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, тип, присъда според фиг. 4.1/4.2 (V29)
Отдолу (на токов кръг)
Тип отгоре (моментен)
Отгоре (главна)
Отношение IΔn
10,0×
Степени IEC
2
✓ Селективно
Селективно: горна тип „S” със закъснение над долна от общ тип, с отношение ≥ 3 — както на фиг. 4.1/4.2; повреда на токовия кръг задейства само долната ДТЗ.
Скала на номиналните диференциални токове IΔn (чл. 4.1.5.2.4): 6 · 10 · 30 · 100 · 300 · 500 mA и 1 A; калкулаторът използва обичайните степени 10–1000 mA. Отдолу обикновено 30 mA (контакти и консуматори ≤ 32 A, осветителни кръгове в еднофамилни жилища — чл. 4.1.5.2.1 в редакцията на Актуализациите 2023; бани — чл. 7.1.3.5).
Калкулатор за късо съединение и изключвателна способност
Предполагаем Icc (Ik) от импеданса на късо съединение срещу Icn на апарата (V54)
Сумата от импедансите по контура фаза-нула: източник + кабели (отиване и връщане) до точката на повреда. Събират се векторно, а не чрез сумиране на модулите: Z = √((ΣR)² + (ΣX)²), активните съпротивления помежду си и реактивните помежду си — източникът е предимно индуктивен, а кабелът с малко сечение предимно активен.
Обичаен жилищен MCB: 6 kA
Предполагаем Icc
575 A
Icc
0,58 kA
✓ Icn ≥ Icc
Ik3 = c × Un / (√3 × Zk), Zk на фаза · Ik1 = c × U0 / Zs, Zs контурът фаза-нула · c = 1.0
Ik = 230 / (0.4) = 575 A
Icc намалява с разстоянието (импедансът нараства). Чл. 4.3.5.1: Icn ≥ Icc; ако Icn < Icc, се допуска само с подходящ апарат отгоре (резервна защита/филиация). Тук c = 1,0, тоест Icc при номинално напрежение — а не покриващата стойност: за изключвателната способност се смята с c_max (1,1 при мрежи с ±10 %), така че реалният Icc може да е с около 10 % по-голям. Валидаторът на приложението (правило V44) оценява МИНИМАЛНИЯ Icc в края на линията с коефициента 0,8 на конвенционалния метод: Icc_min = 0,8 × 230 / Zs, където 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; 0,35 Ω е стойност, избрана умишлено висока, от страната на сигурността за МИНИМАЛНИЯ Icc (дълго присъединяване, край на линията). Не я използвай за изключвателната способност, където значение има максималният Icc: при 3–6 kA, което страницата дава като обичайно на главното табло, съответният импеданс е от порядъка на 0,04–0,08 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: изчислителни стойности за минималния Icc, около 1,5 × ρ при 20 °C (проводникът, загрят към края на повредата); коефициентът 0,8 = конвенционалният метод (напрежението в началото на повредения кръг се приема 0,8·U0). Минималният Icc трябва да превиши ГОРНАТА граница на магнитната лента — 10 × In при характеристика C — единствената, при която моментното задействане е гарантирано (условието Zs × Ia ≤ U0, чл. 4.1.4.1.10); същата формула използва валидаторът в правило V44. Двете допускания се натрупват умишлено: при чистия конвенционален метод коефициентът 0,8 замества импеданса отгоре (Z_източник = 0), докато импедансният метод изхожда от реалния импеданс на източника. Тук влизат и двете, затова минималният Icc излиза по-малък, отколкото по който и да е от методите поотделно — от страната на сигурността за проверка на задействането, но несравним с табличните стойности.
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: отгоре > отдолу, отношение IΔn ≥ 3 (условието от редакцията от 2011 г. на чл. 4.1.5.2.8, премахнато от текста през 2023 г.) и двойки като на фиг. 4.1/4.2, към които препраща действащият член: отгоре тип S 500 mA или общ тип 300 mA над общ тип 100 mA и 30 mA (фиг. 4.1), определено закъснение 1 A → тип S 300 mA → общ тип 30 mA (фиг. 4.2); валидаторът (V29) дава грешка при отгоре ≤ отдолу, предупреждение под 3 и информация за двойките извън фигурите. Времена на задействане: общ тип 40…300 ms, тип S 150…500 ms, в зависимост от тока на повреда спрямо IΔn (чл. 4.1.5.2.7)
- Токът на късо съединение Ik3 = c·Un/(√3·Zk), където Zk е импедансът на фаза, и Ik1 = c·U0/Zs, където Zs е контурът фаза-нула, 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) | Мигновено (≤ 0,1 s) — над горната граница на лентата |
| 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 = прагът на магнитното задействане. Термичният клон е практически еднакъв при B, C и D — на чертежа кривите са леко отместени само за да могат да се различават. Между типовете се различава магнитната лента: селективността се преценява по долната ѝ граница, а гарантираното моментно задействане — по горната.
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
При автоматичните прекъсвачи практическият критерий е разделянето на магнитните ленти: при C над C, 5 × In_отгоре > 10 × In_отдолу, тоест In_отгоре > 2 × In_отдолу (16 A отдолу → 40 A отгоре). Дори тогава селективността важи само под минималния магнитен праг на горния апарат — над него се задействат и двата. Правилото за две степени от чл. 4.3.7.1 е формулирано за стопяеми предпазители, не за автоматични прекъсвачи.
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 по време отгоре се поставя тип „S” (със закъснение), отдолу тип общ (моментен). Фиг. 4.1 обаче показва и ДТЗ от общ тип 300 mA над ДТЗ от общ тип 100 mA и 30 mA.
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 (първоначален текст, заменен през 2023 г.)
„... 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)
Ik3 = c × Un / (√3 × Zk) · Ik1 = c × U0 / Zs
Zk = импедансът на късо съединение на фаза (източник + фазовият проводник), за трифазното късо съединение; Zs = контурът фаза-нула, за еднофазното — две различни величини, а не едно и също число. Колкото по-далеч е точката на повреда, толкова по-голям е импедансът и по-малък Icc. В края на линията минималният Icc трябва да превиши ГОРНАТА граница на магнитната лента (Ia = 5 × In при характеристика B, 10 × In при C, 20 × In при D), единствената, при която моментното задействане е гарантирано — условието Zs × Ia ≤ U0 от чл. 4.1.4.1.10.
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.