Автоматические выключатели
Автоматические выключатели сейчас есть практически в каждой квартире. А в тех немногих домах, куда прогресс еще не дошел, вместо них стоят пробки, которые «вылетают», как только электричество становится необузданным и угрожает жилищу и жизни человека.
В современном доме безопасность обеспечивают УЗО (устройства защитного отключения), размыкающие линию, когда замечают малейшую утечку тока, и автоматические выключатели, реагирующие на недопустимо большие его значения.
Последняя ситуация возникает, если мы «сажаем» на ветку слишком мощную технику и если в цепи происходит короткое замыкание. В первом случае, когда ток несильно превышает номинальную величину, разогрев «узких мест» предотвращает тепловой расцепитель (биметаллическая пластина) автомата.
Со второй задачей, когда безобидные амперы в доли секунды вырастают в сотни и даже тысячи раз и реакция должна быть мгновенной, способен справиться только электромагнитный расцепитель (соленоид с толкателем). Оба эти мебенностями) имеются в выключателе любого производителя.
Приборы разного происхождения выглядят практически одинаково, с небольшими вариациями внешнего вида, мало говорящими о внутреннем содержании. Чтобы помочь потребителю справиться с проблемой выбора, и был задуман этот тест.
В предыдущем номере «Потребитель. Все для стройки и ремонта» (№14, 2005) мы рассказали о результатах испытаний российских автоматов. Теперь наступила очередь зарубежных (надо отметить, что производственные мощности не всегда расположены в стране, где зарегистрирована торговая марка). Экспертизу по заказу журнала проводили специалисты Испытательного центра низковольтных аппаратов «ВНИИэлектроаппарат» (г. Ставрополь).
Как и прошлый раз, мы обратились к производителям или их представителям, и они любезно предоставили выключатели с номинальным током 16 А и типом защитной характеристики С (один из участников теста «попался» типа В).
Составляя программу испытаний, мы, конечно, опирались на отечественный ГОСТ Р 50345-99 (МЭК 60898-95). Однако, посоветовавшись со специалистами, решили выйти за его рамки. В частности, проверяли выносливость, «пытая» токами короткого замыкания гораздо большее количество раз, чем предусмотрено этим документом. Полученные результаты не должны подвергать сомнению соответствие этих аппаратов стандарту Российской Федерации.
Их ни в коем случае нельзя считать «истиной в последней инстанции» еще и по той причине, что настоящие испытания обязательно проводят на партии изделий, а не на одном образце, как в нашем случае. Было бы слишком легкомысленно по нему судить о всей марке.
ЧТО ТЕСТИРОВАЛИ
1. Время-токовые характеристики. В правильно спроектированной сети провода, розетки, выключатели остаются холодными, если энергопотребление в пределах нормы. Но мы нередко, не подсчитывая в уме киловатты, перегружаем ее слишком мощным кухонным оборудованием или электроинструментом.
Имеющийся «запас прочности» допускает на некоторое время такой экстремальный режим. Однако, чем больше протекающий ток, тем сильнее нагреваются элементы цепи и тем быстрее надо принимать меры. Эта задача возложена на тепловой расцепитель автомата. Согласно ГОСТу, при токе, на 13% превышающем номинальный, прибор (с характеристикой типа С) должен держаться по крайней мере в течение часа. При I=1,45In он обязан сработать за это же время.
Для тока 2,55In требуется уже другое быстродействие - отключиться не раньше чем через 1 с, но и не позже чем через 60 с. При пяти номиналах положено выстоять хотя бы 0,1 с, а при пятидесяти - среагировать до истечения этого крошечного интервала времени. В последнем случае такой мгновенный отклик обеспечивает, конечно, электромагнитный расцепитель.
Время-токовые характеристики - это еще и критерий пригодности приборов после коммутационной износостойкости и испытания токами короткого замыкания. До испытаний все образцы продемонстрировали «правильные» характеристики.
2. Превышение температуры. Бывает, что обгорают зажимы, расплавляя пластик вокруг себя. Причина в том, что здесь одно из «узких мест», где возможно повышенное сопротивление. То ли из-за того, что вовремя не подтянули винт, то ли электрик подключил «тяп-ляп», то ли виновата конструктивная недоработка. Чтобы проверить последний фактор, и проводят этот тест.
Пропускают через автомат номинальный ток в течение достаточно длительного времени (обычно 1 ч) и измеряют подъем температуры на зажимах прибора. Она не должна быть горячее окружающего воздуха больше чем на 60 градусов. При этом к корпусу предъявляют более строгие требования -для него предел 40 градусов. По этому тесту замечаний к образцам нет.
3. Надежность винтовых зажимов. Этот параметр в какой-то степени влияет на предыдущий. Провод затягивают пять раз определенным крутящим моментом, потом еще раз усилием в 2/з от стандартного, затем вытаскивают его силой 50 Н в течение 1 мин. Он должен остаться на месте.
На всех проверенных зажимах «цепкость» была в норме.
4. Коммутационная износостойкость. В принципе автомат - расходный материал. Каждое короткое замыкание, которое он отрабатывает, существенно сокращает его жизнь. Менее болезненны для него отключения, когда ток не сильно превышает номинальное значение. Но и в этом случае возникает небольшое искрение при разведении контактов -поверхности обгорают, загрязняя окружающие диэлектрические части (что, несомненно, приводит к ухудшению изоляционных свойств).
Проверяют жизнестойкость прибора 4000 циклов коммутации при номинальной нагрузке. Критерий пригодности - хорошая время-токовая характеристика теплового расцепителя (размыкает цепь с I=2,55 In за время от 1 до 60 с) и достаточная прочность изоляции (в течение 1 мин выдерживает напряжение 1,5 кВ между разомкнутыми выводами). И этот пункт все участники теста преодолели успешно.
5. Короткое замыкание. Самое тяжелое испытание для автомата. Хотя состояние сетей в нашем жилом фонде таково, что они и 1 кА вряд ли пропустят, все же ему приходится разрывать цепь с несколькими сотнями ампер. Немаловажный фактор - скорость реакции электромагнитного расцепителя. Он срабатывает на фронте нарастания тока короткого замыкания, поэтому, чем быстрее произойдет отключение, тем меньше будет дуга в разводимых контактах.
По ГОСТу положено «пытать» автомат девять раз током 1,5 кА. Затем уже другой образец подвергают проверке при номинальной отключающей способности - токе короткого замыкания, при котором прибор еще способен нормально сработать и разорвать цепь. Значение этого параметра указывают на шильдике в прямоугольной рамке (1500, 3000, 4500, 6000 или 10000).
Как ив предыдущем случае тестирования отечественных изделий, мы здесь отошли от стандарта и провели три этапа испытаний током короткого замыкания 1,5 кА: сначала девять циклов, а на выживших образцах еще десять и потом еще 20. Критерием успешного прохождения каждой серии коротких замыканий была «правильная» время-токовая характеристика и сохранение диэлектрической прочности изоляции.
Следует отметить, что 1,5 кА - это действующее значение тока, «выдаваемого» испытательным стендом. Его мгновенная величина зависела от того, в какой момент синусоиды напряжения мы замыкали цепь (измерения проводили в шести точках через 30 градусов, начиная с нуля), и от быстродействия автомата. Поскольку урон оборудованию наносит ток и время его воздействия, в таблице указали их максимальные значения (вовсе не обязательно, что они получены в одном и том же «опыте»).
Разрушения при коротком замыкании определяются энергией, пропущенной автоматом. Ее выражает интеграл Джоуля, упрощенно обозначаемый как I2 t. Поэтому параметру выключатели разделяют на первый, второй или третий класс ограничения электроэнергии. Самый лучший - третий. И когда прибор ему соответствует, фирма информирует потребителя цифрой 3 в квадратной рамке. В этом случае у автомата типа С16 с номинальной отключающей способностью 6000 А интеграл Джоуля не превышает 42000 А2с. У такого же автомата второго класса разрешенный предел 120000 А2с. Для первого класса лимит не указан, а производители, даже если и делают такие автоматы, не осмеливаются помещать цифру 1 на его лицевую панель.
Из таблицы, где приведены наибольшие из замеренных величин интеграла Джоуля, видно, что они существенно ниже предельных для третьего класса ограничения. Кстати, российский стандарт не нормирует этот параметр, только требует, чтобы он не превышал значения, установленного изготовителем.
По результатам экспертизы автоматы разделились на три группы. Первая - это лидеры, прошедшие без замечаний все испытания (ABB, Merlin Gerin, Legrand, Siemens). Вторая (Kopp и OEZ) - тоже дошли до финиша, только их «самочувствие» в отличие от первых было после этого не очень...
У Kopp наблюдался обрыв цепи, а у OEZ - недостаточная изоляция между полюсами. Третья группа (GE, Sassin, EAZ) - «сломались» где-то на дистанции, и, чтобы проверить, не случайность ли это, мы протестировали еще по одному образцу этих марок.
Дата размещения: 6-12-2012, 22:11
