Автоматический выключатель представляет собой коммутационное устройство, способное в обычном рабочем режиме проводить ток и автоматически отключать его по истечении времени, заданного установкой, в случае возникновения перегрузок и короткого замыкания.
Проверка автоматов, используемых для защиты электропроводки жилых, общественных и производственных зданий, запитанных от сети напряжением до 1000 В, при вводе в эксплуатацию и в процессе планового контроля даёт возможность избежать технологических остановок, сбоев в работе офисной и бытовой техники, обусловленных их неспособностью «держать нагрузку».
Принцип работы автоматического выключателя
Основными узлами современного автомата являются электромагнитный и тепловой расцепители и дугогасительная камера.
Защищающий цепь от короткого замыкания электромагнитный расцепитель представляет собой катушку, сердечник которой практически мгновенно втягивается, размыкая контакты при повышении силы тока сверх допустимого значения.
Обеспечивающий защиту от перегрузки тепловой расцепитель – это биметаллическая пластина, размыкающая электрическую цепь в результате деформации, спровоцированной перегревом.
Образовавшаяся в результате разрыва электрической цепи дуга быстро гасится, разбиваясь на части медными пластинами дугогасительной камеры, не причиняя вреда ни корпусу выключателя, ни его соединениям. Мощность защитного устройства определяется номинальным током и предельной отключающей способностью.
Номинальный ток – это максимальное значение тока, которое автомат в состоянии выдержать не отключаясь. Предельная отключающая способность – максимальное значение тока короткого замыкания, отключая который защитное устройство всё ещё сохраняет свою работоспособность.
Распределение автоматических выключателей по типам B, C, D определяет кратность превышения номинала при срабатывании электромагнитного расцепителя при одном и том же значении номинального тока.
Самостоятельная проверка в домашних условиях
Можно, конечно, попытаться самостоятельно собрать стенд для проверки автоматов, но даже будучи владельцем магазина, который продаёт их, без лицензии вы сможете выдавать покупателю не протокол испытаний, а лишь акт о соответствии характеристик выключателя заявленным производителем.
Тем более невыгодно покупать дорогостоящее оборудование для тестирования нескольких защитных устройств. Всё, что вы сможете сделать в домашних условиях, – это убедиться, что аппарат не имеет механических повреждений и отключает сеть при перемещении рычага управления.
Профессиональная проверка и испытание автоматических выключателей
Профессиональную проверку может выполнять специально обученный персонал лицензированной электролаборатории, в арсенале которой имеется аттестованная методика проведения таких испытаний.
Проверки автоматов, запитанных от сети напряжением до 1000 В, осуществляется в соответствии с ГОСТ Р 50030.2-2010.
Испытание отключения автоматического выключателя
Прогрузка электромагнитного расцепителя защитного устройства осуществляется током, сила которого составляет 80 и 120 % от силы тока короткого замыкания (для промышленных автоматов от тока уставки).
В соответствии с ГОСТ при 80-процентной нагрузке выключатель должен сработать по истечении 0,2 сек. с момента повышения силы тока до заданного уровня. При 120-процентной исправное защитное устройство разомкнёт электрическую цепь в течение 0,2 сек. с момента повышения силы тока до тестового значения.
Ток уставки – это определяющееся настройкой пороговое значение силы тока, при котором расцепитель срабатывает.
Каждый полюс выключателя проверяется отдельно. Расцепитель токов перегрузки защитного устройства тестируется при температуре окружающей среды 30 °C. При испытании автоматических выключателей в условиях более высокой или низкой температуры, полученное значение корректируется с помощью поправочного коэффициента. Время отключения автомата зависит от его мощности и кратности превышения номинала:
- При значении тока, составляющем 1,13 от номинального тока, отключение должно произойти по истечении 2 часов с момента холодного запуска с нагрузкой, если номинал защитного устройства больше 63 А, и по истечении часа, если меньше.
- При значении, составляющем 1,13 от номинального тока, выключатель должен разомкнуть электрическую цепь в интервале 1–2 часа с момента холодного запуска с нагрузкой.
- При превышении номинала в 1,45 раза автомат мощностью до 63 А сработает меньше чем за час, выключатель мощностью больше 63 А разомкнёт цепь раньше, чем пройдёт 2 часа.
- Если номинальный ток будет превышен в 2,55 раза, расцепление произойдёт меньше чем за минуту на защитном устройстве мощностью до 32 А и почти за две минуты, если его мощность больше 32 А.
Определить «контрольные точки» автомата можно по графику его время-токовой характеристики. Значения по оси X показывают кратность превышения номинального тока при перегрузках и КЗ. Значения по оси Y – время, которое нужно выждать, чтобы выключатель разомкнул электрическую цепь.
Зона срабатывания электромагнитной защиты на представленном ниже рисунке находится в диапазоне 3–5 кратности к номиналу для выключателя типа B, 5–10 – для автомата C-типа и 10–14 – для выключателя D-типа. Зона срабатывания тепловой защиты ограничена для всех трёх автоматов двумя кривыми, верхняя из которых определяет их отключение в холодном состоянии, нижняя – в горячем.
Если вы посмотрите на график время-токовой характеристики автомата типа C, то увидите, что электромагнитная защита этого выключателя разомкнёт цепь, когда значение номинала будет превышено как минимум в 5 раз. Если значение номинального тока увеличить при испытаниях холодного выключателя лишь в 3 раза, автомат должен отключиться через полторы минуты.
Чтобы убедиться, что защитное устройство в аварийной ситуации сработает не позже и не раньше предусмотренного производителем времени, нужно повысить значение тока, подаваемого на клеммы, в несколько раз превысив номинал, и сравнить время отключения с найденным по графику время-токовой характеристики.
Испытание сопротивления изоляции
У собранного, закреплённого на заземлённом металлическом основании автоматического выключателя сопротивление изоляции определяется между каждой парой полюсов и между полюсами и «землёй».
В соответствии с ПУЭ оно должно быть 1 Мом и более.
Для автомата, к которому присоединены провода, оно будет составлять 0,5 Мом. Измерения проводятся мегаомметром.
Испытания соединения
Чтобы убедиться в работоспособности защитного устройства, проверяется надёжность его внутренних соединений, состояние элементов конструкции, работа рычага управления.
Испытание контактного сопротивления
Проверка клемм каждого полюса на уровень переходного контактного сопротивления даёт возможность убедиться, что контакты не окислены и хорошо зажаты. Максимальное значение контактного сопротивления не должно превышать 0,5 Ом.
Переходное контактное сопротивление – это сопротивление на участке перехода с одного контакта на другой. При низком качестве соединения такие места могут сильно нагреваться.
Как проводится прогрузка автоматического выключателя?
Испытание, или прогрузка автоматов выполняется с помощью анализатора автоматических выключателей или на специальном стенде, конструктивно состоящем, например, из источника переменного тока, кабеля и соединительных колодок, реостата, прогрузочного трансформатора, амперметра, включенного в цепь через измерительный трансформатор тока.
Чем выше мощность нагрузочного трансформатора, тем более мощное защитное устройство можно протестировать на стенде. Возможности анализатора автоматов также определяются мощностью нагрузочного трансформатора, входящего в его конструкцию.
Прогрузка с помощью анализатора автоматических выключателей
Применение для тестирования вводных автоматов, выключателей распределительных и групповых сетей, пожарной сигнализации, автоматов цепей аварийного освещения жилых, административных и общественных зданий современных комбинированных приборов даёт возможность при прогрузке как в лаборатории, так и на месте установки зафиксировать с заданной точностью их реальные характеристики.
Тестирование теплового расцепителя
После того как проверяемый выключатель будет подключен к анализатору в соответствии со схемой, предложенной заводом-изготовителем прибора, ток и максимальное время проверки введены, а сама проверка запущена, анализатор начнёт подавать ток на тестируемое защитное устройство.
Ток подаётся в виде постепенно увеличивающихся импульсов до тех пор, пока его значение не достигнет заданного оператором. Это необходимо для того, чтобы биметаллическая пластина не деформировалась раньше времени в результате перегрева.
После того как автомат отключится, анализатор зафиксирует время отключения, значение тока, при котором это произошло, и приступит к проверке следующей точки графика время-токовой характеристики тестируемого выключателя. Защитное устройство считается исправным, если в пяти произвольных точках контроля отключение произошло с незначительной погрешностью.
Результаты проверки отображаются на жидкокристаллическом экране анализатора.
Тестирование электромагнитного расцепителя
Для исследования электромагнитного расцепителя оператор выбирает программу, предполагающую непродолжительную подачу тока на тестируемый выключатель.
Ток подаётся очень короткими увеличивающимися по значению импульсами с одинаковым шагом.
Вероятность срабатывания теплового расцепителя исключена, поскольку длительность импульса составляет 0,01 сек. На одной из таких ступеней выключатель срабатывает. Анализатор фиксирует ток, при котором произошло отключение. По окончании проверки заказчик получает заключение электролаборатории об исправности защитного устройства и протокол испытаний.
Даже самый лучший тщательно проверенный автоматический выключатель не прослужит долго, если его отключающая способность будет ниже, чем минимальный по силе ток короткого замыкания, который может возникнуть в вашей проводке.
Поэтому для прогрузки защитного устройства стоит использовать не теоретическое значение наименьшего расчётного тока КЗ, полученное умножением номинала почти наугад купленного выключателя на показатель кратности, соответствующий первому изгибу графика время-токовой характеристики, а реально возможное, вычисленное делением фазного напряжения сети на выраженное в омах полное сопротивление петли фаза – ноль.
Обычно этот параметр рассчитывается на стадии проектирования. Если линия эксплуатируется, ток короткого замыкания можно определить с помощью одного из приборов для измерения параметров петли короткого замыкания и петли фаза – ноль.
