Настройка и проверка полупроводникового расцепителя МРТ-2 автомата ВА53-41

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

В очередной раз в нашу электролабораторию «прибыли» на испытание автоматические выключатели серии ВА53-41 с номинальным током 1000 (А).

Перед установкой автоматы необходимо проверить и выдать официальный протокол с заключением.

Напомню, что оформлять и выдавать протоколы по результатам измерений и испытаний имеет право только электролаборатория, зарегистрированная в органах Ростехнадзора.

На страницах сайта я уже неоднократно рассказывал Вам об устройстве и прогрузке различных автоматических выключателей. Вот несколько примеров:

• ВА57-31 с номинальным током 100 (А)
• А3712 с номинальным током 160 (А)
• А3144 с номинальным током 600 (А)

Но сегодняшний экземпляр ВА53-41 не менее интересный.

Отличие его от перечисленных выше автоматов заключается в том, что вместо теплового и электромагнитного расцепителей, он имеет полупроводниковый расцепитель типа МРТ-2. Такой расцепитель еще называют электронным, но все же правильнее его называть именно полупроводниковым.

Вот об этом автомате и его полупроводниковом расцепителе МРТ-2 я и расскажу Вам сегодняшней статье, а также настрою все необходимые уставки и произведу его прогрузку.

Итак, поехали.

Сначала расшифруем полное обозначение автомата ВА53-41 (340010):

• ВА — вид аппарата
• 53 — серия
• 41 — номинальный ток до 1000 (А)
• 3 — трехполюсный
• 4 — полупроводниковый расцепитель тока МРТ2 для защиты от токов перегрузки и токов короткого замыкания
• 00 — отсутствие электромагнитного привода, расцепителя нулевого напряжения (РНН), независимого расцепителя (РН) и вспомогательных блок-контактов (КСА)
• 1 — ручной привод, стационарное исполнение
• 0 — дополнительные механизмы отсутствуют

В общем это обычный автомат промышленного назначения стационарного исполнения с ручным приводом. Он не имеет электромагнитного привода, расцепителя нулевого напряжения (РНН), независимого расцепителя (РН), вспомогательных блок-контактов (КСА) и каких-либо дополнительных механизмов.

Технические характеристики ВА53-41:

• 1000 (А) — номинальный ток автомата
• 135 (кА) — предельная коммутационная способность (ударный ток) при 380 (В)
• степень защиты корпуса IP20 (читайте про расшифровку всех кодов IP)
• температура эксплуатации -50°С до +40°С, но при некоторых условиях его можно эксплуатировать вплоть до +55°С

Как видите, это достаточно габаритный автомат, вес которого составляет 28 (кг).

На самом автомате я останавливаться не буду и расскажу о нем совсем вкратце.

Автоматические выключатели ВА53-41 предназначены для проведения тока в нормальном режиме и отключения тока при возникновении перегрузок и коротких замыканий в сетях переменного напряжения до 660 (В) и в сетях постоянного напряжения до 440 (В), а также для нечастых коммутаций до 30 раз в сутки.

На нашем предприятии они также очень распространены, но чаще всего у нас все же встречаются модификации с электромагнитным приводом, в особенности на вводах и межсекционных выключателях. Как раз таки про автоматы ВА53-41 с электромагнитным приводом я упоминал в статье про схему АВР на два ввода с реле контроля фаз без контакторов.

Как и большинство других автоматов, автоматический выключатель ВА53-41 состоит из пластикового корпуса, контактной системы, механизма управления, максимальных расцепителей тока (МРТ), дугогасительных камер, искрогасителя и выводов для присоединения внешних проводников к главной цепи автомата.

 

Полупроводниковый расцепитель МРТ-2

Полупроводниковый расцепитель состоит из:

• блока управления (БУ)
• трансформаторов тока (в каждом полюсе)
• исполнительного элемента (электромагнита К1)

При возникновении в цепи тока, превышающего уставку срабатывания перегруза или короткого замыкания, полупроводниковый расцепитель выдает сигнал на срабатывание ИЭ (исполнительного элемента в виде электромагнита К1), который в свою очередь воздействует на механизм управления и автомат при этом отключается.

Лицевая сторона блока управления защищена прозрачной крышкой.

Как видите, на лицевой стороне блока управления полупроводниковым расцепителем МРТ-2 имеется множество регулировок, с которыми я сейчас Вас по-порядку и познакомлю. Но сначала проясним одну деталь.

Дело в том, что для выбора того или иного параметра автомата используются переключатели (перемычки), которые вставляются соответствующим образом в разъем.

Но скажу по своему опыту, что взглянув первый раз на эти перемычки-переключатели, мне было не понятно, каким именно образом их необходимо устанавливать.

В чем же заключается сложность?!

А сложность заключается в том, что каждый переключатель имеет выступающую и утопленную часть. Но при этом на расположенных рядом изображениях с их настройкой указаны белые и черные клеточки.

Так вот, белая клеточка соответствует выступающей части переключателя, а черная — утопленной.

Но это еще не весь фокус! В инструкции по эксплуатации эти самые клеточки изображены в противоположных цветах, т.е. белая клеточка соответствует утопленной части переключателя, а черная — выступающей.

На автомате одни цвета, а в инструкции — другие. Так что будьте внимательны и не допускайте на этом этапе ошибок. И зачем только производитель так все усложняет?! 

Слева на лицевой панели расположен разъем «Тест», закрытый пластиковой заглушкой, предназначенный для проверки полупроводникового расцепителя.

Для подключения к этому разъему необходимо заказывать специальную вилку.

Но зачастую многие это забывают это сделать, а зря!

Ведь подключив вилку в разъем «Тест», на ее выводах можно измерить сопротивление вторичных цепей трансформаторов тока: 1-2 (левый полюс), 3-4 (средний полюс) и 5-6 (правый полюс). Измеренное сопротивление должно находиться в пределах от 50 до 450 (Ом) и при этом расхождение измеренных величин по полюсам не должно отличаться более, чем на 10%.

Также помимо измерения сопротивления токовых цепей, с помощью вилки можно проверить защиту от короткого замыкания и перегрузки.

Лично мне ни разу не приходилось проверять автоматы с помощью вилки, да и прогружаю я их всегда только первичным током, благо мне позволяет это сделать имеющиеся в наличии нагрузочные трансформаторы и устройства. Поэтому способ проверки защит с помощью вилки я упущу, а если Вам интересно, то можете почитать об этом самостоятельно в инструкции по эксплуатации.

Чтобы не мучиться с вилкой и не запоминать нумерацию выводов, тип и величину подаваемых сигналов, можно заказать уже готовые сервисные блоки проверки функционирования расцепителей БПФР (БПФР1-4  для автоматов переменного тока и БПФР6-9 — постоянного тока).

 

Настройка полупроводникового расцепителя МРТ-2

1. Номинальный ток расцепителя «Ip»

Номинальный ток расцепителя Ip можно отрегулировать в пределах 0,4 — 1,1 от номинального тока автомата Iном, а у автоматов с номинальным током 1000 (А) — в пределах 0,4 — 1,0. Согласитесь, что предел регулирования получается достаточно широкий и в нашем случае номинальный ток расцепителя можно изменять в пределах от 400 (А) до 1000 (А). Получается очень удобно и гибко.

Регулировка номинального тока расцепителя осуществляется путем установки переключателей (перемычек), согласно указанных обозначений на лицевой стороне блока управления.

В моем примере номинальный ток расцепителя должен составлять 1000 (А), а значит мне нужно установить переключатели «Ip», согласно предпоследнего обозначения сверху, т.е. следующим образом.

Для того, чтобы установить номинальный ток расцепителя 1000 (А), необходимо средний и правый переключатели установить выступающей частью вверх, а переключатель слева — выступающей частью вниз.

2. Защита от перегруза «П»

С помощью перемычки «П» осуществляется включение защиты от перегруза. Если выступающая часть переключателя «П» находится слева, то защита от перегруза включена, а если справа, то отключена.

Уставка по току срабатывания перегруза составляет 1,25 от номинального тока расцепителя Iр, т.е. для нашего примера это величина 1250 (А). Разброс параметров находится в пределах от 1,15 до 1,35 от Iр, а значит ток срабатывания перегруза находится в пределах от 1150 (А) до 1350 (А).

Время срабатывания перегруза при конкретном токе определяется по кривой ВТХ (время-токовой характеристики) в зоне перегрузки. Но форму кривой ВТХ в зоне перегрузки можно изменить с помощью переключателей «Тп», которые привязаны к 6-кратному току от номинального тока расцепителя Iр. По сути, это фиксированное время, за которое автомат отключится при токе 6-кратном от номинального тока расцепителя Iр.

Всего имеется четыре положения переключателей «Тп»: 4, 8, 12 и 16 секунд, которые устанавливаются аналогичным образом по соответствующим обозначениям.

В итоге форма кривой ВТХ в зоне перегрузки может иметь четыре вида (красный цвет — 4 сек., зеленый — 8 сек., синий — 12 сек., оранжевый — 16 сек.).

При 6-кратном токе от номинального тока расцепителя Iр время срабатывания автомата составит:

• 4 сек (красная кривая): разброс 3,2-4,8 сек.
• 8 сек. (зеленая кривая): разброс 6,4 — 9,6 сек.
• 12 сек. (синяя кривая): разброс 9,6 — 14,4 сек.
• 16 сек. (оранжевая кривая): разброс 12,8 — 19,2 сек.

Такое изменение кривой зоны перегрузки позволяет очень гибко настраивать срабатывание автомата при питании электродвигателей, учитывая тяжесть и время их пуска. Также эту настройку можно использовать, как дополнительную защиту к основной защите при определенных токах короткого замыкания.

Кстати, точка 6-кратного тока от номинального тока расцепителя Iр взята здесь не случайно, ведь пусковой ток двигателей чаще всего имеет стандартное 5-7-кратное значение от номинального тока, а значит подобрать тип кривой под тот или иной двигатель, учитывая условия его пуска, не составит особого труда.

В моем примере автомат является вводным, а в качестве нагрузки как раз таки используются в основном электродвигатели. В связи с этим, переключатели «Тп», согласно проекта, необходимо установить на уставке 16 секунд.

Кривая ВТХ в зоне перегруза у нас примет следующий вид (все лишнее, не касающееся перегруза я с графика преднамеренно стер).

Синими линиями я обозначил 6-кратный ток от номинального тока расцепителя Iр и разбег времени его срабатывания, которое находится в пределах от 12,8 до 19,6 секунд.

Таким образом, перегруз можно проверить, либо на любой уставке по току свыше 1,25·Iр, а время определить по графику ВТХ, либо проверить перегруз на уставке 6·Ip и при этом защита должна сработать за время от 12,8 до 19,6 секунд.

Нагрузочного трансформатора с выходным током 6000 (А) у меня нет, а значит проверять перегруз я буду при токе, например, в 2000 (А). Согласно ВТХ, время его отключения будет находиться в пределах от 120 до 160 секунд (зеленые линии).

Нагрузочный трансформатор с выходным током 2000 (А) у меня в электролаборатории есть, но он не способен выдерживать ток величиной 2000 (А) в течении такого длительного времени (160 секунд).

Поэтому я сделаю следующим образом. С помощью переключателей Iр я уменьшу номинальный ток расцепителя до 400 (А). А затем прогружу автомат 2-кратным током от номинального тока расцепителя, т.е. током 800 (А).

Собрал схему для проверки полупроводникового расцепителя и начинаю прогружать каждый полюс по отдельности.

Про устройство РЕТОМ-21 и нагрузочный трансформатор РЕТ-3000 я уже рассказывал Вам в прошлых статьях, поэтому сейчас на этом останавливаться не буду.

Итак, время срабатывания автомата при 2-кратном токе от номинального тока расцепителя, т.е. при токе 800 (А), составило 150,6 секунд, что вполне удовлетворяет заявленным время-токовым характеристикам.

А теперь проверим срабатывание полупроводникового расцепителя при 6-кратном токе от Iр, т.е. при токе 2400 (А).

Время срабатывания при токе 2400 (А) составило 16,4 секунды, что вполне удовлетворяет заявленным время-токовым характеристикам.

Как видите, разброс времени срабатывания защиты от перегруза практически минимальный.

3. Защита от короткого замыкания «Iк»

Ток срабатывания защиты от короткого замыкания Iк может регулироваться в пределах 2-10 от номинального тока расцепителя Iр. Как видите, предел регулирования достаточно широкий, что значительно облегчает задачу по достижению селективности срабатывания нескольких автоматов в одной линии.

Таким образом получается, что ток срабатывания защиты от короткого замыкания рассматриваемого автомата можно регулировать в пределах от 2000 (А) до 10000 (А).

Для наглядности, с время-токовой характеристики я удалил все лишнее, не относящееся к защите от короткого замыкания.

Допустимое отклонение уставок на каждой кратности составляет порядка 20%, поэтому Вы и видите на графике по каждой кратности свой соответствующий «столбик» по разбегу, а красной линией для примера я выделил непосредственно уставку по кратности 2 и 10.

Регулировка уставки осуществляется аналогичным способом, т.е. путем установки переключателей Iк, согласно обозначений на блоке управления МРТ-2.

В моем примере ток срабатывания защиты от КЗ должен составлять 8000 (А), а значит переключатели «Iк» необходимо установить вот так.

Теперь ВТХ автомата будет выглядеть следующим образом. Красной линией я обозначил кратность уставки (8·Iр), а зелеными линиями — пределы допустимого отклонения от уставки.

Помимо настройки тока уставки защиты от короткого замыкания Iк, можно отрегулировать и выдержку времени Тк при ее срабатывании в пределах от 0,1 до 0,4 секунд.

Каждая уставка по времени имеет предел допустимого отклонения порядка 15-20%.

Выдержку по времени Тк при срабатывания защиты от короткого замыкания можно и отключить. Это осуществляется с помощью переключателя «Мгн»: выступ вправо — включена выдержка времени при КЗ, выступ влево — отключена выдержка времени при КЗ.

После отключения выдержки времени при срабатывании защиты от короткого замыкания автомат будет отключаться мгновенно за время не более 0,1 сек.

В моем примере автомат при срабатывании от КЗ должен отключаться мгновенно, а значит переключатель «Мгн» выступающей частью мне необходимо установить влево.

Прогрузить автомат током 8000 (А) у меня нет возможности, поэтому я сделаю следующим образом. Защиту от перегруза «П» я временно отключу, а затем установлю уставку срабатывания при КЗ на 5-кратный ток от Ip. Напомню, что номинальный ток расцепителя у меня все еще временно установлен на уставке 400 (А).

Таким образом, мне необходимо прогрузить автомат током 2000 (А) и при этом он должен сработать за время в пределах 0,1 секунды без учета разброса.

Время срабатывания автомата при 5-кратном токе от номинального тока расцепителя, т.е. при токе 2000 (А), составило 0,143 секунды, что вполне удовлетворяет заявленным время-токовым характеристикам.

Но по время-токовым характеристикам Вы можете заметить, что при мгновенном срабатывании время должно находиться в пределах от 0,02 до 0,04 секунд?!

Да, это так, но здесь имеется один нюанс. Дело в том, что при мгновенном срабатывании автомата время должно находиться в пределах от 0,02 до 0,04 секунды в том случае, если предварительно через автомат проходил ток не менее 0,7-кратного от номинального тока расцепителя Iр. В моем примере проверить срабатывание защиты от короткого замыкания, пропуская через полюс предварительный ток  280 (А), а затем скачком увеличивая его до 2000 (А), нет возможности, поэтому ограничимся лишь этой проверкой.

Кстати, у каждого автомата имеется так называемый предельный ток селективности. Это значит, что при определенном токе короткого замыкания (у данного экземпляра это порядка 7000 (А) — см. паспорт), независимо от установленной выдержки времени Тк, он отключится мгновенно. Причем время отключения составить не более 0,04 секунд.

4. Защита от тока включения «В»

На блоке МРТ-2 имеется защита от тока включения, которая активируется переключателем «В». Если выступ переключателя «В» находится вверху напротив «1», то значит защита включена, если внизу, то защита отключена.

В чем смысл этой защиты?!

Напомню, что для проверки автомата уставка срабатывания защиты от короткого замыкания равна 5-кратному току от номинального тока расцепителя, или же 2000 (А). Предположим, что у нас установлена некая выдержка времени Тк, например, 0,4 секунды.

Так вот если мы включим автомат в работу, т.е. без предварительного пропускания через него тока (холодное состояние), и в цепи возникнет ток 1,5-кратный от уставки короткого замыкания Iк, т.е. 3000 (А) для нашего примера, то автомат отключится мгновенно без выдержки времени. Время его отключения составит не более 0,1 секунды.

Вполне логичная и полезная в плане электробезопасности функция, в тех случаях, когда автомат включается на «короткое».

Чтобы Вам было легче ориентироваться во всем разнообразии уставок полупроводникового расцепителя МРТ-2, приведу обобщенную таблицу со всеми уставками и пределами допустимых отклонений по каждой уставке.

Заключение

В настоящее время идет переход с блоков МРТ на блоки нового поколения МРТ-МП, построенные на базе микроконтроллеров, и отличающиеся более удобной настройкой, регулировкой и информативностью.

Как видите на новых блоках МРТ-МП сделаны более удобные регулировки, а также имеются световые индикаторы срабатывания той или иной защиты. Это очень удобно, но только не нужно забывать следующее. Чтобы работала световая индикация защит, ее нужно отдельно запитывать от стороннего источника.

Как Вы уже заметили, при срабатывании защиты от перегруза, короткого замыкания или защиты от токов включения, мы по сути не знаем от какой же все таки защиты отключился автомат. Поэтому преимущество новых блоков МРТ-МП в этом моменте явно на лицо.

Но тем не менее блоки МРТ (МРТ-1, МРТ-2, МРТ-4, МРТ-6, МРТ-8) еще много где применяются, и по большому счету, принципиально не отличаются от новых блоков МРТ-МП.

В заключении статьи хотел бы еще раз пробежаться по основным преимуществам полупроводникового расцепителя.

1. Во-первых, это возможность широкого регулирования номинального тока расцепителя.
2. Во-вторых, это возможность изменения кривой время-токовой характеристики под конкретные условия электроснабжения и конкретных электроприемников с учетом их пусковых характеристик.
3. В-третьих, это возможность широкого выбора уставок защиты от короткого замыкания.
4. В-четвертых, это возможность регулирования выдержки времени при срабатывании защиты от короткого замыкания, что позволяет правильно настроить селективность срабатывания по отношению к остальным аппаратам защиты в этой линии.
5. В-пятых, это защита при включении автомата на «коротыш» — он отключится мгновенно без каких-либо выдержек времени. Логичная и полезная в плане электробезопасности защита.
6. В-шестых, это минимальное влияние температуры окружающей среды на срабатывание защит полупроводникового расцепителя, т.к. в его конструкции нет биметаллических пластин, а это очень важно, особенно при эксплуатации автомата в сборках «горячих» производственных цехов, технологии и т.п.

Ведь у автоматов с тепловыми расцепителями при повышении температуры окружающего воздуха, а также при  установке нескольких автоматов в один ряд, необходимо вносить поправочные коэффициенты Кt и Кn, и пересчитывать его номинальный ток и уставки срабатывания — об этом я подробно рассказывал здесь.

Из недостатков могу лишь озвучить стоимость, хотя разница между автоматами с полупроводниковым расцепителем и автоматами с электромагнитными и тепловыми расцепителями, в принципе, не большая.

Далее я аналогичным образом проверю остальные полюса данного автомата, а также другие автоматы, прибывшие в нашу электротехническую лабораторию.

После всех проверок необходимо вернуть уставки полупроводникового расцепителя на уставки, согласно имеющегося проекта или требований эксплуатации.

После настройки полупроводникового расцепителя МРТ-2 его время-токовая характеристики примет следующий вид.

Но учитывая предельную селективность расцепителя при токе 7000 (А), то ее график будет немного скорректирован.

Также весь материал данной статьи Вы можете посмотреть в видеоролике:

P.S. На этом, пожалуй, все. Всем спасибо за внимание. Если возникли вопросы или есть, что добавить по данной теме, то к Вашим услугам форма комментариев.