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.

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.

(https://keaz.ru/f/9383/2.png)
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.

(https://keaz.ru/f/9384/3.png)
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.

(https://keaz.ru/f/9385/4.jpg)
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».

Проводем 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 опыт 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 - здесь (https://keaz.ru/company/press-center/blog/2017/1220-avtomaticheskie-vikluchateli-postoyannogo-toka-chto-eto-takoe-i-gde-oni-primenyautsya)

OptiDin BM63 6кА DC Модульные автоматические выключатели на постоянный ток до 50А от КЭАЗ, г.Курск

Назначение:
Выключатели автоматические OptiDinBM63 DC предназначены для защиты электрических цепей постоянного тока от перегрузки и токов короткого замыкания, проведения тока в нормальном режиме и оперативных включений и отключений указанных цепей.
Рекомендовано к применению в цепях постоянного тока в щитах релейной защиты и автоматики, щитах управления тяговых подстанций, зарядных станциях и т.д.).
Модульные автоматические выключатели OptiDin ВМ63 используются с новым поколением аксессуаров на защелках.

Преимущества:
 - Возможно присоединить с левой стороны до трех различных аксессуаров на защелках;
 - Наивысшие показатели стабильности характеристик автоматических выключателей в щитке за счет особой конструкции корпуса с профильными углублениями для лучшего охлаждения рядом стоящих устройств;
 - Повышенная износостойкость и уменьшенное значение переходного сопротивления повышают срок службы и надежность устройств за счет применения серебросодержащих композитных напаек на контактной группе и наличию дугогасительной камеры с медным напылением;
 - Наивысшее быстродействие и токоограничение автоматических выключателей - время отключения менее 0,1 с (класс отключающей способности 3);
 - Допускается применять двухполюсные выключатели в цепи постоянного тока с номинальным рабочим напряжением 440В;
 - Широкий ассортимент дополнительных устройств и аксессуаров – независимые расцепители, модуль свободных контактов, модуль сигнальных контактов, пломбировочные панели клеммных зажимов для защиты от несанкционированного доступа, устройство механической блокировки рукоятки.

подробнее - здесь (https://keaz.ru/catalog/ustroystva-na-din-reyku/modulnie-avtomaticheskie-vikluchateli/optidin-bm63-modulnie-avtomaticheskie-vikluchateli-na-toki-do-63a-s-aksessuarami-na-zaschelkah/optidin-bm63-dc-modulnie-avtomaticheskie-vikluchateli-na-postoyanniy-tok-do-50a-noviy#?sort=statsPercent&reverse=false&countProductsPerPage=50&page=1)

(https://keaz.ru/f/11285/147192-optidin-bm63-1c16-dc-uhl3_big.jpg) (https://keaz.ru/f/11286/147207-optidin-bm63-2c16-dc-uhl3_big.jpg)

Автоматические выключатели  ВА47-60DC постоянного тока от TDM Electric

(https://static-sl.insales.ru/images/products/1/5243/297301115/large_TDM-SQ0223-1015__1_.jpg)

Применение
 - Защита сетей в цепях постоянного тока напряжением до 440 В.
 - Шкафы распределения оперативного постоянного тока (вторичные цепи электростанций или подстанций).
 - Защита цепей автоматики и контроля (лифтового оборудование, охранно-пожарной сигнализации, системами управления климатом и других технологических систем).
 - Защита цепей постоянного тока (инвертор, аккумулятор) в системах бесперебойного электроснабжения.
 - Защита систем электропитания на солнечных батареях.

Преимущества
 - Под антипригарной пластиной находится постоянный магнит. Этот магнит ориентирует магнитное поле внутри автоматического выключателя таким образом, что дуга, при разъединении силовых контактов затягивалась в дугогасительную камеру.
 - Высокий момент затяжки провода 3,5 Н*м, что значительно больше, чем момент затяжки   2 Н*м у всех 4,5 кА серий автоматических выключателей. Это позволяет надежно зажать провод, значительно снизить переходное сопротивление на клемме и тем самым уменьшить температуру выключателя, находящегося под нагрузкой.
 - Возможность пломбирования для защиты от несанкционированного доступа (заглушка поставляется отдельно).
 - Выключатели ВА47-60DC имеют возможность подключать U-образную шину с обеих сторон. Что позволяет подключать питание и разводить U шиной не только сверху, как у серии ВА47-29, но и подключать питание и разводить U шиной снизу. Для монтажников это означает значительно облегчение монтажа.
 - На лицевой панели расположен механический индикатор положения контактов. Особенностью данного индикатора является то, что даже при удержании рукоятки в положении включено, если контакты расцеплены, например, при расцеплении от независимого расцепителя, индикатор покажет положение «расцеплено».
 - Дополнительные аксессуары к серии ВА47-60DC: контакт положения, контакт состояния, независимый и минимально-максимальные расцепители.

подробнее - здесь (https://tdmelectric.ru/collection/katalog-1-abaada)

C60H-DC - Автоматические выключатели постоянного тока от Schneider Electric
(Часть 9 Series)

подробнее - здесь (https://www.se.com/ru/ru/product-range/61095-c60h-dc/?selected-node-id=12143754388#tabs-top)
каталог - здесь (https://www.se.com/ru/ru/download/document/MKP-CAT-A9SMART-12/)(https://www.iek.ru/upload/pictures/katalogi/pdf.gif)

(https://download.schneider-electric.com/files?p_Doc_Ref=PB113737&p_File_Type=rendition_369_jpg)

автоматы на постоянном токе от ABB

SACE Emax DC является лучшим решением для защиты таких электроустановок, являесь уникальным автоматическим выключателем с элетронным расцепителем, рассчитанным на 5000 А при номинальном напряжении 1000 В DC.
Расцепители PR123/DCи PR122/DC, специально разработанные для измерения постоянного тока, получают информацию от специальных датчиков тока, основанных на Эффекте Холла, обеспечивающих измерение токов с высочайшей точностью. Кроме того, расцепители могут быть оснащены можулем измеренеия напряжения, таким образом возможно обеспечить комплексный мониторинг энергопотребления, а также дополнительные защитные функции без каких-либо дополнительных внешних устройств.

Для различных условий применения автоматического выключатлея подойдут разные комбинации соединения силовых выводов. Для того, чтобы автоматические выключатели Emax обеспечивали свой максимальный функционал, требуемые уровни рабочего напряжения и отключающей способности следует максимально подробно заполнить опросный лист данной серии автоматических выключателей.

подробнее - здесь (https://new.abb.com/low-voltage/ru/products/avtomaticheskie-viklyuchateli/legacy-products/emax/sace-emax-dc)
каталог - здесь (https://library.e.abb.com/public/9393b5c78ec9f517482578d300225060/Emax-DC_2010_Rus.pdf)(https://www.iek.ru/upload/pictures/katalogi/pdf.gif)

---

Низковольтное оборудование. Автоматические выключатели ABB для применений на постоянном токе.

Основная цель статьи - при помощи предлагаемых таблиц дать точную и доступную информацию для быстрого выбора защитных и разъединительных устройств в зависимости от характеристик установки (топология сети, напряжение установки, система заземления).

Также представлено несколько приложений, дающих дополнительную информацию о постоянном токе, а именно:
- информация о распределительных системах, согласно ГОСТ Р 50571.1-2009 (C 01.07.2015 заменен на ГОСТ 30331.1-2013);
- расчёт токов короткого замыкания на постоянном токе согласно международному Стандарту МЭК 61660-1;
- автоматические выключатели и разъединители для применений до 1000 В постоянного тока.

подробнее - здесь (https://library.e.abb.com/public/285563eaeee96107c1257b56002877c2/5%20ABB%20circuit-breakers%20for%20direct%20current%20applications.pdf)  (http://www.komtex.ru/images/icons/mime_pdf.gif)
(https://www07.abb.com/images/librariesprovider84/Home-page/qt5-tex-inform.jpg?sfvrsn=1&CropWidth=852&CropHeight=1205&Quality=High&CropX=0&CropY=0&Width=852&Height=1205&Method=CropToFixedAreaCropToFixedAreaArguments&Key=da3945a13fc85026da2f6ffd5a5bb372)