Электрик был вызван домовладельцем в Чикаго в апреле 2022 года в третий раз за одну неделю после сгорания предохранителя на 15 ампер в его предохранительном щите 1950-х годов. Поскольку предохранитель срабатывал каждый раз, когда тостер и микроволновая печь использовались независимо, желаемая функция была выполнена (расплавить металлический элемент при слишком большом токе). Однако домовладельцу стало утомительно каждый раз ездить в местный хозяйственный магазин, чтобы купить еще один предохранитель на 15 ампер типа S примерно каждые 48 часов. Он предложил решение: перейти от предохранителей к автоматическим выключателям с добавлением нового распределительного щита. Новый распределительный щит (или панель автоматических выключников) обеспечит защиту от перегрузки аналогичным образом, но с меньшими неудобствами, так как автоматические выключатели они сбрасываются вручную, а не заменяются, и могут поддерживать устройства защиты от замыкания на землю (GFCI), устройства защиты от дуговых замыканий (AFCI) и устройства защиты от перенапряжений, которые существующий предохранительный щит не поддерживает.
Ее опыт символизирует дилемму, с которой сталкиваются владельцы недвижимости, управляющие зданиями и инженеры по всему миру; когда следует заменить предохранитель на автоматический выключатель, и когда предохранитель все еще является лучшим вариантом? Ответ не заключается в том, чтобы “всегда обновлять”, а основывается на функции, токе короткого замыкания, согласованных требованиях и уровне защиты, который требует цепь.
Как предохранители и автоматические выключатели различаются в своей философии защиты
Предохранитель и автоматический выключатель оба обеспечивают защиту от перегрузки цепи; однако они делают это через принципиально разные механизмы, которые влияют на оптимальное использование каждого устройства.
Предохранитель является одноразовым. Внутри корпуса предохранителя металлический элемент предназначен для пропускания тока, и как только ток превышает номинал предохранителя достаточно долго, элемент расплавляется, создавая разомкнутую цепь. Процесс плавления этого элемента определяется по характеристической кривой времени/тока, (может быть) спроектирован в быстром режиме, с задержкой или в двухэлементном варианте для обеспечения защиты для этого типа нагрузки. После того как неисправность была устранена предохранителем, его необходимо заменить. Это как слабость, так и преимущество предохранителя, поскольку замена предохранителя гарантирует, что система защиты возвращается в свое первоначальное / проектное состояние без деградации. Кроме того, предохранители имеют очень высокие значения отключения, обычно 200,000 ампер, и поэтому могут использоваться в местах с очень высокими доступными токами короткого замыкания; Пример: ввод электроэнергии в большое коммерческое здание.
Автоматический выключатель можно сбросить. Внутри термическая защита от перегрузки обеспечивается биметаллической полосой, в то время как защита от короткого замыкания обеспечивается электромагнитной катушкой. Когда автоматический выключатель срабатывает, он размыкает свои контакты; контакты удерживаются в открытом состоянии внутренним механизмом; возникающая дуга гасится в дугогасительной камере. Чтобы сбросить сработавший автоматический выключатель, достаточно вернуть ручку в положение “включено”; заменяемых частей нет; вам не нужно идти в магазин, чтобы заменить их или купить что-то другое! MCB (миниатюрные автоматические выключатели) и MCCB (автоматические выключатели с формованным корпусом) являются стандартом для современных жилых, коммерческих и промышленных распределительных систем. MCB и MCCB также имеют различные характеристики срабатывания (B, C, D для MCB; регулируемые для большинства MCCB), чтобы соответствовать характеристикам пускового тока различных типов нагрузок. В дополнение к характеристикам срабатывания, MCB и MCCB обеспечивают другие защитные функции, которые предохранители не могут предоставить (например, защита от замыкания на землю GFCI/RCBO; защита от дугового замыкания AFCI). HUYU предлагает широкий ассортимент этих устройств, включая HUM18‑63 AC МКП для стандартных ответвительных цепей, HUM18LE‑63 УЗО для цепей, которые требуют как защиты от перегрузки, так и защиты от утечки на землю, и HUB9NEZ‑80 DC автоматический выключатель для приложений с постоянным током и солнечными батареями.
Основные различия в кратком изложении
| Характеристика | Предохранитель | Автоматический выключатель |
|---|---|---|
| Операция | Жертвенный элемент плавится; одноразовое использование | Механическое срабатывание; сбрасываемый |
| Рейтинг отключения | Очень высокий (часто 200 кА) | От 10 кА до 100 кА в зависимости от типа |
| Выборочная защита | Отличная; временные характеристики плавные и предсказуемые | Хорошая; требует координационного исследования для каскадных выключателей |
| Скорость работы | Чрезвычайно быстрая при высоких токах; может быть медленнее при умеренных перегрузках | Быстрая при коротких замыканиях; следует предсказуемой тепловой кривой при перегрузках |
| Дополнительная защита | Внутренне отсутствует | Доступны варианты GFCI, AFCI и двойного назначения |
| Защита от несанкционированного доступа | Может быть заменен на неправильный размер (риск ошибки пользователя) | Ручка не может быть принудительно установлена на более высокий рейтинг |
| Удаленная работа | Невозможно | Может быть управляемым от двигателя или срабатывающим по шунту |
Можно ли заменить предохранители автоматическими выключателями?
Да, в большинстве домов и предприятий это и целесообразно, и желательно заменить панели предохранителей на панели автоматических выключателей. Процедура включает полную замену всего блока предохранителей (т.е. корпуса, содержащего предохранители для устройств защиты от перегрузки) на современную панель автоматических выключателей (т.е. распределительный щит или распределительный щиток). Каждый существующий провод цепи отключается от своего соответствующего держателя предохранителя, а затем подключается к новому автоматическому выключателю, который имеет такую же токовую нагрузку, как и провод цепи, к которому он подключен (т.е. провода цепи на 15 ампер используют автоматический выключатель на 15 ампер, провода цепи на 20 ампер используют автоматический выключатель на 20 ампер и т.д.). Весь ввод коммунальных услуг, система заземляющего электрода и соединение будут приведены в соответствие с действующими нормами в рамках этого процесса.
Замена предохранителя на автоматический выключатель не так проста, как кажется. Существуют два совершенно разных дизайна для предохранителя и автоматического выключателя, поэтому они не взаимозаменяемы; вы не можете просто открутить предохранитель и “вкрутить” (вставить) автоматический выключатель в то же самое отверстие. В одном случае предохранитель устанавливается в держатель, который является частью сборки панели; в другом случае автоматический выключатель защелкивается на главной проводящей шине (шине). Замена вашего электрического подпункта — это работа, которую должен выполнять лицензированный электрик — обычно она завершается за один день (или меньше) при стандартных электрических услугах для жилых помещений.
Существует множество преимуществ преобразования вашего существующего предохранительного щита в панель автоматических выключателей. Во-первых, у домовладельца будет возможность просто сбросить автоматический выключатель одним нажатием кнопки, вместо того чтобы пытаться выяснить, какой предохранитель заменить. Во-вторых, новая панель может поддерживать использование всех современных автоматических выключателей AFCI и GFCI, которые требуются Национальным электрическим кодом (NEC) для большинства цепей в новом строительстве и крупных проектах реконструкции в жилых помещениях и влажных местах. В-третьих, риск перегрузки предохранителей (одна из самых опасных практик в электрической области; это происходит, когда кто-то вставляет 30-амперный предохранитель в 15-амперную цепь) больше не будет существовать, потому что вы не можете перегрузить автоматический выключатель. В-четвертых, молодые страховые компании требуют, чтобы их клиенты заменяли свои предохранительные щиты при выдаче полисов страхования. Компании с устаревшими предохранительными щитами (например, Federal Pacific и Zinsco) стали предметом споров для компаний, пытающихся застраховать клиентов. Наконец, наличие предохранительного щита, даже если он хорошо обслуживается, может послать негативное сообщение андеррайтеру страховой компании о том, что электрическая система была установлена до текущих стандартов безопасности.
Когда предохранитель остается лучшим выбором
Даже учитывая, что существует множество случаев, когда автоматический выключатель явно является преимуществом по сравнению с предохранителем, есть определенные применения, где лучше использовать предохранитель вместо автоматического выключателя; замена предохранителя на автоматический выключатель снизит безопасность, производительность и т.д.
Места с очень высоким током короткого замыкания. Точка обслуживания в большом коммерческом или промышленном пространстве может потенциально получать питание от источника с доступным током короткого замыкания более 65 000 ампер — или выше 100 000 ампер. Большинство автоматических выключателей с формованным корпусом будут иметь номинал либо 10 кА, 22 кА, 25 кА, 35 кА, либо 65 кА. Входной предохранитель с номиналом 200 кА обеспечит защиту для максимального уровня короткого замыкания, не прибегая к использованию автоматического выключателя на 100 кА, который имел бы как высокие затраты, так и занимаемую площадь. Предохранители являются основным методом защиты, используемым в таких типах объектов.
Точная защита моторов. Предохранители с двумя временными задержками обеспечивают превосходную защиту от перегрузок для важных двигателей. Временная характеристика предохранителя с двойным элементом может точно соответствовать кривой термического повреждения важного двигателя, в то время как термомагнитный автомат обычно не обеспечивает такого уровня точности. Реле перегрузки (защита при работе), вместе с предохранителем с двойным элементом (защита от короткого замыкания), часто используется вместе для промышленных моторных цепей в ведрах MCC (центра управления двигателями). Эта двойная сборка успешно использовалась на протяжении многих лет.
Защита полупроводников. Полупроводниковые предохранители или ультрабыстрые (высокоскоростные) предохранители работают за миллисекунды и используются для защиты диодов, тиристоров и IGBT от чрезмерного тока. Механический автомат не сможет работать так быстро. Обычная защита для силовой электроники в преобразователе частоты, источнике бесперебойного питания или выпрямителе постоянного тока по-прежнему остается полупроводниковым предохранителем.
Координация с существующими предохранителями. При замене одного из уровней координированной защиты предохранителей/ограничения тока (т.е. основное питание/ветвь) на автоматические выключатели это может нарушить или потребовать полного повторного анализа координационного исследования, ранее выполненного для существующей защиты на основе предохранителей. Это связано с изменением характеристик устройства, используемых для селективной координации в предыдущем анализе из-за инженерных изменений, которые были необходимы в характеристиках автоматического выключателя и/или установки новых автоматических выключателей.
Когда индустрия перешла от предохранителей к автоматам?
В годы с 1940 по 1970 произошел переход от предохранителей к автоматическим выключателям в домах по всей Северной Америке. Хотя автоматические выключатели впервые были введены на коммерческий рынок в начале 1930-х годов, они были слишком дорогими для большинства домовладельцев до окончания Второй мировой войны, когда произошло резкое увеличение строительства домов, возросшие требования к электроэнергии и новые технологии позволили производить надежные миниатюрные автоматические выключатели в массовом производстве; таким образом, к 1970-м годам большинство новых однофамильных домов, строившихся в Северной Америке, имели электрические системы с автоматическими выключателями, а не с предохранительными коробками. Сегодня наличие существующей предохранительной коробки в доме указывает на то, что ей примерно 40-60 лет; следовательно, было бы разумно для домовладельца с такой системой пройти тщательную оценку своей электрической системы.
Практический путь: преобразование предохранительной коробки в панель автоматов.
Хотя переход от предохранительной коробки к панели автоматов является проверенным и надежным методом, это не должно быть проектом, выполняемым владельцем. Шаги следующие:
- Расчет нагрузки. Чтобы определить, достаточно ли амперной нагрузки от существующего щита (обычно рассчитанного на 60А или 100А) для текущего или будущего использования дома или здания, электрик выполняет расчет электрической нагрузки согласно стандартам NEC – статья 220. Обычно все новые электрические панели, устанавливаемые взамен старой панели с предохранителями, также получают обновление обслуживания до адекватных 200А.
- Разрешение и координация с коммунальными службами. Электрическое разрешение выдается местным строительным департаментом. Коммунальная служба будет уведомлена при отключении вводного кабеля во время замены электрического щита.
- Установка панели. Устанавливается новая электрическая панель, и любой поврежденный или недостаточно большой вводной кабель для новой панели также должен быть заменен. Затем устанавливаются новые автоматические выключатели, и все существующие ответвленные цепи переподключаются. Наконец, заземление и уравнивание потенциалов обновляются в соответствии с последними требованиями нормативов.
- Проверка и переподключение. Инспектор здания подтверждает выполненные работы. Коммунальная компания вновь подключает питание. Электрик маркирует каждый автоматический выключатель и проверяет работу всех цепей.
Стоимость переоборудования варьируется в зависимости от региона и зависит от размера, сложности и типа переоборудования. Средняя стоимость варьируется от 2 500 до 5 500 долларов и включает новую панель на 200 ампер, новые автоматические выключатели и затраты на работу, связанные с переоборудованием. Расходы на замену нескольких автоматических выключателей на эквивалентные низки. Полная замена панели рассматривается как капитальное вложение. Наше руководство по обновлению автоматических выключателей подробно расскажет о масштабах, затратах и требованиях к разрешениям.
Можно ли использовать автоматический выключатель вместо предохранителя?
С эксплуатационной точки зрения автоматические выключатели выполняют функцию замены предохранителей, обеспечивая тот же уровень защиты от перегрузки по току. Например, если используется медный провод сечением 14 AWG, рассчитанный на максимальную нагрузку 15 ампер, то и предохранители, и автоматические выключатели соответствуют этому требованию. Однако автоматические выключатели можно сбросить, а не заменить, и, что важнее, предотвращается возможность неосведомленных пользователей заменить предохранитель или автоматический выключатель с меньшим номиналом на устройство с большим номиналом по соображениям безопасности. В этом отношении, хотя они обеспечивают большую удобство по сравнению с предохранителями, автоматические выключатели также обеспечивают более безопасную эксплуатацию.
Следует отметить, что предохранитель может выполнять роль автоматического выключателя; на самом деле, в старых электрических системах или там, где присутствует много токов короткого замыкания, предохранитель является автоматическим выключателем. Выбор между этими двумя устройствами не может основываться на их превосходстве, поскольку они должны соответствовать требованиям цепи, которую будут обслуживать, включая такие характеристики, как номинал отключения, кривая срабатывания, селективность и требования к обслуживанию.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли заменить предохранители автоматическими выключателями?
Коробку с предохранителями почти всегда можно заменить на современную панель автоматических выключателей как в жилом, так и в коммерческом строительстве. Существующая проводка ответвительных цепей будет подключена к новым автоматам с номиналом тока, соответствующим размеру провода. Замену коробки с предохранителями может выполнить только лицензированный электрик, обычно на выполнение перехода от коробки с предохранителями к панели автоматических выключателей уходит один день, что приводит вашу электрическую систему в соответствие с применимыми нормами безопасности, установленными соответствующими государственными или местными нормами безопасности.
Можно ли использовать автоматический выключатель вместо предохранителя?
Действительно, автоматический выключатель обеспечивает защиту от перегрузки, а также защиту электрического компонента с предохранителем, поскольку через выключатель прошёл слишком большой электрический ток. Разница между этими двумя устройствами заключается в том, что автоматический выключатель может быть сброшен (автоматически или вручную), тогда как предохранитель необходимо заменить. В большинстве применений автоматические выключатели проще в эксплуатации для пользователей и обладают лучшими возможностями защиты от несанкционированного вмешательства, чем предохранители.
Когда произошёл переход от предохранителей к автоматическим выключателям?
Переход от предохранителей к автоматическим выключателям в жилых зданиях происходил постепенно (с 1950 по 1980 годы). К середине-концу 1970-х годов панели автоматических выключателей стали стандартом во всех новых домах, построенных в Северной Америке. Если сегодня в доме вы находите коробку с предохранителями, это старый дом (примерно 40-60 лет).
Можно ли преобразовать коробку с предохранителями в автоматические выключатели?
Полная модернизация старой панели возможна в зависимости от местных властей. Некоторые старые панели можно преобразовать в современные, но это требует замены всего корпуса, вводных проводников (если необходимо) и устройств защиты от перегрузки. Большинство старых панелей потребуется модернизировать до обслуживания 200 ампер, что требует получения электрического разрешения, отключения от коммунальных сетей и инспекции, которые, вероятно, будут проводиться одновременно с модернизацией внешнего ввода до 200 ампер.
Ссылки
- NFPA 70 (Национальный электрический кодекс) Статья 240 — Защита от перегрузки по току. Национальная ассоциация противопожарной защиты.
- Международного фонда электрической безопасности (ESFI) — Руководство по безопасности домашней электросети и замене коробок с предохранителями.
- UL 248 — Предохранители низковольтные — Стандарт безопасности для конструкции и испытаний предохранителей. UL Solutions.
- Eaton — Руководство по применению предохранителей и автоматических выключателей — Лучшие практики промышленной селективности и координации.
Решение заменить предохранители автоматическими выключателями редко бывает ошибочным для жилой установки. Удобство, повышение безопасности и соответствие требованиям страхования оправдывают затраты. В промышленных и высокотоковых приложениях предохранитель остается важным защитным устройством — компактным, быстрым и способным прерывать токи, которые могут вывести из строя стандартный выключатель. Понимание, в каких случаях каждое устройство работает лучше, позволяет сделать правильный выбор для конкретной цепи. В HUYU мы поставляем полный ассортимент средств защиты цепей — от миниатюрных выключателей до автоматов в литом корпусе, а также решения DC и RCBO — потому что каждая цепь заслуживает защитное устройство, соответствующее её требованиям, будь то предохранитель, выключатель или тщательно скоординированная комбинация обоих.
