Меню

Использование автоматического выключателя для постоянного тока

Автоматические выключатели постоянного тока: что это такое и где они применяются?

Многие знают из школьного курса физики, что ток бывает переменным и постоянным. Если о применении переменного тока мы еще что-то можем с уверенностью сказать (все бытовые электроприемники питаются от переменного тока), то о постоянном мы не знаем практически ничего. Но раз существуют сети постоянного тока, значит есть и потребители, и соотвественно защита таким сетям тоже нужна. Где встречаются потребители постоянного тока и в чем отличие аппаратов защиты для этого рода тока мы рассмотрим в этой статье.

Ни один из типов электрического тока не «лучше», чем другой — каждый подходит для решения определенных задач: переменный ток идеален для генерации, передачи и распределения электроэнергии на большие расстояния, в то время как постоянный ток находит свое применение на специальных промышленных объектах, установках солнечной энергии, центрах обработки данных, электрических подстанциях и пр.

Шкаф распределения постоянного оперативного тока электрической подстанции

Понимание отличий переменного и постоянного тока дает четкое представление о задачах, с которыми сталкиваются автоматические выключатели постоянного тока. Переменный ток промышленной частоты (50 Гц) меняет свое направление в электрической цепи 50 раз в секунду и столько же раз «переходит» через нулевое значение. Этот «переход» значения тока через ноль способствует скорейшему гашению электрической дуги. В цепях постоянного тока значение напряжения постоянно — также как и направление тока постоянно во времени. Этот факт существенно затрудняет гашение дуги постоянного тока, и потому требует специальных конструкторских решений.

Совмещенные графики нормального и переходного режимов при отключении: а) переменного тока; б) постоянного тока.

Одно из таких решений — использование постоянного магнита (4). Движение дуги в магнитном поле является одним из способов гашения в аппаратах до 1 кВ и находит применение в модульных автоматических выключателях. На электрическую дугу, которая по своей сути является проводником, воздействует магнитное поле, и та затягивается в дугогасительную камеру, где окончательно затухает.

1 — подвижный контакт
2 — неподвижный контакт
3 — серебросодержащая контактная напайка
4 — магнит
5 — дугогасительная камера
6 — скоба

Полярность надо соблюдать

Еще одним и, пожалуй, ключевым отличием между автоматическими выключателями переменного и постоянного тока, является у последних наличие полярности.

Схемы подключения однополюсного и двухполюсного автоматического выключателя постоянного тока

Если вы защищаете однофазную сеть переменного тока при помощи двухполюсного автоматического выключателя (с двумя защищенными полюсами), то нет разницы в какой из полюсов подключать фазный или нулевой проводник. При подключении же в сеть постоянного тока автоматических выключателей необходимо соблюдать правильную полярность. При подключении однополюсного выключателя постоянного тока питающее напряжение подается на клемму «1», а при подключении двухполюсного — на клеммы «1» и «4».

Почему это так важно? Смотрите видео. Автор ролика проводит несколько тестов с 10-ти амперным выключателем:

1) Включение выключателя в сеть с соблюдением полярности — ничего не происходит.
2) Выключатель установлен в сеть обратной полярностью; параметры сети U=376 В, I=7,5 А. Как итог: сильное дымовыделение с последующим воспламенением выключателя.
3) Выключатель установлен с соблюдением полярности, а ток в цепи составляет 40 А, что в 4 раза превышает его номинал. Тепловая защита, как это и должно быть, разомкнула защищаемую цепь через несколько секунд.
4) Последний и самый жесткий тест проводился с таким же 4-х кратным превышением по току и обратной полярностью. Результат не заставил себя долго ждать — мгновенное воспламенение.

Этот ролик наглядно демонстрирует то, почему необходимо соблюдать полярность при подключении автоматических выключателей постоянного тока. Подключение с обратной полярностью, и с током цепи, не превышающим номинал автоматического выключателя, выводит его из строя. Во избежание повторения подобных «печальных опытов» производители маркируют клеммы выключателей «+» и «-», а также дают схемы подключения в руководствах по эксплуатации.

Таким образом, автоматические выключатели постоянного тока — это устройства защиты, применяемые для объектов альтернативной энергетики, систем автоматизации и управления промышленных процессов и пр. Специальные исполнения защитных характеристик Z, L, K позволяют защищать высокотехнологичное оборудование промышленных предприятий.

Для их электроустановки всегда рекомендуется пользоваться услугами квалифицированных инженеров и техников, чтобы убедиться, что соответствующие автоматические выключатели постоянного тока будут выбраны и установлены правильно.

Читайте также:  Кнопочный выключатель легранд мозаик

Источник

Автоматы защиты от КЗ в солнечной электростанции

Автоматические выключатели, их ещё называют «пакетники», или просто автоматы это основное средство защиты от КЗ и перегрузок. Обычные бытовые автоматические выключатели с защитой от КЗ и тепловой защитой по превышению тока я использую с самого начала создания своей ветро-солнечной электростанции. Это наверно единственный доступный способ обеспечить защиту от короткого замыкания аккумуляторов, сберечь проводку в случае ЧП и потребителей.

И до сих пор много людей кто смотрит мои видео если видят обычные автоматы в моей электростанции то сразу пишут что нельзя использовать такие автоматы, нужно специальные для постоянного тока или предохранители. Слишком большая дуга на постоянном токе при расцеплении контактов сожжёт автомат. Пишут что большие потери на таких автоматах. В общем я решил подробно описать всё как есть с подкреплением опытом и цифрами.

В данной статье я буду говорить именно про автоматы с обозначением «C», это самые распространённые автоматы, именно они находятся в большинстве электрощитов и продаются в магазинах. Ниже на фотоавтоматы в моей солнечной электростанции, это развязка на 12V.

Краткие характеристики автоматических выключателей класса «C»:

Характеристика С-автоматов. Автоматы «С» отличаются большей перегрузочной способностью по сравнению с автоматами с обозначением «В» и «А». Ток моментального срабатывания электромагнитного расцепителя автомата происходит при токах в 5-10 раз больше тока указанного на автомате. Например автомат на 50А сработает мгновенно при токах 250-500А. А автомат на 10А сработает мгновенно при токах 50-100А. При этом же токе тепловой расцепитель срабатывает через 1,5 секунд, а гарантированное срабатывание электромагнитного расцепителя наступает при десятикратной перегрузке для переменного тока и при 15-ти кратной перегрузке для цепей тока постоянного.

Электромагнитный расцепитель призван спасать от короткого замыкания и срабатывает по току, а на каком напряжении по сути не важно. На практике я проверял автоматы на 10А, и при токе 12А автомат срабатывал в первый раз течении 30-40 минут, далее уже нагретый гораздо быстрее.

Тепловой расцепитель (биметаллическая пластина) работает по температуре, и чем выше ток тем выше нагрев пластины, и быстрее время срабатывания. При токе протекающим через автомат равным его номиналу автомат должен сработать в течении часа в зависимости от температуры. Это защита если например включено слишком много приборов в линии, чтобы не перегревались провода и не оплавилась изоляция. При двойном превышении тока автомат должен сработать в течении минуты, чем он больше нагревается тем быстрее сработает тепловой расцепитель.

Вот такие характеристики автоматов класса «C», особенность это большая перегрузочная способность чтобы автоматы не выбивало при запуске нагрузок с большими пусковыми токами. Но если чтото не так то они вполне справляются с задачей защитить электропроводку.

Использование автоматов переменного тока на постоянном токе

Конструктивно автоматы переменного тока ничем не отличаются от автоматов постоянного тока, и я считаю что это просто маркетинговых ход чтобы продавать автоматы дороже, ведь за обозначение DC ценник сразу умножается в 10 раз. Даже в промышленности в цепях постоянного тока используют и обычные автоматы.

Главный аргумент противников таких автоматов это типа большая и мощная дуга на постоянном токе, которая спалит автомат и он может типа загореться и пр. Они говорят что на переменном токе дуга сама гаснет при переходе через ноль. Но если посмотреть видео где зажигают дугу на постоянном токе 220В и переменном 220В, то разницы никакой. Да и как тогда раньше варили сварщики от сварочных аппаратов переменного тока если дуга типа гаснет при переходе через ноль. Они бы не смогли её зажечь так как она бы постоянно гасла, но дуга стабильная и электроды прекрасно горят также как и на постоянном токе. Ниже видео по этому поводу.

Я сам пробовал много раз замыкать автоматы на 12В АКБ, и автоматы прекрасно срабатывают, и никакая другая ничего не палит, пробовал и на 24 вольта АКБ замыкать автоматический выключатель.

По поводу потерь на автоматах они конечно есть, но не такие большие как про них рассказывают. Например при токе 26А потери на двойном автомате на 50А около 0.02, это общее 0.04В*26=1.04 ватт. Гораздо больше потери в проводах при недостаточном сечении или при длине более пять метров.

Читайте также:  Выключатель для ушм интерскол 125 1100э

Я думаю что автоматы надо ставить обязательно, и не в коем случае не подключать инверторы и контроллеры напрямую к аккумуляторам, да и другие устройства. Бывает так что в таких устройствах выгорают входные транзисторы, и хорошо если они просто сгорят с небольшим дымком, но бывает так что при сгорании расплавляются и замыкают контакты кристалла транзистора, и получается Короткое Замыкание, и тогда может не выдержать уже провод, и начаться горение проводов, и внутренностей инвертора или контроллера.

У меня пока небыло таких случаев, и не было больших коротких замыканий. Но был случай когда замкнул маленький DC/DC преобразователь с 12 до 5 вольт. Он был подключён тонким проводом сечением 1.5кв через автомат на 10А, и при замыкании автомат не сразу сработал так как ток КЗ был небольшой. Провод успел немного оплавится, но автомат сработал быстро и спас от возгорания провода и больших проблем.

Также гдето читал что у человека начал гореть инвертор, который был прикручен толстым кабелем к аккумулятору на клеммы и оторвать руками кабель было нельзя. Пришлось срочно искать топор и рубить кабель, и пока искали топор инвертор продолжал гореть. А если бы в этот момент никого рядом не оказалось, или не успели бы и начался пожар.

Источник



Об использовании автоматов переменного тока на постоянном

Запись дневника создана пользователем Андрей-АА, 15.03.12
Просмотров: 31.503, Комментариев: 6

Об использовании автоматов переменного тока на постоянном.
Речь пойдет, в основном, о системах автономного и резервного питания.
Сначала об информации из каталога АВВ для напряжения постоянного тока:
Для автоматов серии S200 (для каждой серии — свои ограничения):
Предельные напряжения постоянного тока для однополюсных автоматов – до 72 Вольт, для 2-х полюсных – до 125 Вольт при последовательном соединении полюсов.

Разница между автоматами для переменного и постоянного тока — в разных искрогасящих камерах. На переменном токе (при равном напряжении) дуга (искра) лучше гаснет из-за наличия перехода напряжения через ноль.
Я себе в цепь постоянного тока системы резервного питания (СРП, 24 Вольта) поставил (фирменные, качественные) автоматы для переменного тока — они в 10 раз дешевле, чем для постоянного.

Почему не будет проблем.
1. Срабатывать должны автоматы, стоящие в цепи переменного тока (230В), тогда эти срабатывать не будут (естественно, за исключением КЗ именно в цепи постоянного тока, что бывает крайне редко, только сдуру).
2. Надо учитывать, что чем меньше напряжение, то при отключении меньше дуга (при том же токе и его форме).
С другой стороны имеет значение, что 230В — переменный ток и поэтому дуга быстрее гаснет (из-за наличия переходов синуса через ноль).
Считаю, что эти два «встречных» параметра заметно компенсируют друг друга.

О неизменности тока срабатывания на переменном и постоянном токах.
Когда контакты автомата замкнуты, то никакого напряжения на них нет, «работает» только ток. Напряжение «вмешивается» только в момент размыкания и замыкания контакта — чем оно больше, тем больше дуга (при том же токе и его форме).
Индуктивность электромагнитного расцепителя мизерная, поэтому ему «все равно» — 50Гц, или 0Гц (постоянный ток). Нагревающейся пластине (тепловому расцепителю), естественно, тоже.
Поэтому при использовании автоматов переменного тока на постоянном ток срабатывания измениться не должен.

О приваривании контактов при КЗ (параметр — «отключающая способность»).
Обычные автоматы рассчитаны на ток, при котором не происходит приваривания контактов — от 6 килоампер.
Аккумуляторы для систем автономного и резервного питания далеко не всегда дадут такой ток. Хотя, для каждой конкретной системы надо этот параметр просчитывать.
При необходимости можно использовать автоматы с бОльшей отключающей способностью — существуют до нескольких десятков килоампер.
Примерно то же самое касается любых переключателей — реле, контакторов, пускателей.

О потерях на автоматах.
Переходное сопротивление контактов качественных автоматов средней силы тока составляет порядка 8-10 мОм. Это для больших токов не мало, поэтому в расчетах это тоже надо учитывать.

Источник

Автоматические выключатели постоянного тока: что это такое и где они применяются?

Многие знают из школьного курса физики, что ток бывает переменным и постоянным. Если о применении переменного тока мы еще что-то можем с уверенностью сказать (все бытовые электроприемники питаются от переменного тока), то о постоянном мы не знаем практически ничего. Но раз существуют сети постоянного тока, значит есть и потребители, и соотвественно защита таким сетям тоже нужна. Где встречаются потребители постоянного тока и в чем отличие аппаратов защиты для этого рода тока мы рассмотрим в этой статье.

Читайте также:  Выключатель автоматический resi9 1p 16a

Ни один из типов электрического тока не «лучше», чем другой — каждый подходит для решения определенных задач: переменный ток идеален для генерации, передачи и распределения электроэнергии на большие расстояния, в то время как постоянный ток находит свое применение на специальных промышленных объектах, установках солнечной энергии, центрах обработки данных, электрических подстанциях и пр.

Шкаф распределения постоянного оперативного тока электрической подстанции

Понимание отличий переменного и постоянного тока дает четкое представление о задачах, с которыми сталкиваются автоматические выключатели постоянного тока. Переменный ток промышленной частоты (50 Гц) меняет свое направление в электрической цепи 50 раз в секунду и столько же раз «переходит» через нулевое значение. Этот «переход» значения тока через ноль способствует скорейшему гашению электрической дуги. В цепях постоянного тока значение напряжения постоянно — также как и направление тока постоянно во времени. Этот факт существенно затрудняет гашение дуги постоянного тока, и потому требует специальных конструкторских решений.

Совмещенные графики нормального и переходного режимов при отключении: а) переменного тока; б) постоянного тока.

Одно из таких решений — использование постоянного магнита (4). Движение дуги в магнитном поле является одним из способов гашения в аппаратах до 1 кВ и находит применение в модульных автоматических выключателях. На электрическую дугу, которая по своей сути является проводником, воздействует магнитное поле, и та затягивается в дугогасительную камеру, где окончательно затухает.

1 — подвижный контакт
2 — неподвижный контакт
3 — серебросодержащая контактная напайка
4 — магнит
5 — дугогасительная камера
6 — скоба

Полярность надо соблюдать

Еще одним и, пожалуй, ключевым отличием между автоматическими выключателями переменного и постоянного тока, является у последних наличие полярности.

Схемы подключения однополюсного и двухполюсного автоматического выключателя постоянного тока

Если вы защищаете однофазную сеть переменного тока при помощи двухполюсного автоматического выключателя (с двумя защищенными полюсами), то нет разницы в какой из полюсов подключать фазный или нулевой проводник. При подключении же в сеть постоянного тока автоматических выключателей необходимо соблюдать правильную полярность. При подключении однополюсного выключателя постоянного тока питающее напряжение подается на клемму «1», а при подключении двухполюсного — на клеммы «1» и «4».

Почему это так важно? Смотрите видео . Автор ролика проводит несколько тестов с 10-ти амперным выключателем:

1) Включение выключателя в сеть с соблюдением полярности — ничего не происходит.
2) Выключатель установлен в сеть обратной полярностью; параметры сети U=376 В, I=7,5 А. Как итог: сильное дымовыделение с последующим воспламенением выключателя.
3) Выключатель установлен с соблюдением полярности, а ток в цепи составляет 40 А, что в 4 раза превышает его номинал. Тепловая защита, как это и должно быть, разомкнула защищаемую цепь через несколько секунд.
4) Последний и самый жесткий тест проводился с таким же 4-х кратным превышением по току и обратной полярностью. Результат не заставил себя долго ждать — мгновенное воспламенение.

Этот ролик наглядно демонстрирует то, почему необходимо соблюдать полярность при подключении автоматических выключателей постоянного тока. Подключение с обратной полярностью, и с током цепи, не превышающим номинал автоматического выключателя, выводит его из строя. Во избежание повторения подобных «печальных опытов» производители маркируют клеммы выключателей «+» и «-», а также дают схемы подключения в руководствах по эксплуатации.

Таким образом, автоматические выключатели постоянного тока — это устройства защиты, применяемые для объектов альтернативной энергетики, систем автоматизации и управления промышленных процессов и пр. Специальные исполнения защитных характеристик Z, L, K позволяют защищать высокотехнологичное оборудование промышленных предприятий.

Для их электроустановки всегда рекомендуется пользоваться услугами квалифицированных инженеров и техников, чтобы убедиться, что соответствующие автоматические выключатели постоянного тока будут выбраны и установлены правильно.

Источник