Защита от перегрузки (§433) — правило координации Ib ≤ In ≤ Iz и I₂ ≤ 1,45 Iz

В гиде по сечению кабеля и допустимой токовой нагрузке рассмотрено, как выбирается сечение кабеля на основе нормального рабочего тока (§523). В гиде по §434 (защита от короткого замыкания) рассмотрено, как тот же кабель должен выдерживать ток короткого замыкания в течение времени отключения. §433 рассматривает третью, отдельную тему, которая находится между этими двумя: защиту от перегрузки — защиту кабеля от длительного, умеренного превышения тока, которое не является коротким замыканием, но со временем может повредить кабель.

Правило координации: два условия

§433 (на основе IEC 60364-4-43) устанавливает, что защита от перегрузки должна одновременно удовлетворять двум условиям:

$$I_b \le I_n \le I_z \qquad \text{и} \qquad I_2 \le 1{,}45 , I_z$$

Первое условие (Ib ≤ In ≤ Iz) — наиболее известное: защитный аппарат должен пропускать нормальный рабочий ток без ложных срабатываний и при этом быть достаточно чувствительным, чтобы сработать раньше, чем кабель получит структурное повреждение от перегрузки.

Почему второе условие не является избыточным

На первый взгляд второе условие (I₂ ≤ 1,45 Iz) кажется автоматически выполненным, если выполнено первое — но это зависит от типа защитного аппарата:

• Автоматический выключатель (МСВ, IEC 60898-1/60947-2): условный ток срабатывания I₂ по определению зафиксирован на уровне 1,45 × In. Как только In ≤ Iz (условие 1), условие 2 автоматически выполняется — отдельная проверка на практике для автомата не нужна.
• Плавкий предохранитель (IEC 60269): условный ток плавления выше и обычно составляет около 1,6 × In. Для предохранителя условие 2 не выполняется автоматически из одного лишь условия 1 — его нужно проверять отдельно, и на практике это может означать, что требуется чуть большее сечение кабеля, чем следовало бы только из условия 1.

Внимание: именно поэтому "предохранитель подходит к кабелю" не означает автоматически то же самое, что "автомат подходит к кабелю" — лежащий в основе механизм координации различается между этими двумя типами защитных аппаратов.

Отличие от §434 (защита от короткого замыкания)

§433 и §434 похожи — оба касаются защиты кабеля одним и тем же защитным аппаратом — но они оценивают принципиально разный временной диапазон и механизм повреждения:

Один и тот же автоматический выключатель во многих конечных группах выполняет обе функции одновременно — но это следствие конструкции автомата (тепловой элемент для перегрузки, электромагнитный элемент для короткого замыкания), а не гарантия, которая автоматически действует для любого типа защитного аппарата и любой схемы.

Практическая значимость

При расчёте конечной группы недостаточно проверить только, "подходит" ли автомат или предохранитель к ожидаемой нагрузке — необходимо явно проверить оба условия правила координации, особенно для плавких предохранителей, где условие 2 не следует автоматически из условия 1. При сомнениях относительно конкретных исключений (например, цепей, для которых норма при определённых условиях не требует отдельной защиты от перегрузки) следует обращаться к полному тексту нормы.

Типичные ошибки

1. Проверять только условие 1 (Ib ≤ In ≤ Iz), считая условие 2 (I₂ ≤ 1,45 Iz) само собой разумеющимся — для предохранителей это неверное предположение.
2. Путать §433 и §434 — правило координации §433 оценивает перегрузку, а не тепловую стойкость к короткому замыканию по §434; необходимы обе проверки, а не только одна.
3. Определять допустимую токовую нагрузку Iz без правильных поправочных коэффициентов (температура окружающей среды, группировка, способ прокладки) — см. гид по сечению кабеля — из-за чего правило координации проверяется по слишком оптимистичному значению Iz.
4. Считать, что автомат большего номинала всегда "безопаснее" — завышенный In относительно Iz как раз нарушает условие 1 и оставляет кабель незащищённым от перегрузки.

Связанные материалы

• Сечение кабеля и допустимая токовая нагрузка
• §434 — Защита от короткого замыкания и адиабатическое уравнение
• Характеристики автоматов B/C/D