Автоматический выключатель или предохранитель?

Введение

Доступность

Правильное решение для каждого применения

Защита на автоматических выключателях в распределительных щитах непосредственно перед нагрузкой	Защита на предохранителях в вводных щитах

Заменить предохранитель или взвести автомат защиты?

Что надежнее: предохранитель или автоматический выключатель?

Сколько раз можно включить автомат защиты после срабатывания? На этот вопрос никто не сможет ответить, т.к. при каждом коротком замыкании контакты обгорают. Это происходит в следствии того, что цепь рвется не моментально, а с задержкой по времени. В современных автоматических выключателях устанавливается искрогаситель, который гасит дугу в воздухе. Но при больших токах искрогаситель может не справиться, вследствие чего происходит обгорание контактов и увеличение сопротивления контактов. Это ведет к тому что дорогостоящий автоматический выключатель приходится заменять. На следующих видео вы увидите тесты с проверкой сопротивления контактов:

  

При использовании предохранителей вы при каждой замене получаете абсолютно новое устройство с заводскими характеристиками.

Применение

Применение защитных устройств разнообразно. Где следует применять автоматические выключатели, а где предохранители и плавкие вставки зависит от различных причин, рассмотренных в этой главе.

Селективность

Селективность в применении защитных устройств играет важную роль в распределение питания. От того как правильно расчитаны номиналы защитных устройств зависит питание ответственных потребителей.
Тесты показывают, что предохранители обладают лучшей селективностью не зависимо от токов короткого замыкания. Также предохранители обладают общей селективностью 1.6 (коэффициент между стоящими рядом номиналами 630/400=1,6) и однозначно локализуют последствия аварии только в одной отходящей линии. Характеристики предохранителей определены в стандарте IEC 269 и не зависят от производителя. Это означает что селективность предохранителей не зависит от производителя предохранителя будь то Socomec, ABB, Schneider Electric, Bussman, Ferraz Shawmut и отпадает необходимость изучать токи короткого замыкания для подбора номиналов защитного устройства.
При использовании автоматических выключателей общую селективность 1,6 сложно достичь, т.к. она зависит от токов короткого замыкания. Эту проблему можно обойти используя автоматические выключатели с временной задержкой, но в этом случае большой ток короткого замыкания будет во всей цепи. Или можно использовать каскадную схему в которой устанавливается последовательно пара автоматических выключателей, вышестоящий автомат защиты защищает только нижестоящий автомат защиты. Но при этом у нас происходит удорожание стоимости электроустановки.

Защита двигателей

Схема пуска двигателя в основном состоит из трех частей - это автоматического выключателя, пускателя (контактора) и термореле. Пускатель служит для пуска и останова двигателя. Термореле для защиты от перегрузки и потери фазы. Автоматический выключатель для защиты двигателя.
Предохранители или плавкие вставки для этого применения можно использовать только для защиты от короткого замыкания, но целесообразно ли это?
Автоматический выключатель удобнее использовать, его всегда можно включить и выключить, но что происходит с пускателем во время короткого замыкания?
Испытания показывают, что в зависимости от токов короткого замыкания контакты пускатель могут либо залипнуть либо ухудшить свою проводимость. В первом случае после короткого замыкания следует заменить пускатель, а во втором случае неисправность может никто не заметить. Вследствие того, что контакты изменят свое сопротивление это может повлиять на работу двигателя и, например, производственной линии, и далее вывести из строя дорогостоящий двигатель. С использованием предохранителей такого может не произойти. Также предохранители могут удешевить стоимость системы пуска двигателя за счет применения пускателя и термореле меньшего номинала. Действительно т.к. защита на предохранителях срабатывает намного быстрее, нет необходимости завышать номиналы пускателя и термореле. Это можно посмотреть в технических характеристиках пускателя и термореле. Также в схеме управления двигателя могут присутствовать электронные компоненты, которые могут защитить только предохранители.



Вывод из этого такой: в схеме защиты двигателя термореле обеспечивает обнаружение перегрузки и потерю фазы, а предохранители обеспечивают обнаружение короткого замыкания и уменьшение номиналов пускателя и термореле.

Безопасность

Работа автоматического выключателя

Во время короткого замыкания в защитном устройстве освобождается большое количество электроэнергии, которое должно трансформироваться в другие виды энергии. Автоматический выключатель - это составное устройство, состоящее из мелких деталей. При коротком замыкании идет большая нагрузка на эти детали, которые не всегда могут выдержать такие испытания. Поэтому следует периодически производить осмотр внешнего состоянии автоматических выключателей. На следующих видео можно увидеть как реагируют автоматические выключатели на 250А и на 630А при коротком замыкании.

  

Устройство предохранителя

Предохранитель - это необслуживаемое устройство состоящее из плавкой вставки, загущающего материала и герметичного корпуса. Т.к. предохранитель срабатывает очень быстро, он ограничивает ток короткого замыкания (цепь разъединятся в то время, когда кривая тока короткого замыкания не достигла своего максимума) тем самым меньше освобождается энергии и ее не достаточно, чтобы разорвать герметичный корпус предохранителя.
Независимо от срока службы предохранителя он всегда сработает и при замене предохранителя вы получаете абсолютно новое защитное устройство (это как запускать в космос новую ракету или многоразовый шатл).

Принцип работы предохранителя

Перегрузка: Внутренние элементы нагреваются и расплавляются	Короткое замыкание: Ограниченное количество элементов испаряется и начинается дуга	Освобожденная энергия поглощается гранулированным кварцем и остается внутри герметичного корпуса

Замена предохранителя

Современные комбинированные рубильники под предохранители (например Fuserbloc) обеспечивают безопасную замену предохранителя. Это получается за счет двойного отключения контактов как со стороны нагрузки, так со стороны сети. В таких рубильниках в выключенном положении на предохранителе нет потенциала и до него можно дотрагиваться пальцами (в соответствии с требованиями по электробезопасности, необходимо убедиться отсутствия напряжения индикатором напряжения или другими средствами). Также при замене предохранителя можно использовать основные средства защиты такие как: диэлектрический держатель предохранителя, диэлектрические перчатки.
При этом, когда предохранитель снят с рубильника обеспечивается требования видимого разрыва, т.к. мы разорвали участок цепи и видим его отсутствие.

Ограничение тока короткого замыкания

На рисунке справ приведен график развития тока короткого замыкания без защитного устройства и с предохранителем. Из него видно, что предохранитель ограничивает ток короткого замыкания. Все промышленные предохранители имеют покрайней мере 80кА отключающую способность. Чем больше ток короткого замыкания, тем еще быстрее сработает предохранитель. Отключающая способность автоматического выключателя зависит от напряжения, это не очень хорошо, т.к. при коротком замыкании сильно возрастает ток и напряжение может изменяться. При этом на проводники и шинопроводы начинает действовать большая сила ампера, которая может разорвать и разрушить не только проводники, но и всю электроустановку. На следующем видео приведены тесты ограничения тока короткого замыкания автоматическими выключателями и предохранителями.

Заключение

Защита на предохранителях работает лучше, но их не так удобно применять как автоматические выключатели. Оба варианта имеют место быть, все зависит от применения. На вводах обычно используют предохранители, непосредственное перед нагрузкой автоматические выключатели.

Статья подготовлена с использованием материалов принадлежащих компании Socomec SA
Опубликована: 19.08.2009