проведении испытательных мероприятий следует помнить, что обязательное отключение защитного автомата в установленное Правилами устройства электроустановок время, происходит лишь в случае, если ток однофазного КЗ равен или превышает верхнее значение, определённое производителем для выключателя такого диапазона.

Что такое фазный ток, как его найти и измерить

В большинстве стран, в том числе и в России, используется трехфазная система электроснабжения. В ней действуют ЭДС синусоидального типа, которые образуются от единого генератора и имеют синхронную частоту. При подключении к трехфазной сети следует понимать, что такое фазные и линейные токи, а также напряжения.

Преимущества и недостатки трехфазных сетей

Основное преимущество трехфазных электросетей переменного тока — простота образования вращающегося магнитного поля. Это привело к созданию асинхронных короткозамкнутых двигателей как наиболее распространенных исполнительных электромоторов в мире.

Трехфазное питание двигателей с короткозамкнутым ротором легко обеспечивает следующие качества:

• легкий реверс. Изменяя чередование фаз на статоре при помощи пускателей можно менять направление вращения;
• снижение пусковых токов. Переключением звезда-треугольник обмоток статора снижается пусковой ток — фазный ток при выходе двигателя из состояния покоя;
• ступенчатое регулирование скорости. За счет переключения пар полюсов трехфазная система превращается в шестифазную у двухскоростных асинхронных двигателей;
• плавное регулирование оборотов. Изменяя частоту и амплитуду трехфазного питания, можно регулировать скорость короткозамкнутого двигателя в определенных пределах.

В системах трехфазного электроснабжения использование меньшего количества проводов и уменьшенного сечения нулевого провода на больших расстояниях дает существенную экономию цветных металлов. Магнитопровод и обмотки трехфазных трансформаторов при равных габаритах значительно мощнее однофазных, что тоже важно.

Использование трехфазных обогревателей позволяет иметь различный фазный ток нагрева при переключении звезда-треугольник. Это позволяет управлять скоростью нагрева объекта, что бывает полезным при включении и экономичным при поддержании заданной температуры.

Повсеместное использование люминесцентных и светодиодных светильников в промышленности при подключении их к разным фазам трехфазной системы снижает стробоскопический эффект. Сдвиг по фазе питающих токов снижает пульсации ламп.

Одно из основных требований к трехфазным нагрузкам — не допустить перекоса фаз. Для этого надо распределять однофазные устройства на группы и равномерно разносить их по трем фазам. Кроме того, при наличии двигателей переменного тока, установленных на механизмах, требуется следить за правильностью чередования фаз, чтобы при включении станки и агрегаты вращались в нужном направлении. В промышленности за этим следят электрики.

В частном домовладении распределение потребителей по группам ложится на владельца. Если не планируется в доме мощных трехфазных устройств типа котлов или варочных панелей, прокладывать такие сети внутри нет необходимости. Это дорого и, возможно, есть ограничение по мощности подключения от электросетей.

Что такое трехфазный генератор

Основой трехфазной сети является генератор, на якоре которого размещены три обмотки. Они разнесены по окружности относительно друг друга на 120 градусов. В каждой замкнутой катушке, вращающейся в однородном магнитном поле статора подобно замкнутой рамке, будет образовываться синусоидальная ЭДС, которая создаст ток той же частоты и формы.

Чтобы катушки не действовали друг против друга, создавая ЭДС взаимоиндукции, они должны быть намотаны либо по часовой или против часовой стрелки, но все в одном направлении. Переменный ток снимается с контактных колец щетками и поступает на нагрузку. Каждая катушка — это фаза. Для их обозначения используются латинские буквы А, В, С. Переменные токи, присутствующие в фазах, называют фазными. Их обозначают I_Ф или для каждой фазы I_А, I_В, I_С. Токи, протекающие в ветвях нагрузки, принято называть линейными. Значение линейных токов зависит от величины фазных напряжений и типа нагрузки.

Формулы для определения значения ЭДС в каждой самостоятельной катушке генератора в зависимости от угла вращения будут иметь вид:

ЭДС можно представить графически в виде трех синусоид, сдвинутых на 1/3 периода.

Аналогично происходит образование токов, если разнесенные на угол 120 градусов (2π/3) обмотки размещены на статоре генератора, а вращается постоянный магнит — ротор электрической машины. Привод, обеспечивающий равномерное вращение ротора, может быть любым.

Соединение обмоток генератора

Обмотки генератора соединяют либо в звезду, либо в треугольник. В первом случае начала обмоток электрической машины соединены вместе (Н_А+Н_В+Н_С), а концы К_А, К_В, К_С выводятся на нагрузку (концы вместе, а начала на нагрузку тоже правильно). При соединении в треугольник начало одной обмотки соединяется с концом другой (Н_А+К_В, Н_В+К_С, Н_С+К_А), а на нагрузку выводятся места соединения.

Соединение звездой

При соединении генератора переменного тока с нагрузкой по схеме звезда в несимметричных системах, когда фазы могут быть нагружены по-разному, применяется нулевой провод. С его помощью нейтраль генератора подключают к нейтрали приемника. Так можно устранить перекос фаз, если появляется разность между напряжениями точек N и n.

При разных сопротивлениях в приемнике фазные токи различны по величине. Ток в проводе, соединяющем нейтрали, определяется как сумма векторов всех фазных токов:

Разность потенциалов между проводниками, соединяющими обмотки генератора и приемника, называется линейным напряжением. При соединении звездой фазным напряжением становится  потенциал на выходе из обмотки и нулевой точки звезды. Для определения соотношения между значениями линейного и фазного напряжения используется формула:

При соединении в звезду фазный и линейный ток имеют одинаковое значение в приемниках с одинаковыми сопротивлениями. Там, где сопротивления не равны, величина линейных и фазных токов будет определяться нагрузкой.

Соединение генератора и 3-х фазной нагрузки в звезду возможно без нейтрального провода при одинаковых сопротивлениях фаз приемника. Соотношения напряжений и токов при этом соответствуют варианту с симметричной нагрузкой. Трехфазный несимметричный приемник без провода, соединяющего нейтрали, создает аварийную ситуацию.

Соединение треугольником

Подключение начала одной обмотки трехфазного генератора к концу другой образует треугольник — замкнутый контур, сумма ЭДС внутри которого равна 0.

При соединении обмоток треугольником в случае симметричной нагрузки справедливым является соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

Согласно закону Кирхгофа, в вершинах треугольника приемника линейные токи можно определить по формулам:

Токи в фазах приемника можно найти, исходя из закона Ома:

При несимметричной нагрузке (различном сопротивлении фаз приемника) исходят из того, что она (не симметрия) никак не влияет на фазные напряжения и токи генератора, то есть, мощность источника бесконечно велика по сравнению с приемником. При таком допущении зависимость между фазными и линейными токами остается той же, что и при симметричной нагрузке.

Если необходимо узнать величину тока и напряжения в трехфазной цепи, зачастую выполняют измерение одного из линейных токов и одного из линейных напряжений. Измеряется параметр таким же способом, что и в однофазной цепи. Для этого используют вольтметры, амперметры и трансформаторы тока.

Видео по теме