Упражнения за селективност на защитите
Класически грешки в координацията: MCB на токов кръг > MCB главен, ДТЗ с грешна чувствителност, RCBO без свързан неутрален проводник. Симулираш повреда и проследяваш анимирано коя защита се задейства — и защо е грешно.
Симулатор на повреда — коя защита изключва?
Конфигурирай каскадата, избери повредата и виж анимирано коя защита се задейства
Главна (нагоре)
Токов кръг (надолу)
Конфигурирай защитите и натисни „Симулирай повредата“, за да видиш коя се задейства.
Калкулатор за термомагнитен прекъсвач (MCB)
Работен ток → стандартен In, термичен обхват, магнитен праг (крива B/C/D)
0.85 обичаен за жилища, 1.0 чисто резистивен
C: 5–10×In — контакти, електроуреди
Работен ток Ib
15.2 A
Прекъсвач In
16 A · C
Термичен обхват
18–23 A
Магнитен праг
80–160 A
Ib = P / (230 × 1) = 15.22 A
Стандартен In ≥ Ib: първи рейтинг ≥ 15.22 A → 16 A
Крива C: магнитен праг = 5–10 × 16 = 80–160 A
Термичният обхват 1.13–1.45×In е конвенционалното задействане при претоварване (IEC 60898-1); магнитният изключвател е моментен, в горната лента.
Калкулатор за селективност на дефектнотокови защити (ДТЗ в каскада)
Сравни ДТЗ отдолу и отгоре → отношение IΔn, степени, присъда V29
Отдолу (на токов кръг)
Тип отгоре (моментен)
Отгоре (главна)
Отношение IΔn
10.0×
Степени IEC
2
✓ Селективно
Селективно: отгоре > отдолу, отношение ≥ 3 и ≥ 2 степени по скалата IEC — повреда на токовия кръг задейства само долната ДТЗ. (Тип „S” със закъснение отгоре = препоръчителен за времева селективност.)
Стандартна скала IΔn: 10 · 30 · 100 · 300 · 500 · 1000 mA. Отдолу обикновено 30 mA (контакти, бани — Art. 4.1.5.2.1).
Калкулатор за късо съединение и изключвателна способност
Предполагаем Icc (Ik) от импеданса на контура Zs срещу Icn на апарата (V54)
Сумата от импедансите: източник + кабели до точката на повреда
Обичаен жилищен MCB: 6 kA
Предполагаем Icc
575 A
Icc
0.57 kA
✓ Icn ≥ Icc
Ik = c × Un / (√3 × Zs) трифазен · Ik = c × U0 / Zs монофазен · c = 1.0
Ik = 230 / (0.4) = 575 A
Icc намалява с разстоянието (Zs нараства). Art. 4.3.5.1: Icn ≥ Icc; ако Icn < Icc, се допуска само с подходящ апарат отгоре (резервна защита/филиация). Тук c = 1.0 (Icc максимален при източника, за изключвателната способност); валидаторът на приложението (правило V44) оценява МИНИМАЛНИЯ Icc в края на линията с фактора 0.8 (EN 60909): Icc_min = 0.8 × 230 / Zs, със Zs = 0.35 Ω (източник) + Σ(2·ρ·L/S).
Калкулатор за импеданс на контура (Zs) и минимален Icc
Zs от кабела → минимален Icc в края на линията (формулата на валидатора V44)
мрежа + трансформатор; за жилища обичайно ≈ 0,35 Ω
единичната дължина на токовия кръг (×2 = контур фаза + неутрала)
Съпротивление на контура на кабела
0.432 Ω
Общ импеданс Zs
0.782 Ω
Минимален Icc в края
235 A
Zs = Z_източник + 2 × ρ × L / S · Icc_min = 0.8 × 230 / Zs
Zs = 0.35 + 2 × 0.027 × 20 / 2.5 = 0.782 Ω → Icc_min = 235 A
ρ = 0,027 (Cu) / 0,043 (Al) Ω·mm²/m при 70 °C; факторът 0.8 = EN 60909 (минимален ток на късо съединение). Минималният Icc трябва да превишава магнитния праг на MCB, за да се задейства моментно — точно това е проверката на правило V44.
Изчислителни допускания и обхват на приложение
- Прагове B/C/D съгласно IEC 60898-1 (B = 3–5×In, C = 5–10×In, D = 10–20×In); конвенционален термичен обхват 1.13–1.45×In
- Селективност на дефектнотоковите защити (V29): отгоре > отдолу, отношение IΔn ≥ 3:1 и минимум 2 степени по скалата 10/30/100/300/500/1000 mA; типът „S” със закъснение отгоре е препоръчителен за времева селективност, но НЕ влиза в присъдата V29 (Art. 4.1.5.2.7, 4.1.5.2.8)
- Токът на късо съединение Ik = c·Un/(√3·Zs) трифазен / c·U0/Zs монофазен, с коефициент на напрежение c = 1.0 (оценка; точната стойност се определя съгласно NTE 006/06/00, Art. 3.1.4.1)
- Изключвателната способност се проверява Icn ≥ Icc предполагаем (Art. 4.3.5.1, V54); за реални проекти валидирайте с пълно изчисление на късо съединение
Селективността на защитите — стъпка по стъпка
От двата изключвателя на един прекъсвач до координацията MCB/ДТЗ и изключвателната способност.
А. Два изключвателя в един прекъсвач
Термичният изключвател — претоварване
Биметал се нагрява пропорционално на тока и се извива, отваряйки контакта. Действа бавно, при малки и продължителни претоварвания. Конвенционален обхват на задействане: 1.13–1.45 × In (IEC 60898-1).
Магнитният изключвател — късо съединение
Електромагнит отваря контакта моментно, когато токът превиши даден праг (крива B/C/D). Защитава при късо съединение, където токът нараства рязко десетки пъти.
| Аспект | Термичен (претоварване) | Магнитен (късо съединение) |
|---|---|---|
| Причина | Претоварване — твърде голяма, продължителна консумация | Късо съединение — повреда, внезапен огромен ток |
| Елемент | Биметал (нагрява се и се извива) | Електромагнит (бобина) |
| Скорост | Бавна (секунди–минути) | Моментна (< 10 ms) |
| Праг | 1,13–1,45 × In | B 3–5 · C 5–10 · D 10–20 × In |
| Пример | Твърде много уреди на един и същ токов кръг | Фазата докосва неутралата или PE |
Art. 4.3.1.2 — I7-2011
„... устройства, които защитават както при токове на претоварване, така и при токове на късо съединение (прекъсвачи, оборудвани с релета за защита при свръхтокове и с бързодействащи изключватели при късо съединение ...).”
Б. Криви B / C / D (IEC 60898-1)
| Крива | Магнитен праг | Типична употреба |
|---|---|---|
| B | 3–5×In | LED осветление, дълги токови кръгове (малък Icc в края) |
| C | 5–10×In | Контакти, електроуреди (стандарт за жилища) |
| D | 10–20×In | Двигатели, трансформатори (големи пускови токове) |
Характеристика време–ток (схематично)
Наклонената част = термичното задействане (колкото по-голям е токът, толкова по-кратко е времето); вертикалното спадане = моментното магнитно задействане при прага на кривата. „По-високата” крива (D) има магнитния си праг по-надясно → понася пускови пикове.
Магнитният праг = прагът на моментно задействане, като кратно на номиналния ток In. „По-висока” крива (D) понася пускови пикове, без да се задейства.
В. Условие за оразмеряване на защитата
Защита при претоварване
Ib ≤ In ≤ Iz
Работен ток Ib ≤ номинален ток на защитата In ≤ допустим ток на кабела Iz. Защитата трябва да „се вмести” между товара и кабела.
Конвенционален ток на задействане
I2 ≤ 1.45 × Iz
I2 (токът, който задейства сигурно защитата в конвенционалното време) не трябва да превишава 1.45 × Iz, за да не се повреди изолацията на кабела.
Art. 4.3.2.1.3 — I7-2011
„Ic ≤ IN ≤ Iadm” — изчислителният ток ≤ номиналният ток на устройството ≤ допустимият ток в проводника.
Г. Селективност между прекъсвачи в каскада
Магнитните ленти не трябва да се припокриват
При късо съединение на даден токов кръг трябва да се задейства само долният прекъсвач, а не и главният. Условие: минималният магнитен праг на горната защита > максималния магнитен праг на долната.
Разлика от поне две степени
На практика, между номиналните токове на последователните защити трябва да има поне две стандартни степени (напр. 16 A отдолу → 40 A отгоре). Ако Icc на токовия кръг превиши моментния праг отгоре, и двете се задействат — загуба на селективност.
Art. 4.3.7.1 — I7-2011
„В случаите, когато няколко защитни устройства се включват последователно в дадена разпределителна мрежа, техните характеристики се избират така, че да бъде осигурена селективност на защитата. При авария трябва да сработи защитата, най-близка до нея, изолирайки само съответната част, без да извежда от работа цялата инсталация ...”
Д. Селективност между дефектнотокови защити (ДТЗ)
Тип общ срещу тип „S”
ДТЗ от тип общ се задейства без закъснение (40–300 ms); тази от тип „S” е със закъснение (150–500 ms). За селективност отгоре се поставя тип „S” (със закъснение), отдолу тип общ (моментен).
Отношение от поне 3:1
IΔn_отгоре / IΔn_отдолу ≥ 3
Номиналният остатъчен ток отгоре трябва да е ≥ 3 × този отдолу (напр. 300 mA отгоре, 30 mA отдолу → отношение 10). Така малка повреда задейства само долната ДТЗ.
Art. 4.1.5.2.8 — I7-2011
„... селективността между устройство от тип „S” и друго от тип общ, свързани последователно, може да се счита за осигурена, ако отношението между съответните номинални диференциални остатъчни токове е поне 3.”
Е. Ток на късо съединение и изключвателна способност
Предполагаемият ток на късо съединение (Icc)
Ik = c × Un / (√3 × Zs) · Ik_моно = c × U0 / Zs
Zs = импеданс на контура на повредата (източник + кабели). Колкото по-далеч е точката на повреда, толкова по-голям е Zs и по-малък Icc. В края на линията минималният Icc все пак трябва да превиши магнитния праг на MCB, иначе задействането вече не е моментно.
Изключвателна способност: Icn ≥ Icc
Защитният апарат трябва да може да прекъсне максималния ток на късо съединение в неговата точка (Icn ≥ Icc). В жилищни условия Icc на главното табло е обичайно 3–6 kA → MCB с Icn ≥ 6 kA.
Art. 4.3.5.1 — I7-2011
„Изключвателната способност трябва да бъде поне равна на тази на предполагаемия ток на късо съединение на мястото на монтаж ... допуска се по-малка изключвателна способност, ако друго защитно устройство, притежаващо необходимата изключвателна способност, е монтирано отгоре ...”
Упражнения — избери правилния вариант
Преминаваш всяка стъпка, избирайки правилния отговор. Грешка? Опитваш отново.
Термомагнитен — токов кръг за контакти
Токов кръг за контакти е защитен с прекъсвач 16 A, крива C.
Стъпка 1: Какво прави термичният изключвател на прекъсвача?
Селективност — два прекъсвача в каскада
Главен: 40 A крива C (магнитен праг 200–400 A). Токов кръг: 16 A крива C (магнитен праг 80–160 A).
Стъпка 1: Припокриват ли се магнитните ленти на двата прекъсвача?
Селективност — дефектнотокови защити в каскада
Отдолу: ДТЗ 30 mA тип общ. Отгоре: ДТЗ 300 mA тип „S” (със закъснение).
Стъпка 1: Какво е отношението IΔn отгоре / отдолу?
Какво слагаш на главния — 3 токови кръга
Табло с 3 токови кръга, всеки с ДТЗ 30 mA: контакти 16 A/C, осветление 10 A/B, баня 16 A/C. Избираш главната защита (отгоре).
Стъпка 1: Какъв главен ДТЗ слагаш, за да е селективен спрямо тези 30 mA отдолу?
Упражнения — изчисляваш всяка стъпка
Сега въвеждаш сам стойността на всяка стъпка. Имаш подсказки, ако сгрешиш.
Прекъсвач — избери In и магнитния праг
Консуматор 4400 W (монофазен, cos φ = 1), защитен с MCB крива C.
Стъпка 1: Работният ток Ib = P / (230 × cos φ) = ?
Селективност на дефектнотокови защити — отношението
ДТЗ отдолу от 30 mA и ДТЗ отгоре от 300 mA.
Стъпка 1: Отношението IΔn отгоре / отдолу = ?
Късо съединение — Icc намалява с разстоянието
Монофазен токов кръг (U0 = 230 V). На таблото Zs = 0,1 Ω; в края на линията Zs = 0,46 Ω.
Стъпка 1: Icc на таблото: Ik = U0 / Zs = ?
Минимален In на главния MCB
Токов кръг отдолу 16 A крива C; главният също крива C. Максимален магнитен праг отдолу = 10 × 16 = 160 A.
Стъпка 1: Минимален In на главния (5 × In > 160), избран от стандартната серия = ?
Упражнения — директен отговор
Решаваш сам и даваш крайния отговор. Решението стъпка по стъпка е достъпно при нужда.
Магнитен праг — крива B
Прекъсвач In = 25 A, крива B (3–5×In). Колко е МИНИМАЛНИЯТ магнитен праг (A)?
Степени по скалата IEC
ДТЗ отдолу 30 mA, ДТЗ отгоре 300 mA. Колко степени има между тях по стандартната скала IΔn?
Късо съединение и изключвателна способност
Монофазен токов кръг, U0 = 230 V, Zs = 0,115 Ω. Колко е предполагаемият Icc (A)?
Дискусия
Коментарите се модерират преди публикуване. Имейлът ти не се показва публично.