Зачем нужен автоматический выключатель

Автоматический выключатель

Каждый мастер по ремонту и установке электрооборудования знает, что электрический ток является источником повышенной опасности, поэтому во время проектирования и монтажа линий уделяет этому особое внимание.

Среди прочих устройств, которые призваны обеспечить нормальную и правильную работу магистралей и приборов в штатном режиме, большую популярность завоевал автоматический выключатель, который исполняет множество функций по обеспечению безопасности.

В данной статье рассмотрены классы автоматического выключателя, для чего он нужен, принцип работы и сферы применения, а также алгоритм подключения устройства.

Автоматический выключатель

Виды выключателей

Автоматический выключатель – это токопроводящий агрегат, который монтируется на линии электропередач и другие магистрали, а также в потребляющие приборы для отключения и блокировки работы во время возникновения короткого замыкания, перегрузок и других аварийных ситуаций. Данные устройства относятся к коммутационной технике и, благодаря своим техническим характеристикам, отлично справляются с поставленными задачами, поэтому часто применяются на линиях электропередачи высокого и среднего напряжения.

Существует несколько видов выключателей, которые можно разделить по условиям эксплуатации на следующие типы:

1. Низковольтный автоматический выключатель – используется на магистралях и энергоустановках напряжением до 1000 Вольт. Чаще всего это бытовые линии, которые используются в жилых помещениях или на мелком производстве;
2. Высоковольтные агрегаты. Основным отличием таких изделий является их способность проводить большие токи с минимальной сопротивляемостью и потерями, к тому же коэффициент их срабатывания намного выше: там, где обычный автомат отключит питание уже на минимальной перегрузке, высоковольтный аппарат продолжит работу до момента возникновения предела работы.

Это общая классификация автоматического выключателя, в каждом из указанных пунктов имеются свои устройства, различающиеся друг от друга по многим параметрам. По своему устройству и комплектации агрегаты защиты бывают трех видов.

В первую очередь, это тип, в состав которого входят модульные конструкции. В данном случае автоматика выполнена в виде изделия в пластиковом корпусе, со специальным крепежным узлом на задней стенке, благодаря чему может устанавливаться на металлическую рейку внутри электрического щитка. В состав такого устройства входит медная катушка, реагирующая на перегрузки или повышение температуры в сети, рычаг управления, искрогасящий элемент и клеммы для подключения проводника.

Благодаря надежности и простоте устройства, модульный агрегат может эксплуатироваться в любых условиях, в том числе при низких температурах. В случае возникновения аварийной ситуации в автомате возникает тепловая или токовая отсечка, которая отключает электричество на выходном проводнике. Получается, что на впуске ток есть, а на выпуске он отсутствует, до момента, пока рычаг управления не возвратить в верхнее положение.

Выключатель в литом корпусе

Второй вариант исполнения – это автомат в литом корпусе. В данном случае агрегаты способны проводить ток, который в несколько раз выше, чем в модульных конструкциях, в некоторых приборах он может достигать 3,2 килоампера.

Такое оборудование имеет трех или четырех полюсное исполнение корпуса, в зависимости от решаемой задачи.

Третьим видом силовых установок безопасности являются воздушные выключатели. Данный тип агрегатов предназначен для монтажа на высоковольтные линии, трансформаторы тока или сверхмощные электродвигатели.

Технический диапазон работы подобных автоматов достигает показателя до 6300 ампер, поэтому их часто используют на магистралях с очень высоким напряжением. Принцип работы подобного автоматического выключателя заключается в обеспечении двойного разрыва сети на входе и выходе автомата.

Для этого агрегат оборудован дугогасящими камерами и решетками с двух сторон. В конструкцию прибора входит коммутационная катушка, замыкающая пружина, привод для ее взвода, а также автоматика для управления всей детали.

Расцепитель

Данная деталь имеется в каждом автомате, она отвечает за механическое отсоединение вводного проводника от кабеля, несущего напряжение на потребителя. В зависимости от принципа срабатывания, расцепитель бывает механический, тепловой или магнитный.

В механической детали все действия осуществляются автоматикой, в зависимости от высоты напряжения и силы расширения пластины и пружин. Тепловой агрегат срабатывает в момент повышения температуры на концах кабеля и производит отключение питания.

Последний тип расцепителя оборудован электромагнитом, который при повышении напряжения до определенной высоты активизируется и размыкает контакт.

Схема независимого расцепителя

Приборы для сверхвысокой нагрузки

Автоматика, предназначенная для работы на высоковольтной линии, имеет сложное устройство, несколько другие алгоритмы срабатывания при аварийной ситуации.

Такие изделия относятся к профессиональной технике, поэтому их монтаж должен осуществляться только квалифицированным персоналом, имеющим лицензию на работу и прошедшим инструктаж по правилам техники безопасности на энергоустановках в соответствии с нормативами технадзора.

К подобным автоматам предъявляются повышенные требования безопасности, скорости срабатывания, уровня защиты, удобства в обслуживании и бесшумности в работе.

Нагрузка, которая возникает на проводнике во время отключения питания автоматом, сопровождается возникновением большой дуги, которая, если ее не гасить, может вызвать возгорание. Поэтому в состав защитного устройства входят специальные элементы, исполняющие функции буфера для поглощения разряда тока. Также в конструкцию автоматического выключателя, рассчитанного на работу при повышенном напряжении, входят следующие детали:

1. Контактная система, чаще всего изолированная от основного корпуса керамическими или стеклянными проставками;
2. Токоведущие части или проводники;
3. Изолированный корпус. Если это металл, то он располагается на некотором расстоянии от основной конструкции и обязательно с заземляющим стержнем;
4. Приводной механизм. В отличие от обычного низковольтного автомата, в данном случае рычаг управления расположен на наружном корпусе, и при опускании его вниз контакты прибора в щите отключают питание на входном проводнике. Многие современные агрегаты оборудуются сервоприводами с дистанционным управлением, которые приводятся в действие с пульта оператора.

Таким образом, можно сделать вывод, что автомат, рассчитанный на работу при повышенной нагрузке, имеет более сложное устройство и несколько уровней защиты от перегрузок в сети, его использование может обеспечить работу сразу нескольких распределительных станций или понижающих трансформаторов.

Все перечисленные выше агрегаты относятся к устройствам, предназначенным к эксплуатации на магистралях с переменным током.

Чтобы преобразовать первый тип тока в постоянный, нужен трансформатор и инвертор, которые устанавливаются в узлах распределения энергии и снабжаются автоматическими выключателями для среднего напряжения до 1000 Вольт.

Зачем нужен автомат

Основным направлением, в котором используются данные агрегаты, является обеспечение безопасности на электроустановках и предотвращение возникновения пожара от короткого замыкания. На основании исполнения указанной функции автомат должен сработать во время повышения тока или перегрузки на проводниках, например, в обмотке электродвигателя. Такой прибор рассчитан на высокие показатели и при недостаточном напряжении не прерывает сеть путем размыкания контактов.

Также существует отдельная категория изделий, тип срабатывания которых основан на реакции катушки и пластины на сверхнизкое электричество. Поэтому данный тип устройств еще называют двух диапазонным, так как деталь может отключить питание и при завышенном напряжении, и при его недостатке. Чаще всего такой автомат используется на линиях, к которым подключены чувствительные к перепаду тока двигатели, чтобы в момент просадки обмотка на катушках не перегрелась, а привод не вышел из строя.

Автомат для постоянного тока

В отдельную классификацию можно выделить тип устройств, которые используются для работы на постоянном токе. Они имеют схожие с указанными выше автоматами устройство и конструкцию, а также процесс срабатывания. Такие агрегаты подразделяются на приборы, работающие в магистралях до 1000 Вольт и свыше этого норматива.

Автомат для постоянного тока

На электрических линиях номиналом от 1000 Вольт чаще всего используются гибридные установки, которые включают в себя множество элементов с несколькими уровнями защиты от короткого замыкания, дублирующие друг друга. В большинстве случаев это крупные промышленные объекты в области металлургии, двигатели электропоездов и троллейбусов. В состав такого выключателя входят две параллельные линии:

1. Элегазовая ветка;
2. Вакуумный элемент.

Благодаря новейшим разработкам ученых и конструкторов, скорость срабатывания такого автомата исчисляется долями секунд. На вводной контакт вакуумного прибора подключается напряжение, а на выходном элегазовом – снимается, управление осуществляется по оптоволоконному кабелю специально разработанным автоматизированным процессором.

Процесс монтажа

Любой монтаж должен осуществляться в соответствии с проектом, который разрабатывается на основании технического задания и технических характеристик будущей линии.

Важно! Если нет достаточного опыта и знаний в данной сфере, а также специального инструмента с диэлектрическими ручками, самостоятельно пытаться смонтировать любой тип автоматического выключателя не рекомендуется, так как это может привести к травмам и увечьям.

Выключатели в пластиковом корпусе

Установка или замена отработанного автомата осуществляется согласно следующему алгоритму действий:

1. Отключение питания всей магистрали. Если меняется вводной автомат, то обесточить нужно всю линию до ближайшего трансформатора. На исполнителе работ должны быть надеты резиновые перчатки и другие средства индивидуальной защиты;
2. Проверяется отсутствие напряжения, это можно сделать, используя мультиметр или индикатор;
3. Откручивается фиксирующий болт на клеммах сверху и снизу, затем провода вынимаются из посадочного места расцепителя и отводятся в сторону;
4. На нижней плоскости автомата имеется специальная пластина, которая оборудована пружиной. Для снятия автомата нужно плоской отверткой отжать ее от корпуса и снять агрегат с рейки;
5. На посадочное место устанавливается новый автомат, его подсоединение осуществляется в обратном порядке. Если это многопрофильный выключатель, то фиксировать провода необходимо по порядку от несущего ток кабеля к потребляющему.

Чаще всего, монтаж автомата осуществляется в металлический или пластиковый щиток, который крепится к наружной или внутренней стене здания путем скрытой или наружной посадки.

Таким образом, можно сделать вывод, что для обеспечения безопасной эксплуатации электроустановок, бытовых или промышленных приборов обязательно нужен автоматический выключатель, так как он в случае аварийной ситуации сможет самостоятельно отключить питание всех помещений и агрегатов.

Источник: https://amperof.ru/elektropribory/avtomaticheskij-vyklyuchatel.html

Автоматы защиты, зачем они нужны

Автоматы защиты это низковольтные коммутационные аппараты многоразового использования, предназначенные для механического отключения электрических цепей квартиры и защиты электропроводки от короткого замыкания и перегрузки.

Как таковые, автоматические выключатели не защищают человека, от токов утечки. Для этой цели служат УЗО или дифференциальные автоматы защиты. Правильно рассчитанный автомат защиты защищают электрический кабель, а следовательно саму групповую цепь от перегрева и короткого замыкания.

Автоматы защиты — устройство

Основой устройства автоматы защиты являются два расцепителя. Именно они реагирует на перегрузку и короткое замыкание в цепи. Согласно СП31-110–2003 во внутрених сетях квартиры применяются автоматы защиты с двумя типами расцепителя, тепловым и электромагнитным. Такие автоматы носят назание автоматы с комбинированным расцепителем.

  Степень защиты IP

Тепловые расцепители служат для размыкания цепи при перегрузке.

Работают они следующим образом. Основа теплового расцепителя биметаллическая пластина. В нормальном режиме работы, то есть когда ток с цепи соответствует норме, биметаллическая пластина не работает. При увеличении тока в цепи, а возникает это при перегрузке или коротком замыкании, биметаллическая пластина деформируется и «щелкает» по механизму расцепления. Все цепь разомкнута, автомат выполнил свою задачу. После остывания и взведении рычага управления автомат опять готов к работе.

Так как процесс нагрева процесс не моментальный, то автоматы защиты срабатывают на перегрузку с времянной задержкой, порой очень длительной.

Вторым расцепителем в автомате защиты, является индукционный или электромагнитный расцепитель. Этот тип расцепителя срабатывают моментально. Предназначен индукционный для защиты электрической цепи от короткого замыкания.

  Крепление автоматов защиты

Принцип работы индукционного расцепителя в следующем. Механизм расцепления это сердечник двигающийся внутри катушки. При нормальном режиме он замкнут. При аварийном режиме увеличение тока в катушке, приводит к втягиванию сердечника и цепь расцепляется.

Относительный недостаток индукционного расцепителя , это  срабатывание при токах (токи отключения) значительно превышающих номинальные токи цепи. Такие токи могут возникать только при коротком замыкании (КЗ).

Значение тока отключения индукционного автомата зависит от типа покупаемого автомата защиты. О типах автоматов защиты чуть ниже по тексту.

Типы автоматов защиты по время-токовой характеристике

Не буду занимать ваше внимание теорией, просто скажу, что время-токовая характеристика «придумана» за тем, чтобы разделить автоматы защиты по месту их применения. А за основу взяты следующие вычисления тока защиты от короткого замыкания (КЗ):

• Тип B: Ток защиты (отключения) при КЗ от 3 до 5 значений номинального тока в цепи.
• Тип C:  Ток защиты (отключения) при КЗ от 5 до 10 значений номинального тока в цепи.
• Тип D: Ток защиты (отключения) при КЗ от 10 до 20 значений номинального тока в цепи.

На самом деле для практики, приведенные выше значения токов отключения, не имеют особого значения. Для практики, большее значение имеет места применения автоматов защиты в зависимости от типа: B; C; D; K; Z. Смотрим таблицу.

  Выбор автомата защиты

Разделение автоматов на типы, происходит по их характеристикам зависимости токов отсечки и времени отсечки, называемых время-токовые характеристики. Для электросети квартиры актуальны автоматы типа B и C.

Тип автомата вы можете увидеть, при покупке автомата, на его корпусе в связке с номинальным током. Например: C16A. Это значит автомат защиты типа Cна номинальный ток 16 Ампер. Или B32A  — это автомат типа B на 32 Ампера.

Практика применения знаний

Например. У вас в квартире групповая цепь из 8 розеток для устройств со средней мощностью 300 Вт. Расчитаем минимально допустимый ток срабатывания автомата защиты и выберем его тип.

• I номин.= 300×8⁄220=10,9 А;
• I расчетная автомата защиты= 10,9×1,45=15,8 А.
• Розеточная группа, значит тип автомата C.

Рассчитанный таким образом расчетный ток автомата защиты, не может служить основанием для установки автомата защиты, C16A. В окончательном расчете автомата защиты нужно учесть сечение токопроводящих жил кабеля и способ их прокладки. Сечение жил связать с допустимым током нагрузки на кабель, по нему рассчитать ток автомата защиты, сравнить его с расчетным током автомата защиты, как в этом примере, и только потом определить номинал автомата защиты.

©Ehto.ru

Статьи по теме

Источник: https://ehto.ru/montazh-elektriki/zashhita-ehlektriki/avtomaty-zashhity-zachem-oni-nuzhny

Электротехника

Подробности : 03.09.2014 14:35 Алексей Лукин (Prorab)

— Свет забрали! Эту фразу хотя бы раз в жизни слышал каждый. И каждый знает, что означает она вовсе не апокалипсис, а то, что кина не будет, поскольку электричество кончилось. И каждый знает, что ответ на эту фразу обычно таков: «Наверно автомат выбило!» (как вариант – «пробки вылетели!»).

И даже каждый знает, что в таком случае делать: пойти к электрощитку и пощёлкать тем самым автоматом вниз-вверх (если хорошо знаешь свой щиток, то своим, если нет – то ещё и с соседскими побалуешься), либо надавить на белую кнопку пробки, если красная торчит не так, как положено.

Но вот зачем нужен этот автомат, и почему он выбивается в самый неподходящий момент, когда идёт самая развязка серии или вот-вот будет пройден уровень (а бесперебойника нету, жаба задушила), чего он так бесит-то? Вот это уже знает не каждый. Значит, будем разбираться.

Автоматический выключатель, он же электроавтомат, он же просто автомат, нужен для защиты. Многие граждане кстати думают, что электроавтомат защищает всё что воткнуто в розетку, но это не так. Да, автоматический выключатель выполняет роль многоразового предохранителя (хоть внешне больше похож на тумблер), но предохраняет он не всё.

Бытовые приборы автомат вообще никак не защищает, все микроволновки, телевизоры и прочие пылесосы ему как говорится, до лампочки. Как и сами лампочки. Автоматический выключатель защищает вашу электропроводку, а следовательно, и квартиру от пожара, который может возникнуть по причине хренового исполнения этой самой электропроводки. Что, к сожалению не редкость, если посмотреть сводки.

Или даже просто новости по телевизору. Впрочем, и сами электроприборы могут послужить причиной возгорания проводки – слишком мощный прибор запитанный от слишком тонкого провода может неслабо нагреть проводку, вплоть до возгорания, либо расплавить её так, что в результате возникнет короткое замыкание, а это прямой путь к пожару.

Вот тут-то и пригодится автоматический выключатель, поскольку прежде чем весь вышеописанный кошмар произойдёт, он просто обесточит проводку и дело с концом. Если конечно, он подобран правильно. И как же он это делает?

Принцип действия автоматического выключателя

Не буду приводить тут всё устройство автоматического выключателя, лишь объясню в двух словах как это работает. В современных бытовых автоматах установлены два расцепителя (в старых зачастую стоял лишь один из них), работающих совершенно на разных условиях срабатывания – тепловой и электромагнитный.

Тепловой расцепитель автоматического выключателя

Уже из термина понятно, что расцепитель – это что-то такое, что размыкает электрическую цепь, причём без участия человека. Тепловой расцепитель сделан из двух спрессованных металлических пластин имеющих разный коэффициент теплового расширения. Иными словами при нагреве один металл расширяется больше, другой – меньше, но, поскольку они теперь вместе, то пластина начинает искривляться.

Нагревшись до определённой температуры, пластина изгибается настолько, что отщёлкивает контакты автоматического выключателя, тем самым размыкая (расцепляя) электрическую цепь, то есть обесточивает свой участок электропроводки. Отчего может произойти нагрев пластины? В первую очередь, от повышенной нагрузки на участке цепи которую защищает электроавтомат (такие участки обычно называют группами).

Допустим, выходной провод автоматического выключателя (тот, что заходит в квартиру) имеет сечение 1 мм², значит максимальная мощность допустимая на этой группе – 3.5 киловатта (кВт), а сила тока – 16 ампер (А). Если на этой группе работают несколько светильников, и телевизор – всё нормально, автоматический выключатель будет работать в штатном режиме, то есть просто проводит электрический ток.

Через несколько минут (когда пластина остынет) автомат можно будет включить заново, вот только всё лишнее из розеток лучше вынуть, во избежание повтора. С одного раза может ничего страшного и не произойдёт, но если постоянно перегружать проводку, изоляция на ней лучше от этого не станет. Она станет намного хуже, и даже если сразу не сгорит или не рассыплется – будет ухудшаться постоянно, вплоть до совсем уж печального финала.

Ну а чтобы автомат гарантированно сработал от перегрузки, он должен соответствовать проводке. Скажем, в приведённом примере допустимая сила тока в проводке 16 А, значит электроавтомат желательно устанавливать с аналогичной надписью – 16 А, это и есть номинальная сила тока данного автомата. Если этот номинал будет превышен, автомат сработает на отключение.

Насколько этот номинал может быть превышен, зависит от типа выключателя, об этом чуть ниже. Если поставить электроавтомат «послабее», то его периодически будет вырубать даже при нормальной нагрузке, если же поставить «сильнее» — при слишком высокой нагрузке автомат скорее всего никак не среагирует, а вот проводка просто сгорит.

Электромагнитный расцепитель автоматического выключателя

При коротком замыкании (КЗ), тепловой расцепитель тоже отключает электричество, вот только делает он это очень медленно. Как правило, от КЗ до размыкания проходит не меньше (а то и больше) секунды. При таких условиях это уйма времени для того, чтобы изоляция на проводе или кабеле вспыхнула и повлекла за собой пожар, либо пришла в полную негодность (если она негорючая) и позволила раскалённым проводам что-нибудь поджечь.

Значит, размыкать электрическую цепь при КЗ должно что-то другое, более быстрого реагирования, например электромагнитный расцепитель. Электромагнитный расцепитель представляет собой небольшой соленоид, то есть катушку индуктивности с ферромагнитным сердечником. При обычной работе цепи электрический ток проходит через эту катушку, создавая слабое магнитное поле, которое никак не влияет на работу цепи в целом.

Если же сила тока многократно возрастает, а при коротком замыкании она может возрасти в десятки раз – магнитное поле становится достаточно сильным для того, чтобы сердечник пришёл в движение и привёл в действие отключающий механизм.

В отличие от биметаллической пластины, которой нужно время на нагрев, магнитное поле возникает мгновенно, поэтому автомат успевает отключиться до появления нежелательных (или даже страшных) последствий.

Типы мгновенного расцепления автоматических выключателей

Данная характеристика зависит от силы тока при которой срабатывает электромагнитный расцепитель и имеет свой буквенный индекс: А – автоматические выключатели этого типа срабатывают при превышении силы тока в 2-3 раза от номинального; B – срабатывание автомата при превышении силы тока в 3-5 раз; C – срабатывание автомата при превышении силы тока в 5-10 раз; D – срабатывание автомата при превышении силы тока в 10-20 раз. Существуют ещё и типы K и Z, но в быту как правило не используются, поэтому нам они сейчас неинтересны. Впрочем, как и тип D, если конечно вы не планируете подключать у себя дома токарный станок, ну или что-то в этом духе. Наиболее же распространённые «домашние» электроавтоматы – это типы B и C.

Номинальная сила тока автоматических выключателей

Вообще «размерный ряд» выключателей по номиналу довольно широк, но это как раз тот случай, когда информация бывает лишней. Поэтому вкратце только о тех, которые применяются в быту, то есть какой номинал наиболее подходящий для той или иной группы. 10 А – освещение квартиры; 16 А – розетки для обычных бытовых приборов (телевизор, пылесос, компьютер и проч.); 25 А – розетки для накопительных водонагревателей (бойлеров); 32 А – розетки для проточных водонагревателей и электроплит.

Серии автоматических выключателей

Не так давно самой распространённой серией автоматических выключателей была АЕ. К работе таких выключателей особых нареканий не было – все опасные участки цепи они обесточивали исправно, сами при этом помимо дугогасительной камеры имели корпус из абсолютно негорючей пластмассы, кстати довольно твёрдой, правда хрупкой.

Крепились такие электроавтоматы на винты или саморезы, что во-первых неудобно, во-вторых, чуть перетянул винт лишнего – корпус треснул. Тем не менее, они по прежнему используются, и на некоторых предприятиях эти автоматы производят до сих пор, правда, в модернизированном варианте. В наши дни наиболее популярной является серия автоматических выключателей ВА.

Они имеют меньший размер чем предшественники, больший ряд по номинальному току (если раньше вариантов было немного, скажем, после 16 А сразу шли 25 А и 40 А, то теперь добавились 20 А и 32 А), плюс гораздо удобнее в работе, поскольку на задней стороне выключателя имеется паз для крепления на специальную пластину, так называемую DIN-рейку.

Согласитесь, всё-таки проще один раз прикрутить эту рейку и потом просто защёлкивать на неё оборудование (в том числе и автоматы), чем прикручивать каждый элемент отдельно.

Полюсы автоматического выключателя

Автоматические выключатели бывают одно, двух, трёх и четырёхполюсные. Но в отличие от батарейки в данном случае нет плюса и минуса, поскольку полюс означает вовсе не полярность, а количество групп (пар). Пара – это один входящий в электроавтомат провод и один выходящий из него.

К примеру на однополюсный выключатель можно завести только один фазный провод, и вывести столько же (это и есть пара, или полюс), тогда как на двухполюсный можно завести как фазный, так и нулевой, в случае превышения силы тока в цепи отключатся оба полюса. На трёхполюсный можно завести три фазы, соответственно вывести тоже три, на четырёх – можно задействовать ещё и нейтральный провод.

Но это вовсе не значит, что на двухполюсный обязательно кидать нулевой провод, так же и на трёхполюсный вовсе не обязательно заводить три фазы.

Да и где их взять-то в стандартной квартире? На двухполюсный автомат вполне можно завести одну фазу, при помощи специальной перемычки соединить на входе оба полюса и получить на выходе две группы – получится практически два автомата с одинаковыми характеристиками, правда с общей клавишей. И если на одной из групп произойдёт что-нибудь нехорошее, отрубятся обе.

То же самое можно проделать с трёхполюсным автоматом – на входе одна фаза объединяет все три полюса перемычками, на выходе три разные группы, но опять-таки случись чего с одной из них, отключен всё равно будет весь коллектив. Поэтому лично я рекомендовал бы всё-таки несколько однополюсных, чем из-за экономии (один трёхполюсник как правило немного дешевле трёх однополюсных с аналогичными характеристиками) терпеть вот такие веерные отключения.

Источник: http://www.electrotechnika.ulicastroiteley.ru/provod/schetchik/14-electroautomat

Автоматические выключатели — от чего защищают и как устроены

Автоматические выключатели – это устройства, задача которых заключается в защите электрической линии от повреждения под воздействием тока большой величины.

Это могут быть как сверхтоки короткого замыкания, так и просто мощный поток электронов, в течение достаточно длительного времени проходящий по кабелю и вызывающий его перегрев с дальнейшим оплавлением изоляции.

Автомат защиты в этом случае предотвращает негативные последствия, отключая подачу тока в цепь. В дальнейшем, когда ситуация придет в норму, аппарат можно вновь включить вручную.

Функции автоматического выключателя

Защитные устройства предназначены для выполнения следующих основных задач:

• Коммутация электроцепи (возможность отключения защищаемого участка при возникновении неполадок с питанием).
• Обесточивание вверенной цепи при возникновении в ней токов КЗ.
• Защита линии от перегрузок при прохождении сквозь аппарат тока чрезмерной величины (такое бывает, когда суммарная мощность приборов превышает максимально допустимую).

Говоря кратко, АВ одновременно осуществляют защитную и управляющую функцию.

Основные типы выключателей

Существует три основных вида АВ, отличающихся друг от друга по конструктивному исполнению и предназначенные для работы с нагрузками разной величины:

• Модульный. Он получил свое название из-за стандартной ширины, кратной 1,75 см. Рассчитан на токи небольшой величины и устанавливается в сетях бытового электроснабжения, для дома или квартиры. Как правило, это однополюсный автомат или двухполюсный.
• Литой. Называется так из-за литого корпуса. Может выдерживать до 1000 Ампер и используется преимущественно в промышленных сетях.
• Воздушные. Предназначен для работы с токами величиной до 6300 Ампер. Чаще всего это трехполюсный автомат, однако сейчас выпускают аппараты этого типа и с четырьмя полюсами.

Автомат защитный однофазный представляет собой автоматический выключатель, который наиболее распространен в бытовых сетях. Он бывает 1- и 2-х полюсным. В первом случае к аппарату подключается только фазная жила, а во втором – еще и нулевая.

Кроме перечисленных видов, существуют также устройства защитного отключения, обозначаемые аббревиатурой УЗО, и дифференциальные автоматы.

Первые нельзя считать полноценными АВ, их задача заключается не в защите цепи и включенных в нее приборов, а в предотвращении удара электрическим током при касании человеком открытого участка. Дифференциальный защитный автомат представляет собой объединенные в одном устройстве АВ и УЗО.

Как устроены автоматы защиты?

Рассмотрим подробно устройство автоматического выключателя. Корпус автомата выполнен из диэлектрического материала. Он состоит из двух частей, которые соединены между собой заклепками. Если необходимо разобрать корпусную часть, заклепки высверливаются, и открывается доступ к внутренним элементам защитного автомата. К ним относятся:

• Винтовые клеммы.
• Гибкие проводники.
• Рукоятка управления.
• Подвижный и неподвижный контакт.
• Электромагнитный расцепитель, представляющий собой соленоид с сердечником.
• Тепловой расцепитель, в состав которого входит биметаллическая пластина и регулировочный винт.
• Газоотводное отверстие.
• Дугогасительная камера.

С задней стороны автоматический защитный предохранитель оборудован специальным фиксатором, с помощью которого он крепится на DIN-рейке.

Последняя представляет собой рейку из металла, имеющую ширину 3,5 см, на которую крепятся модульные устройства, а также некоторые виды электрических счетчиков. Чтобы присоединить автомат к рейке, корпус защитного устройства следует завести за ее верхнюю часть, после чего защелкнуть фиксатор, надавив на нижнюю часть аппарата. Снять автомат защиты с DIN-рейки можно, подцепив защелку снизу.

Фиксатор модульного выключателя может быть очень тугим. Чтобы прикрепить такое устройство к DIN-рейке, нужно заранее подцепить защелку снизу и завести защитное устройство на место крепежа, после чего отпустить фиксирующий элемент.

Наглядно, зачем нужен автоматический выключатель, на видео:

Особенности работы теплового расцепителя

При превышении током цепи, в которой установлен автомат защиты, номинала устройства возникает перегрузка.

Поток электронов высокой мощности, проходя через биметаллическую пластину, оказывает на нее термическое воздействие, делая более мягкой и заставляя выгнуться в сторону отключающего элемента.

При вступлении последнего в контакт с пластиной происходит срабатывание автомата, и подача тока в цепь прекращается. Таким образом, тепловая защита позволяет не допустить чрезмерного нагревания проводника, которое может привести к расплавлению изоляционного слоя и выходу проводки из строя.

Нагревание биметаллической пластины до такой степени, чтобы она изогнулась и вызвала срабатывание АВ, происходит в течение определенного времени. Оно зависит от того, насколько величина тока превышает номинал автомата, и может занять как несколько секунд, так и час.

Срабатывание теплового расцепителя происходит в случае превышения током цепи номинала автомата как минимум на 13%. После остывания биметаллической пластины и нормализации величины текущего тока защитное устройство можно будет снова включить.

Существует еще один параметр, способный повлиять на срабатывание АВ под воздействием теплового расцепителя – это температура окружающей среды.

Срабатывание теплового расцепителя, как было сказано, требует определенного времени, в течение которого ток цепи может прийти в норму. Тогда перегрузка исчезнет, и отключения устройства не произойдет. Если же величина электротока не снижается, автомат обесточивает цепь, предотвращая оплавление изоляционного слоя и не допуская возгорания кабеля.

Причиной перегрузки чаще всего становится включение в цепь устройств, суммарная мощность которых превышает расчетную для конкретно взятой линии.

Нюансы электромагнитной защиты

Электромагнитный расцепитель предназначен для защиты сети от короткого замыкания и по принципу работы отличается от теплового. Под действием сверхтоков КЗ в соленоиде возникает мощное магнитное поле. Оно сдвигает в сторону сердечник катушки, который размыкает силовые контакты защитного устройства, воздействуя на механизм расцепителя. Питание линии прекращается, благодаря чему исчезает опасность возгорания проводки, а также разрушения замкнувшей установки и автоматического выключателя.

Поскольку в случае КЗ в цепи происходит мгновенное возрастание тока до величины, способной за короткое время привести к тяжелым последствия, срабатывание автомата под воздействием электромагнитного расцепителя происходит за сотые доли секунды. Правда, при этом ток должен превысить номинал АВ в 3 и более раза.

Наглядно про автоматические выключатели на видео:

Дугогасительная камера

Когда контакты цепи, через которую протекает электрический ток, размыкаются, между ними возникает электрическая дуга, мощность которой прямо пропорциональна величине сетевого тока. Она оказывает на контакты разрушающее воздействие, поэтому для их защиты в состав устройства входит дугогасительная камера, представляющая собой набор пластинок, установленных параллельно друг другу.

При контакте с пластинами происходит дробление дуги, в результате чего снижается ее температура и происходит затухание. Газы, возникшие при появлении дуги, через специальное отверстие удаляются из корпусной части защитного устройства.

Заключение

В этой статье мы рассказали о том, что такое автоматические выключатели, какими бывают эти устройства и по какому принципу они работают. Напоследок скажем, что защитные автоматы не предназначены для установки в сеть в качестве обычных выключателей. Такое использование достаточно быстро приведет к разрушению контактов аппарата.

Источник: https://YaElectrik.ru/jelektroshhitok/avtomaticheskij-vyklyuchatel

Для чего нужны автоматические выключатели?

Автоматический выключатель (АВ) совсем не похож на обычный, который расположен в каждой комнате вашего уютного жилища для включения и выключения света. Его задача состоит немного в другом. Предназначен он для защиты электрических цепей от короткого замыкания, изменения напряжения, перегрузок и других нарушений режимов работы цепи, а также для ручного отключения и выключения линий и потребителей электроэнергии.

Автоматические выключатели по времени срабатывания подразделяются на быстродействующие, нормальные и селекторные.

В наше время, когда технический прогресс не стоит на месте, АВ из громоздкого, немного неудобного превратился в компактный (насколько это возможно) коммутационный аппарат.

Существует достаточно много разновидностей АВ. Некоторые из них служат лишь в качестве выключателей цепи и для предохранения сети от перегрузки, а некоторые имеют дополнительные функции, например защиту от токов пониженной нагрузки.

Все АВ по времени срабатывания на недопустимое напряжение подразделяются на три вида:

• селективные;
• нормальные;
• быстродействующие.

Время срабатывания нормального автомата колеблется от 0,02 до 0,1 с. В селективных АВ это такое же время. Быстродействующие АВ работают немного быстрее: у них эта величина составляет всего 0,005 с.

Пример автоматного ряда фирмы АВВ серии S230.

Все АВ заключены в пластиковый небьющийся корпус со специальным креплением на задней стороне. Устанавливать автомат на это крепление очень легко, достаточно вставить его на рейку в щите до щелчка. Снимать автомат столь же просто – потянув отверткой за специальное ушко. По своему техническому исполнению АВ бывают различного вида, от однополюсных до четырехполюсных, с различными модификациями.

Внутри автомата располагается так называемая начинка, то есть его главные предохранительные устройства – электромагнитный и тепловой расцепитель.

Основные требования к АВ

Во всех автоматах главная контактная система должна:

1. Обеспечивать, не перегреваясь и не окисляясь, продолжительный режим работы при номинальной силе тока.
2. Не повреждаясь, отключать цепь при токах КЗ.

Принцип работы

Схема устройства АВ.

Для защиты от короткого замыкания в АВ имеется электромагнитный расцепитель. Электрический ток протекает через катушку электромагнита. Если сила тока превышает установленное значение, электромагнит притягивает к себе контакт, который приводит в действие размыкающий механизм. Быстродействующие расцепители реагируют на ток большей силы при КЗ.

Для защиты от перегрузок предусмотрен термический расцепитель. Он представляет собой биметаллическую пластину, которая нагревается, когда по ней протекает ток. Если ток слишком велик, пластина перегревается и деформируется, тем самым размыкая электрическую цепь. Расцепители этого типа срабатывают не сразу, а с задержкой. Ток КЗ способен разрушить это устройство.

Различия АВ

Автоматы различают по степени чувствительности к срабатыванию отключения. В наиболее распространенных стандартных моделях чаще всего применяются АВ с пороговым значением, примерно равным 140% от номинального.

АВ различают также по количеству полюсов. Что это значит? В одном автомате может быть несколько независимых друг от друга электрических линий, которые соединены между собой общим механизмом отключения. Например, двухполюсные или трехполюсные автоматы (о чем выше уже упоминалось).

У АВ есть различия и по другим не менее важным показателям. Они отличаются по пороговой силе тока, которую они пропускают через себя. Чтобы автомат мог сработать и в аварийной ситуации отключить электросеть, он должен быть настроен на определенный порог чувствительности. Такую настройку обычно производит изготовитель, и поэтому на автомате сразу пишут числовое значение этого порога.

Таблица типов автоматов.

Диапазоны токов мгновенного расцепления автоматов разных типов

Здесь приведен ряд графиков, которые вам будут интересны (буквы В, С, D обозначают области токов мгновенного расцепления).

График 1. С областями токов мгновенного расцепления.

Тип В – свыше 3 Iном до 5 Iном включительно.

Тип С – свыше 5 Iном до 10 Iном включительно.

Тип D – свыше 10 Iном до 20 Iном включительно.

У отдельных производителей существуют дополнительные кривые отключения:

Тип А – свыше 2 Iном до 3 Iном включительно.

Тип К – свыше 8 Iном до 14 Iном включительно.

Тип Z – свыше 2 Iном до 4 Iном включительно.

Под номинальным током (I ном) понимается установленный изготовителем ток, который автомат способен проводить в продолжительном режиме при контрольной температуре 30°С.

Выбор типа АВ

График 2. На высшей и низшей ступени расположены автоматы.

При выборе автомата исходят из того, что его номинальное напряжение должно быть выше или равно номинальному напряжению сети. Определяют (при помощи математических расчетов) максимальную силу тока КЗ в зоне защиты, а предельно допустимую силу тока АВ выбирают больше этой величины.

Номинальная сила тока расцепителя должна быть несколько больше значения силы тока длительной максимальной нагрузки, иначе автомат будет отключать цепь не только при отключении силы тока от своего заданного значения, но и при нормальном режиме работы (если сказать по-простому, будет срабатывать от каждого вашего чиха).

Также необходимо обеспечить избирательность (селективность) действия автомата. Он должен отключать защищаемый объект раньше, чем другие автоматы защиты, расположенные ближе к источнику питания. Защиту считают избирательной, если характеристики срабатывания аппаратов защиты высшей и низшей ступени сети с учетом зон разброса характеристик не пересекаются. Ниже приведен график, где на высшей и низшей ступени расположены автоматы.

https://www.youtube.com/watch?v=jHGLFmyQvpc

Как вы видите по графику, в данном случае применяют на высшей ступени (цифра 1) сети АВ с повышенным регулируемым временем срабатывания (пунктирная кривая) или на низшей ступени сети токоограничивающий АВ (пунктирная кривая).

Покупка АВ

Несколько советов, как приобрести АВ в магазине грамотно:

1. Покупайте АВ в специализированных магазинах, а не на рынках (помните, что скупость здесь неуместна).
2. Перед покупкой попросите продавца включить автомат, и пусть он замкнет верхний и нижний контакты автомата щупами от тестера. При этом тестер должен быть включен на звуковой сигнал. Если вы услышали звук, значит, автомат рабочий. Нужно это для того, чтобы случайно не купить бракованный автомат.
3. Обратите особое внимание, чтобы на корпусе не было никаких трещин и сколов.
4. На АВ должен быть знак Ростеста.
5. Обязательно должна быть маркировка, и она должна быть расположена ровно, так как в заводских условиях маркировку наносит машина.
6. Многие производители в настоящее время выпускают АВ с возможностью подключения дополнительных контактов и с возможностью подключения фазных гребенок сверху.
7. Обязательно должно быть указано номинальное напряжение в вольтах.
8. Должна быть указана максимальная размыкающая способность в амперах.
9. Должен быть указан класс избирательности.
10. Если вы покупаете продукцию немецкого производства или продукцию, сделанную по немецкой лицензии, обратите внимание на знаки, которые должны быть указаны на АВ. В статье приведены обозначения, которые вам могут встретиться.

В заключение – ряд полезных таблиц.

Таблица 1. Двухжильный, проложенный в коробе медный кабель

Таблица 2. Двухжильный, проложенный в коробе медный провод

Поделитесь полезной статьей:

Источник: https://fazaa.ru/dlya-nachinayushhix/avtomaticheskie-vyklyuchateli-naznachenie-ustrojstvo-princip-dejstviya.html