Как проверить срабатывание автоматического выключателя по заданной уставке? При помощи чего можно проверить характеристику срабатывания? В этой статье постараемся изложить принципы проверки автоматических выключателей, а так же рассмотрим устройства, с помощью которых можно данную проверку провести.
Для справки: автоматические выключатели (или автоматы) — это механические коммутационные аппараты, способные, во включённом положении, проводить токи при нормальном состоянии цепи, а также включать, проводить в течение времени заданного уставкой и автоматически отключать токи в указанном аномальном состоянии цепи, таких например, как токи короткого замыкания или токи перегрузки.
Время срабатывания при различных токах перегрузки или токах короткого замыкания, т.е. зависимость времени срабатвания (отключения) автоматического выключателя, называется характеристикой автомата (ещё её называют время-токовой характеристикой). Данную характеристику можно снять, имя подручные средства.
Стенд для проверки характеристик срабатывания автоматического выключателя конструктивно состоит из:
- Источника переменного тока.
- Контрольно-измерительной аппаратуры.
- Соединительных кабелей, колодок и пр.
- Столешницы из диэлектрических материалов или специально оборудованного рабочего места.
- Диэлектрического коврика для защиты оператора стенда.
Такой стенд может стать неотъемлемой частью магазина электротехнических материалов, который будет служить для того, чтобы отбраковывать неисправные устройства ещё на стадии получения товара и избежать дальнейших проблем с покупателями.
В данной статье рассмотрим возможность самостоятельной сборки такого стенда, так как предлагаемые готовые устройства на электротехническом рынке дороги для среднестатистического предпринимателя, а также рассмотрим несколько комплексов проверки характеристик срабатывания автоматических выключателей для понимания того, какими качествами должен обладать данный проверочный стенд.
Владельцам испытательных стендов и комплексов для проверки характеристик срабатывания автоматических выключателей следует помнить, что протоколы проверки может выдавать специально аттестованная электролаборатория, имеющая в своём арсенале аттестованную методику проведения таких измерений, лицензию ростехнадзора на выполнение таких измерений, специально обученный и прошедший проверку знаний персонал. Вы же можете выдавать потребителю только акты о том, что автоматы прошли проверку характеристик срабатывания, эти характеристики соответствуют заводским, и устройства в целом пригодны для использования по назначению. Т.е. вы выдаёте АКТ о проверке соответствия автоматического выключателя заводским характеристикам срабатывания, но не протокол.
Рассмотрим специально разработанные комплексы, выпускаемые промышленностью для целей проверки характеристик автоматов.
Вот, например, изображение устройства для проверки характеристик срабатывания автоматических выключателей Сатурн М2, производства компании Радиус-Автоматика. Таким устройстом можно проверять автоматические выключатели с уставкой отключения до 2500А.
Конструктивно устройство состоит из нагрузочного трансформатора, измерительного трансформатора тока и блока управления. Блок управления, в свою очередь, содержит в себе тиристорный регулятор испытательного тока, органы измерения и органы управления программой проверки. Вся проверка автоматизирована. От оператора требуется собрать схему подключения проверяемого автомата, ввести необходимые параметры проверки, запустить саму процедуру проверки автоматического выключателя, которая происходит по специальной программе. Результаты проверки отобразятся на жидкокристаллическом дисплее устройства. Сатурн-М2 позволяет проводить проверку срабатывания индуктивного (мгновенного), а также теплового расцепителя автоматического выключателя, с фиксацией тока и времени срабатывания защитного устройства.
На рисунке ниже изображено устройство АП-0,2к — аппарат прогрузочный (до 63 А).
Этот аппарат попроще. Предназначен для проверки автоматических выключателей на ток до 63А.
Кстати, цена такого "простого" устройства на рынке варьируется в пределах 50 т.руб. Цена, например, того же Сатурн-М2 на момент написания статьи составляет 150 т.рублей, что как бы делает нерентабельным его для приобретения в мелкооптовый магазин. Хотя, хочется сказать, предприниматели разные, и кому то подобное устройство может достаться "по блату" с большой уценкой.
Работу данных устройств для проверки характеристик срабатывания автоматических выключателей можно представить следующим образом:
1. Проверка теплового расцепителя. После включения и подключения проверяемого автомата к устройству проверки оператор включает устройство и вводит параметры проверки автомата. При выборе параметров указывается максимальное время проверки и ток. После запуска программы проверки устройство начинает кратковременно подавать возрастающие по величине токовые импульсы, проверяя таким образом отсутствие ложного срабатывания магнитного расцепителя, после достижения проверочных импульсов велечины проверяемого тока устройство начинает непрерывно подавать ток через автомат. После отключения автоматического выключателя устройство фиксирует время срабатывания и индицирует значение тока, при котором проводилась проверка. Так проверяется каждая точка диаграммы время-токовой характеристики автомата. Исправный автоматический выключатель в пяти произвольных точках проверки на диаграмме должен отключаться с небольшой погрешностью, иначе выключатель бракуется.
Диаграмма время-токовой характеристики имеет вид:
На данном рисунке представлены характеристики срабатывания автоматических выключателей класса "В" и "С". Есть ещё характеристики "А" и "D", но об этом поговорим в одной из следующих статей.
2. Проверка магнитного расцепителя мгновенного действия. Как видно на рисунке выше (по характеристике класса "С", например), начиная с 5 номинальных значений тока характеристика срабатывания по времени резко изменяется. Это граница между действием теплового и магнитного расцепителя. Соответственно, чтобы проверить именно магнитный расцепитель необходимо подавать короткие импульсы длительностью до 100 миллисекунд, иначе произойдёт нагрев и срабатывания по теплу. Поэтому оператор выберает другую программу проверки, которая не подразумевает длительной подачи испытательного тока. Устройство с постоянным шагом подаёт увеличивающиеся по значению токовые импульсы, в конечном итоге какого то импульса хватает для срабатывания магнитного расцепителя, автомат отключается, устройство фиксирует ток отключения (т.е. ток последнего токового импульса). Время срабатывания сдесь не критично, так как срабатывание автомата менее одной секунды после подачи испытательного тока считается мгновенным.
Данные устройства проверки предназначены для проверки автоматических выключателей переменного тока частотой 50 Гц, так как испытательный получается преобразованием тока бытовой сети без преобразования частоты.
Для справки: Практически все бытовые автоматические выключатели производятся для работы в сетях переменного тока 50Гц напряжением 220В(380В). Вряд ли Вам придётся иметь дело с автоматическими выключателями постоянного тока. В быту им не находится практического применения.
Теперь поговорим о технической реализации нашего проверочного стенда.
Но для начала отвлечёмся от темы. Так как автор статьи утверждает, что нам подойдёт любой источник переменного тока 50Гц с напряжением 5-10 вольт, некоторые скажут, а как же напряжение сети 220В? Отвечу - напряжение источника не играет никакой роли, за исключением того, что слишком маленький потенциал (напряжение) между его выводами не сможет "продавить" большой ток на автоматический выключатель для проверки его срабатывания. Почему же напряжение источника тока не влияет на снятие характеристик срабатывания автоматического выключателя? Всё просто - в цепи с источником переменной ЭДС и сопротивлением нагрузки автоматический выключатель включен последовательно. А значит решающее значение здесь имеет его собственное сопротивление, т.е. сопротивление контактной группы, пластины теплового и катушки индуктивного расцепителя. По закону Ома для участка цепи получаем постоянное падение напряжения на самом автоматическом выключателе, при нектором постоянном значении протекающего тока (которое, как вы понимаете, никак не равно 220В).
Источник переменного тока.
Это самый ответственный узел нашего с вами стенда. От его правильного выбора будет зависеть качество проверки характеристик автоматических выключателей, а также максимальный предел проверяемых характеристик по току.
Исходя из изображений готовых устройств можно понять основной функционал, назначение блоков и техническую реализацию данных дорогостоящих устройств.
Функционально схему испытательного устройства можно представить в виде следующих блоков:
Источником переменного тока будет служить бытовая сеть ~220В. Регулирующим органом может послужить школьный реостат на 1000 Ом. Прогрузочным трансформатором может послужить переделанный трансформатор блока питания старого телевизора, в котором переделывается вторичная обмотка под провод большого сечения с малым количеством витков. Идеально подойдёт сварочный трансформатор (не инвертор). В качестве амперметра может (если не удалось найти стрелочный амперметр) подойдёт многофункциональный измерительный прибор типа Мастер.
Кстати, при использовании сварочного трансформатора не нужно будет придумывать регулирующий реостат. Трансформатор конструктивно содержит в себе регулятор тока. Согласитесь, стоимость сварочного трансформатора куда ниже даже самого дешёвого проверочного устройства. Единственное конструктивное изменение, которое придется сделать, это намотать проводом большого сечения несколько витков в качестве вторичной обмотки трансформатора. Благодаря таким преобразованиям ток с такого сварочного можно получить до 1000А. Мы не будем приводить здесь точное количество витков, так как все сварочные трансформаторы разные по мощности, соответственно имеют разное количество ампер-витков.
Пример того, как выглядит стандартный сварочный трансформатор до 200А.
Для измерения протекающего тока по вторичной обмотке необходимо использование измерительных трансформаторов тока.
Пример того, как выглядит измерительный трансформатор тока.
Рекомендации по поводу выбора коэффициента трансформации трансформаторов тока выдавать не будем. Всё зависит от максимально возможного тока устройства. Для примера, со сварочным трансформатором переделанным под ток 1000А необходимо использовать трансформаторы тока 1000/5. Трансформаторы тока могут работать с перегрузкой, но так как практически все они измерительные и имеют высокий класс точности, вольт-амперная характеристика их рано изгибается, что говорит об их раннем насыщении, а значит измерить ток превышающий номинальный будет невозможно.
В следующей статье поговорим о схематичной реализации данного стенда. В третьей статье из цикла рассмотрим приёмы техники безопасности при работе с данным стендом. В четвёртой статье попробует измерить характеристики срабатывания автоматического выключателя 63А.
Надеюсь, статья вам понравилась. Пишите в комментариях свои замечания и предложения. Возможно, основываясь на ваших замечаниях устройство удасться сделать лучше.
