Icw та Icm силового вимикача — короткочасний струм і вмикальна здатність поряд з Icu/Ics

Посібник про налаштування силового вимикача (LSI) розглядає параметри спрацювання, які вимикач сам використовує для визначення, коли вимикатися. [Посібник про очікуваний струм короткого замикання та вибір Icu](/guides/nen-1010/prospectieve-kortsluitstroom-icu-dimensionering) розглядає, як Icu вимикача повинен відповідати фактичному струму КЗ у місці його встановлення. Ця стаття розглядає дві додаткові, часто упускані з уваги характеристики короткого замикання з того самого стандарту — Icw та Icm — які стають особливо актуальними, коли вимикач застосовується в схемі селективного захисту з часовою ступінчастістю.

Icw — середньоквадратичний короткочасно витримуваний струм

Icw (номінальний короткочасно витримуваний струм) — це середньоквадратичне (RMS) значення струму короткого замикання, яке силовий вимикач може витримати протягом визначеного короткого часу — зазвичай десь між 0,05 та 1 секундою — без погіршення своїх властивостей, при цьому сам вимикач не вимикається.

Це безпосередньо актуально в часово-ступінчастій селективній схемі захисту: для досягнення селективності між вищерозташованим і нижчерозташованим вимикачем вищерозташований вимикач навмисно затримується (див. посібник про налаштування LSI), щоб нижчерозташований вимикач, ближчий до місця пошкодження, спрацював першим. Протягом цієї затримки вищерозташований вимикач, однак, залишається замкненим і пропускає через себе повний струм КЗ. Якщо цей вимикач не може витримати струм КЗ протягом встановленого часу затримки без пошкодження — тобто якщо його Icw для цього часу занадто низький — схема селективності є недійсною, навіть якщо Icu того самого вимикача цілком достатній для остаточного відключення пошкодження.

Icm — вмикальна здатність у піковому значенні

Icm (номінальна вмикальна здатність при короткому замиканні) — це пікове значення струму, на який силовий вимикач може увімкнутися за вже наявного короткого замикання, без зварювання контактів або механічного пошкодження через електродинамічні сили цього пікового струму. На відміну від Icu та Ics (що виражаються у середньоквадратичних значеннях), Icm є піковим значенням і в IEC 60947-2 виводиться з Icu через коефіцієнт множення k, який залежить від діапазону Icu та пов'язаного з ним стандартизованого коефіцієнта потужності випробувального струму:

Icm = k × Icu

де k зазвичай становить порядку 1,5–2,2, зростаючи зі збільшенням Icu (нижчий коефіцієнт потужності за вищих струмів КЗ дає вище співвідношення між піковим та середньоквадратичним значенням).

Увага: точні значення коефіцієнта k для окремих діапазонів Icu та пов'язаний з ними стандартизований коефіцієнт потужності наведені в таблиці в IEC 60947-2; ця стаття розглядає принцип виведення, а не повну таблицю.

Чому це дві окремі характеристики, відмінні від Icu/Ics

Icu та Ics описують здатність вимикача відключати коротке замикання (відповідно граничне значення та значення, призначене для повторного застосування). Icw та Icm описують два зовсім різні моменти в "житті" пошкодження на даному вимикачі:

• Icw: чи може вимикач якийсь час витримати струм КЗ, не вимикаючись сам (актуально за навмисної затримки, що використовується для селективності)?
• Icm: чи може вимикач увімкнутися на вже наявне пошкодження без механічного пошкодження від пікового струму?

Вимикач може мати цілком достатній Icu для свого місця в установці, але все ж не підходити для конкретної селективної схеми, оскільки вказаний Icw для потрібного часу затримки занадто низький, або тому що ризик увімкнення на наявне пошкодження (наприклад, при повторному увімкненні після невідомої несправності в іншому місці установки) вимагає Icm, якого вимикач не досягає.

Практична значущість

Під час проєктування або оцінки часово-ступінчастої селективної схеми захисту між двома або більше послідовно з'єднаними силовими вимикачами недостатньо порівняти лише Icu кожного вимикача з очікуваним струмом КЗ у місці його встановлення — потрібно також перевірити Icw вищерозташованого вимикача відносно фактично налаштованого часу затримки (tsd) з налаштувань LSI. Під час вибору вимикача для позиції, де існує реальний ризик увімкнення на вже наявне пошкодження (наприклад, при повторній подачі напруги після невідомого порушення), вказаний Icm також є релевантним критерієм вибору.

Часті помилки

1. Перевірка лише Icu під час налаштування часово-ступінчастої схеми селективності без перевірки, чи достатній Icw вищерозташованого вимикача для налаштованого часу затримки.
2. Плутанина між Icm та Icu — Icm є піковим значенням і зазвичай значно вищим за середньоквадратичне значення Icu; ці дві величини не можна напряму порівнювати без коефіцієнта k.
3. Використання вказаного значення Icw без урахування пов'язаної з ним тривалості — Icw, вказаний для 0,05 с, нічого не говорить про те, чи витримає вимикач той самий струм також протягом 1 с.
4. Припущення, що вищий Icu автоматично означає вищі Icw та Icm — це окремо випробовувані й зазначені властивості, які можуть відрізнятися залежно від типу та виробника вимикача.

Пов'язані матеріали

• Налаштування силового вимикача — L, S, I та G у кривій LSI(G)
• Очікуваний струм короткого замикання — вибір Icu
• Розподільні пристрої та селективність між захистами
• Силовий вимикач — MCCB проти автоматичного вимикача