Wie die Zeit-Strom-Eigenschaften von Leistungsschaltern und Sicherungen funktionieren

Elektrischer Strom hat ein Unterscheidungsmerkmal: Er kann nur in einem geschlossenen Kreislauf fließen. Wenn diese Kette gebrochen ist, hört ihre Wirkung sofort auf. Diese Eigenschaft ist im Betrieb des Überstromschutzes auf der Grundlage der Verwendung von Sicherungen und verkörpert Leistungsschalter.

Sie sind so gewählt, dass sie dem Nennwert des durch sie fließenden Stroms lange standhalten können. Dies gewährleistet die Zuverlässigkeit der Stromversorgung der Verbraucher. Gleichzeitig haben Sicherungen und Leistungsschalter Schutzfunktionen: Unter Notfallbedingungen in einem geregelten Stromkreis unterbrechen sie den durch sie fließenden gefährlichen Strom.

Darüber hinaus werden im Komplex zwei Faktoren berücksichtigt:

1. die Größe des fließenden Laststroms;

2. Die Dauer seiner Exposition.

Die Sicherung bläst aus der Wärme aus, die durch den durch sie fließenden Strom erzeugt wird.

Der Leistungsschalter berücksichtigt auch die Temperaturüberhitzung des Stromkreises und öffnet seine Leistungskontakte aufgrund des Betriebs des thermischen Auslösers. Gleichzeitig enthält es ein anderes Gerät - eine elektromagnetische Freisetzung, die auf überschüssige elektromagnetische Energie reagiert, die selbst in einem gepulsten Modus auftritt.

Weitere Details zum Gerät, zum Funktionsprinzip und zu den Betriebsmerkmalen von Leistungsschaltern und Sicherungen werden hier beschrieben:

Sicherung oder Leistungsschalter - was ist besser?

Sicherungen mit automatischem Gewinde vom Typ PAR

Auswahl der Leistungsschalter nach Grundparametern

Der Betrieb all dieser Geräte wird anhand bestimmter technischer Merkmale beurteilt, die üblicherweise als Zeitstrom bezeichnet werden, da sie die Reaktionszeit der Schutzmaßnahmen genau bestimmen, da sie von der Häufigkeit abhängen, mit der der Notstrom im Verhältnis zum Nennzustand überschritten wird.

Zeit-Strom-Eigenschaften (VTX) ausgedrückt in Graphen in kartesischen Koordinaten. Die Ordinatenachse ist die in Sekunden gemessene Zeit, und die Abszisse ist das Verhältnis des fließenden Notstroms I zum Nennwert In des Schaltgeräts.

Warum entsteht die Schutzcharakteristik des Sicherungseinsatzes?

Für den ordnungsgemäßen Betrieb der Sicherung im Stromkreis muss Folgendes berücksichtigt werden:

• technische Fähigkeiten;

• Inspektionsbedingungen;

• Termin.

Die Hauptparameter der Schutzeigenschaften der Sicherung

Der Zeitplan für Sicherungen, die mit unterschiedlichen Strömen arbeiten, wird durch eine Kurvenlinie ausgedrückt, die den Arbeitsraum der Koordinaten in zwei Teile teilt:

1. der Arbeitsbereich, in dem der Sicherungseinsatz intakt bleibt und zuverlässig den Stromfluss im geschützten Stromkreis sicherstellt;

2. die Zone des Stromflusses der Grenzabschaltung, in der der Stromkreis unterbrochen wird.

Der erste Teil des Diagramms wird hellgrün und der zweite Teil beige hervorgehoben.

Die Schutzcharakteristik des Sicherungseinsatzes liegt an der Grenze dieser beiden Zonen. Im Raum der Arbeitsströme bleibt die Sicherung intakt, und wenn ihre Werte über den kritischen Zustand ansteigen, brennt sie durch.

Die Strombegrenzungszone ist für das Gerät gefährlich und sollte so schnell wie möglich ausgeschaltet werden.

Die Schutzeigenschaft des Sicherungskastens drückt die Zeitspanne vom Start des Notbetriebs bis zum Ausschalten aus, abhängig vom Überschuss des gefährlichen Stroms über der Nennsicherung.

Der Sicherungseinsatz ist durch drei Arten von Strömen gekennzeichnet:

1. bewertet, die es fast unbegrenzt Zeit aushalten kann;

2. Mindesttest, bei dessen Einwirkung er länger als eine Stunde arbeiten kann;

3. Der maximale Test, der in weniger als einer Stunde zum Ausbrennen führt.

Der Sicherungseinsatz schützt den daran angeschlossenen Stromkreis vor zwei Arten von Notfällen:

1. Überlastungen mit erhöhten Lasten, die sich verzögert abschalten;

2. Kurzschlüsse - Kurzschluss, der die schnellstmögliche Beseitigung erfordert.

Alle diese Modi und Arten von Strömen werden bei der Auswahl einer Sicherung und einer Sicherung berücksichtigt. Hierzu werden mathematische Beziehungen entwickelt, die durch Grafiken und Tabellen in bequemer Form transformiert werden.

So erstellen Sie eine Schutzsicherung

Der Sicherungseinsatz kann den Schutz nur einmal betätigen. Danach brennt es aus. Daher kann seine Charakterisierung nur indirekt erstellt werden.

Zu diesem Zweck wählt die Anlage zufällig eine bestimmte Anzahl von Proben aus jeder Charge der fertigen Produkte aus. Sie werden für weitere elektrische Prüfungen unter verschiedenen Strömen verwendet. Entsprechend ihren Ergebnissen werden Tabellen und Grafiken erstellt, anhand derer die Qualität der freigegebenen Sicherungsserien beurteilt werden kann.

Zuordnung der Sicherungsschutzkennlinie

Der Sicherungseinsatz wird anhand elektrischer Parameter bewertet, um eine rein praktische Aufgabe zu lösen: die richtige Wahl hinsichtlich der Arbeits- und Schutzeigenschaften sicherzustellen.

Berücksichtigen Sie dazu:

• den Wert der Betriebsspannung des Stromkreises, in dem die Sicherung arbeiten soll;

• Begrenzung des Unterbrechungsstroms am schmelzbaren Einsatz, der ihn unterbrechen kann (trennen);

• Wert des Nennstroms der Sicherung unter Berücksichtigung der Lastkoeffizienten und des Versatzes gegenüber Überlastungen.

Ohne die Schutzeigenschaften des Sicherungseinsatzes ist es unmöglich, die Sicherung für ihren zuverlässigen Betrieb im Stromkreis zu wählen.

Wie funktioniert die Strom-Zeit-Kennlinie eines Leistungsschalters?

Die Wahl der Zeit-Strom-Eigenschaften wird beeinflusst von:

• Konstruktionsmerkmale des eingebauten Schutzes;

• Konfiguration des ausgewählten Zeitplans.

Der Einfluss der Auslegung des Schutzes der Maschine auf die Form ihrer Reaktionseigenschaften

Die schützenden Eigenschaften des Leistungsschalters sind zwei eingebaute Geräte, die nach den Prinzipien direkt wirkender Relais arbeiten. Sie trennen die Leistungskontakte der Maschine, wenn die Nennwerte gemäß den Einschränkungskriterien überschritten werden:

1. Wärmebelastung;

2. elektromagnetische Exposition.

Die Bimetallplatte des thermischen Auslösers erfasst die Erwärmung der Wicklungsdrähte. Wenn es überschritten wird, biegt es sich und entfernt die Kupplungsbaugruppe aus der Halterung.

Unter der Wirkung der Federspannungskraft wird die aus dem Halten gelöste bewegliche Wippe gedreht und ihre Leistungskontakte unterbrechen den Leistungskreis.

Bei einer elektromagnetischen Freigabe erfolgt die Trennung der Leistungskontakte aufgrund des Herausschlags des Haltehebels der Feder durch den Aufprall des Drückers, der unter dem Einfluss des Notstroms auftritt.

Im Gegensatz zu einer Sicherung mit einer durchgebrannten Sicherung sind beide Geräte für die wiederverwendbare Verwendung ausgelegt. Mit ihnen können Sie Stromkreisausfälle schnell beheben, nachdem Sie ungewöhnliche Situationen verhindert haben.

Der Betrieb der thermischen Auslösung und der elektromagnetischen Abschaltung ist im Auslösealgorithmus des Leistungsschalters enthalten und wird umfassend berücksichtigt, wenn er während der Strom-Strom-Kennlinie auslöst.

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Da die Umgebungstemperatur und die Bimetallplatte die Geschwindigkeit der Abschirmungen beeinflussen, werden alle Messungen normalerweise bei +30 Grad Celsius durchgeführt.

Die Zeit-Strom-Kurve für einen Leistungsschalter ist eine komplexe Linie, die durch die Buchstaben ABC hervorgehoben wird.Der obere Abschnitt AB entspricht dem Betrieb der thermischen Freisetzung und sein unterer Teil der elektromagnetischen Abschaltung.

Die Hauptparameter des Graphen der Zeit-Strom-Kennlinie

Temperatureffekte

Im Gegensatz zur Schutzeigenschaft des Sicherungseinsatzes für den Leistungsschalter wird das VTX-Diagramm durch zwei Linien dargestellt:

1. oben unter Berücksichtigung des Betriebs des Schutzes direkt vor dem kalten Zustand +30^Oh C;

2. niedriger, erstellt nach wiederholtem Einschalten, wenn das Design der Maschine keine Zeit zum Abkühlen hatte.

Der Bereich zwischen diesen beiden extremen Darstellungen wird hervorgehoben. Beim Betrieb eines Leistungsschalters ist zu beachten, dass er sich irgendwo innerhalb der gezeigten Zone befinden kann. In diesem Fall wird die Abschaltzeit der Notströme im erwärmten Zustand etwas verkürzt und in der Kälte erhöht. Aufgrund dessen wird eine Streuung in den Antwortparametern erzeugt.

Die Temperatur von Strukturelementen kann einen erheblichen Einfluss auf die Reaktionszeit der Maschine haben. Dies ist besonders relevant, wenn elektrische Prüfungen durchgeführt werden, die mehrere Messungen erfordern. Für ihre Wiederholungen ist es notwendig, Zeit für die Abkühlung der Schutzvorrichtungen auf +30 Grad vorzusehen.

Aufteilung von BTX in Zonen

Leistungsschalter trennen Zeitzonen streng voneinander -

Stromkennlinien zur Unterscheidung von Betriebsbereichen: Innerhalb des ersten sollte ein zuverlässiger Fluss der Betriebsströme gewährleistet sein, und im zweiten Fall sollte das Abschalten von Notfällen erfolgen.

Linie bedingter nicht auslösender Ströme

Um den ersten Bereich auf der Abszisse des Diagramms anzuzeigen, wird 1,13 I / I nom ausgewählt. Es wird der bedingte Nicht-Ausrückpunkt genannt. Unterhalb dieser Ströme darf der Leistungsschalter nicht auslösen.

Bei Erreichen müssen Leistungsschalter mit einem Nennstromwert von bis zu 63 Ampere nach 1 Stunde und mit hohen Nennwerten - nach zwei - ausgeschaltet werden.

Die Position des bedingten Auslösepunkts wird auf der BTX-Karte ohne Fehler angezeigt.

Leitungsbedingte Auslösung

Ein Punkt auf der Abszissenachse mit einem Wert von 1,45 I / I nom ist der zweite Grenzwert der Zone der Ströme der bedingten Auslösung und der Nichtauslösung von Leistungskontakten.

Punkt 1.45 I / I nom kennzeichnet die Ströme der bedingten Auslösung, er ist auch in allen Diagrammen von VTX angegeben. Wenn die an die Maschine angeschlossene Last diesen Wert erreicht, sollte sie sich nach einer Weile trennen:

• weniger als 1 Stunde, wenn sein Nennwert bis zu 63 Ampere beträgt;

• Nicht mehr als zwei Stunden, wenn der Nennstrom diesen Wert von 63 Ampere überschreitet.

Die obige Grafik zeigt, dass der ausgewählte Leistungsschalter eine Abschaltzeit des Notfallmodus ab dem kalten Zustand von 1 Stunde hat und beim Erhitzen bis zu 40 Sekunden abnehmen kann.

Praktische Anwendung der VTX-Parameter

Eine Analyse der Verwendung der Zeit-Strom-Kennlinie von Leistungsschaltern für die Ströme von bedingten Auslösekontakten ermöglicht es Ihnen, die Dauer der Überlastung im angeschlossenen Stromkreis zu berücksichtigen. Dies ist wichtig, da sie das Gerät beschädigen können.

Wenn Sie beispielsweise eine automatische Maschine mit einem Nennwert von 16 Ampere auswählen und wenn es kalt ist, wirkt der bedingte Auslösestrom von 1,45 ∙ 16 = 23,2 Ampere eine Stunde lang auf die angeschlossene Verkabelung. Diese Zeit reicht aus, um die Isolierung von Kupferdrähten mit einem Querschnitt von 1,5 mm² zu überhitzen und zu deaktivieren, um die Bedingungen für einen Brand zu schaffen. Und die Fälle des Schutzes solcher Leiter und des 2,5-mm-Quadrats aus Aluminium mit solchen automatischen Maschinen sind in der Praxis immer noch häufig anzutreffen.

Um solche Situationen auszuschließen, wird empfohlen, die Zeit-Strom-Charakteristik von Leistungsschaltern in Bezug auf die an sie angeschlossene Last sorgfältig zu analysieren. Um ihre Auswahl zu erleichtern, wurde eine Entsprechungstabelle für die Nennströme und Querschnittsflächen der Kupferleiter von Kabeln und Drähten erstellt.

Hersteller von Leistungsschaltern prüfen alle ihre Produkte auf Übereinstimmung mit den anerkannten Normen. Die Grundanforderungen an Maschinen sind in GOST R 50345—2010 festgelegt. In einigen Gebieten können die Zeit-Strom-Eigenschaften jeder Anlage jedoch geringfügig variieren. Diese Funktion muss bei der Auswahl eines bestimmten Modells und seiner Überprüfungen berücksichtigt werden.

Arten von Zeit-Strom-Eigenschaften von Leistungsschaltern

Leistungsschalter können für verschiedene Zwecke für Betriebsbedingungen erstellt werden. Nach diesen Indikatoren haben ihre VTX-Diagramme unterschiedliche Zeitreaktionsgrenzen. Dies ermöglicht es ihnen, die Selektivität wiederherzustellen, um ein falsches Herunterfahren der Geräte zu vermeiden.

Leistungsschalter sind für den häuslichen oder industriellen Gebrauch erhältlich.

Haushaltsmaschinen werden in drei Gruppen B, C und D eingeteilt:

1. Klasse B dient zum Schutz langer Leitungen und Beleuchtungssysteme. Die Vielzahl der Ströme für seinen Betrieb liegt innerhalb von 3 ÷ 5 In;

2. Klasse C schützt Steckdosengruppen oder Geräte, die mäßige Einschaltströme erzeugen. Die Vielzahl der Ströme 5 ÷ 10 In;

3. Klasse D dient zum Schutz von Verbrauchern mit hohen Einschaltströmen, z. B. Transformatoren oder Maschinen mit leistungsstarken asynchronen Elektromotoren. Vielzahl von Strömen 10 ÷ 20 Inom.

Leistungsschalter vom Typ B sind empfindlicher. Sie beschlossen, die Endverbraucher in Wohnungen und Häusern zu schützen. Und als Einführungsautomat ist es besser, diejenigen zu installieren, die zum Typ C gehören.

Die Qualität des Verdrahtungszustands und die Größe des Widerstands der Phase-Null-Schleife können die Wahl des Leistungsschalters beeinflussen. Eine alte Isolierung mit einem hohen Gehalt an Leckströmen und einer überschätzten Schleifenleistung kann die Betriebsbedingungen einer Maschine vom Typ C verschlechtern oder zum Ausfall führen. In solchen Situationen wird Klasse B verwendet.

Industriemaschinen werden in drei Gruppen eingeteilt:

1. Klasse L - mehr als 8 Zoll;

2. Klasse Z - mehr als 4 Inom;

3. Klasse K - mehr als 12 Inom.

Unter den Herstellern in Europa gibt es Modelle von Maschinen der Klasse A mit einer aktuellen Multiplizitätsgrenze von 2 ÷ 3 Inom.

All diese Merkmale müssen bei der Auswahl des Designs des Leistungsschalters und seiner Prüfungen berücksichtigt werden. Mit der gleichen Bewertung gekennzeichnete Automaten haben je nach Art der Zeit-Strom-Kennlinie unterschiedliche Reaktionszeiten.

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