Что такое автоматический выключатель и для чего он нужен?

Для чего нужен автоматический выключатель?

Автоматические выключатели защищают линии электросети (попросту — провода) от перегрузок, вызванных подключением к ним большого числа нагрузок (например, бытовых приборов). Эти перегрузки значительно сокращают срок службы линий, способны вывести линии из строя и могут послужить причиной пожара. Широко распространено заблуждение о том, что автоматический выключатель служит для защиты бытовых приборов от перегрузок сети (причем, очень часто не уточняется, от каких именно перегрузок). Это неверное представление порождает массу ошибок при выборе номинала автоматического выключателя. Зачастую, при замене или установке автоматического выключателя его номинал выбирается наобум из принципа «помощнее и подешевле». На самом деле автоматический выключатель защищает не приборы, а линии электросети от перегрузок по току, поэтому расчет автомата, защищающего линию, должен вестись исходя из параметров линии (то есть, первоначально, из характеристик кабеля). К примеру, можно привести случай, когда на линию, выполненную из старого алюминиевого кабеля сечением в 1,5мм. ставился автомат номиналом в 40А. Тепловые перегрузки на этой линии привели к тому, что срок службы данного кабеля вместо 20 лет сократился до 2-х месяцев, после чего потребовалась полная замена кабеля. Совершенно понятно, что замена кабеля удовольствие несоизмеримо более дорогое, чем правильный выбор автомат. защиты.

Автоматические выключатели обычно называют просто «автоматы». Они предназначены для защиты электрических сетей от перегрузки и коротких замыканий. В прошлом функции автоматов выполняли пробки, в которые вставлялись предохранители. Основное преимущество автоматов в том, что для их повторного включения достаточно поднять рычажок, т.е. не нужно менять предохранитель, как в пробках.

Основные характеристики автоматов – номинальный ток и класс срабатывания.

Обе эти характеристики всегда указываются на корпусе автомата, например: C16, B6, D32.

Номинальный ток характеризует значение силы тока, который автомат способен пропустить (измеряется в амперах).
При превышении этой величины, автомат срабатывает и размыкает цепь. Автоматы выпускаются со следующими стандартными значениями номинального тока: 6, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100А.

Класс срабатывания характеризует кратковременное значение тока, при котором автомат НЕ сработает.
Существуют классы срабатывания «B», «C» и «D».
Автоматы класса «B» применяются в сетях без больших скачков напряжения (в диапазоне от 3 до 5 значений номинального тока).
Автоматы класса «C» чаще всего применяются в квартирах, офисах и коттеджах. Они рассчитаны на токи в 5-10 раз превышающие значение номинального тока.
Тип «D» используют в сетях, где допускается токи от 10 до 50 значений номинального тока.

В домашних условиях обычно используют офнофазные (однополюсные) автоматы. Они служат для размыкания фазного проводника. Реже используют двухфазные (двухполюсные) автоматы и автоматы типа «фаза + нейтраль». Они одновременно размыкают фазный (L) и нулевой (N) провода.

Трехфазные (трехполюсные) и четырехфазные (четырехполюсные) используются, как правило, в промышленных установках с напряжением 380 Вольт.

Как правило, количество модулей, занимаемых автоматом на din-рейке соответствует количеству фаз.

3) Как выбрать автоматический выключатель?

В домашних условиях рекомендуется ставить входной автомат и отдельный автомат на каждую линию (например, на кухню, на санузлы, комнаты и т.д.). Как уже было написано выше, для дома рекомендуется использовать автоматы с классом срабатывания «С».

При выборе номинального тока следует учитывать качество проводки и суммарную мощность электроприборов, которые планируется подключать. При этом номинальный ток автомата обязательно должен быть меньше максимального тока, который может выдержать провод. Так, например для медного провода сечением 2,5кв. мм рекомендуется подключать автомат не более 20А, а для 4кв. мм – 32А.

4) Опасные ошибки.

Более 20 лет назад часто использовалась алюминиевая проводка с сечением 1,5 кв.мм. Для такой проводки нужны автоматы не более 6А.

Сегодня, когда мы используем стиральные и посудомоечные машины наравне с электрочайниками такие автоматы могут часто срабатывать. Серьезной ошибкой в этом случае является использование автоматов с более высоким номинальным током (например, 16А), поскольку они не будут выключаться и может показаться, что проблема решена.

Но на самом деле при использовании такого автомата с такой проводкой резко возрастает опасность короткого пожара из-за слишком высокой нагрузки на проводку. Большая доля бытовых пожаров происходит по причине неправильного использования автоматических выключателей.

Нужно помнить, что автомат не защищает человека от поражения электрическим током.

Главная задача автомата — защита электросети от перегрузок. Если человек касается оголенного провода, таких перегрузок просто не возникает, хотя человеку может быть причинен вред. Для защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям служат устройства защитного отключения (УЗО).

ГРУППА КОМПАНИЙ ПЭК предлагает широкий ассортимент низковольтной аппаратуры, в том числе:

По всем вопросам обращайтесь в офис нашей компании по тел.: +7 (473) 300-30-56

Автоматические выключатели — конструкция и принцип работы

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта elektrik-sam.info!

Эта статья продолжает серию публикаций по электрическим аппаратам защиты — автоматическим выключателям, УЗО, дифавтоматам, в которых мы подробно разберем назначение, конструкцию и принцип их работы, а также рассмотрим их основные характеристики и детально разберем расчет и выбор электрических аппаратов защиты. Завершит этот цикл статей пошаговой алгоритм, в котором кратко, схематично и в логической последовательности будет рассмотрен полный алгоритм расчета и выбора автоматических выключателей и УЗО.

Чтобы не пропустить выход новых материалов по этой теме подписывайтесь на новостную рассылку, форма подписки внизу этой статьи.

Ну а в этой статье мы разберемся, что же такое автоматический выключатель, для чего предназначен, как он устроен и рассмотрим, как он работает.

Автоматический выключатель (или обычно просто «автомат») — это контактный коммутационный аппарат, который предназначен для включения и отключения (т.е. для коммутации) электрической цепи, защиты кабелей, проводов и потребителей (электрических приборов) от токов перегрузки и от токов короткого замыкания.

1) коммутацию цепи (позволяет включать и отключать конкретный участок электрической цепи);

2) обеспечивает защиту от токов перегрузки, отключая защищаемую цепь, когда в ней протекает ток, превышающий допустимый (например, при подключении в линию мощного прибора или приборов);

3) отключает от питающей сети защищаемую цепь, когда в ней возникают большие по значению токи короткого замыкания.

Таким образом, автоматы выполняют одновременно и функции защиты и функции управления.

По конструктивному исполнению выпускаются три основных типа автоматических выключателей:

— (применяются в промышленности в цепях с большими токами в тысячи ампер);

— (рассчитаны на большой диапазон рабочих токов от 16 до 1000 Ампер);

— , наиболее нам известные, к которым мы привыкли. Они широко применяются в быту, в наших домах и квартирах.

Модульными они называются потому, что их ширина стандартизирована и в зависимости от количества полюсов, кратна 17.5 мм, более подробно этот вопрос будет рассмотрен в отдельной статье.

Мы с вами будем рассматривать именно модульные автоматические выключатели и устройства защитного отключения.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя.

Рассматривая конструкцию УЗО, я говорил, что для исследования от заказчика достались также и автоматические выключатели, конструкцию которых мы сейчас рассмотрим.

Корпус автоматического выключателя изготавливается из диэлектрического материала. На передней панели нанесена торговая марка (брэнд) производителя, каталожный номер. Основные характеристики — номинал (в нашем случае номинальный ток 16 Ампер) и время токовая характеристика (у нашего образца С).

Также на передней поверхности указываются и другие параметры автоматического выключателя, о которых речь пойдет в отдельной статье.

На задней части имеется специальное крепление для монтажа на DIN-рейку и крепления на ней с помощью специальной защелки.

DIN-рейка — это металлическая рейка специальной формы, шириной 35 мм, предназначенная для крепления модульных устройств (автоматов, УЗО, различных реле, пускателей, клеммников и т.д.; выпускаются счетчики электроэнергии специально для установки на DIN-рейку). Для монтажа на рейку необходимо завести корпус автомата за верхнюю часть DIN-рейки и нажать на нижнюю часть автомата, чтобы фиксатор защелкнулся. Для снятия с DIN-рейки необходимо поддеть снизу фиксатор защелки и снять автомат.

Встречаются модульные устройства с тугими защелками, в этом случае при установке на DIN-рейку необходимо поддевать снизу защелку фиксатора, заводить автомат на рейку и потом отпускать защелку, либо защелкивать ее принудительно, надавливая на нее отверткой.

Корпус автоматического выключателя состоит из двух половинок, соединенных четырьмя заклепками. Чтобы разобрать корпус, необходимо высверлить заклепки и снять одну из половинок корпуса.

В результате получаем доступ к внутреннему механизму автоматического выключателя.

Итак, в конструкцию автоматического выключателя входят:

1 — верхняя винтовая клемма;

2 — нижняя винтовая клемма;

3 — неподвижный контакт;

4 — подвижный контакт;

5 — гибкий проводник;

6 — катушка электромагнитного расцепителя;

7 — сердечник электромагнитного расцепителя;

8 — механизм расцепителя;

9 — рукоятка управления;

10 — гибкий проводник;

11 — биметаллическая пластина теплового расцепителя;

12 — регулировочный винт теплового расцепителя;

13 — дугогасительная камера;

14 — отверстие для отвода газов;

15 — защелка фиксатора.

Поднимая укоятку управления вверх, автоматический выключатель подключается к защищаемой цепи, опустив рукоятку вниз — отключатся от нее .

епловой расцепитель, представляет собой биметаллическую пластину, которая нагревается проходящим через нее током, и если ток превышает заданное значение, пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепителя, отключая таким образом автоматический выключатель от защищаемой цепи.

лектромагнитный расцепитель — это соленоид, т.е. катушка с намотанной проволокой, а внутри сердечник с пружиной. При возникновении короткого замыкания ток в цепи очень быстро нарастает, в обмотке катушки электромагнитного расцепителя наводится магнитный поток, под воздействием наведенного магнитного потока перемещается сердечник, и, преодолевая усилие пружины, воздействует на механизм и отключает автомат.

Как работает автоматический выключатель?

режиме работы автоматического выключателя, когда рычаг управления взведен, электрический ток подается к автомату через питающий провод, подключенный к верхней клемме, далее ток проходит на неподвижный контакт, через него на подключенный к нему подвижный контакт, далее через гибкий проводник подается на катушку соленоида, после катушки по гибкому проводнику на биметаллическую пластину теплового расцепителя, от него на нижнюю винтовую клемму и далее в цепь подключенной нагрузки.

На рисунке показан автомат во включенном состоянии: рычаг управления поднят вверх, подвижный и неподвижный соединены.

возникает, когда ток в цепи, контролируемой автоматическим выключателем, начинает превышать номинальный ток автомата. Биметаллическая пластина теплового расцепителя начинает нагреваться проходящим через нее повышенным электрическим током, изгибается, и, если ток в цепи не уменьшается, пластина воздействует на механизм расцепления, и автоматический выключатель отключается, размыкая защищаемую цепь.

Для нагрева и изгибания биметаллической пластины требуется некоторое время. Время срабатывания зависит от величины проходящего через пластину тока, чем больше ток, тем меньше время срабатывания и может быть от нескольких секунд до часа. Минимальный ток срабатывания теплового расцепителя составляет 1,13-1,45 от номинального тока автомата (т.е. тепловой расцепитель начинает срабатывать при превышении номинального тока на 13-45%).

Автоматический выключатель — это устройство аналоговое, этим объясняется такой разброс параметров. Существуют технические сложности при его точной настройке. Ток срабатывания теплового расцепителя устанавливается на заводе регулировочным винтом 12. После того, как остынет биметаллическая пластина, автоматический выключатель готов к дальнейшему использованию.

Температура биметаллической пластины зависит от температуры окружающей среды: если автоматический выключатель установлен в помещении с высокой температурой воздуха, то тепловой расцепитель может сработать при меньшем токе, соответственно при низких температурах ток срабатывания теплового расцепителя может быть выше допустимого. Подробно этот вопрос смотрите в статье Почему в жару срабатывает автоматический выключатель?

Тепловой расцепитель срабатывает не сразу, а через какое-то время, давая возможность току перегрузки вернуться к своему нормальному значению. Если же в течение этого времени ток не снижается, тепловой расцепитель срабатывает, защищая цепь потребителей от перегрева, оплавления изоляции и возможного возгорания проводки.

К перегрузке может приводить подключение в линию мощных приборов, превышающих расчетную мощность защищаемой цепи. Например, при включении в линию очень мощного нагревателя или электроплиты с духовкой (с мощностью, превышающей расчетную мощность линии), или одновременно несколько мощных потребителей (электроплита, кондиционер, стиральная машина, бойлер, электрочайник и т.п.), либо большого количества одновременно включенных приборов.

ток в цепи мгновенно возрастает, наводимое в катушке по закону электромагнитной индукции магнитное поле перемещает сердечник соленоида, который приводит в действие механизм расцепителя и размыкает силовые контакты автоматического выключателя (т.е. подвижный и неподвижный контакты). Линия размыкается, позволяя снять с аварийной цепи питание и защитить от возгорания и разрушения сам автомат, электропроводку и замкнувший электроприбор.

Электромагнитный расцепитель срабатывает практически мгновенно (около 0,02с), в отличие от теплового, но при значительно больших значениях тока (от 3-х и более значений номинального тока), поэтому электропроводка не успевает нагреться до температуры плавления изоляции.

При размыкании контактов цепи, когда в ней проходит электрический ток, возникает электрическая дуга, и чем больше ток в цепи — тем дуга мощнее. Электрическая дуга вызывает эррозию и разрушение контактов. Чтобы защитить контакты автоматического выключателя от ее разрушающего действия, дуга, возникающая в момент размыкания контактов, направляется в (состоящую из параллельных пластин), где она дробится, затухает, охлаждается и исчезает. При горении дуги образуются газы, они отводятся наружу из корпуса автомата через специальное отверстие.

Итак, давайте резюмируем:

— автоматический выключатель позволяет коммутировать цепь (переводя рычаг управления вверх – автомат подключается к цепи; переводя рычаг вниз – автомат отключает питающую линию от цепи нагрузки);

— имеет встроенный тепловой расцепитель, который защищает линию нагрузки от токов перегрузки, он инерционен и срабатывает через некоторое время;

— имеет встроенный электромагнитный расцепитель, защищающий линию нагрузки от больших токов короткого замыкания и срабатывает почти мгновенно;

— содержит дугогасящую камеру, которая защищает силовые контакты от разрушительного действия электромагнитной дуги.

Конструкцию, назначение и принцип действия мы разобрали.

В следующей статье мы рассмотрим основные характеристики автоматического выключателя, которые необходимо знать при его выборе.

Смотрите Конструкция и принцип работы автоматического выключателя в видеоформате:

Полезные статьи по теме:

Автоматический выключатель — от чего защищает и как он устроен

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.

Можно сделать проще – при защелкивании фиксатора сильно нажать на его нижнюю часть отверткой.

Наглядно, зачем нужен автоматический выключатель, на видео:

Принцип действия автоматического выключателя

Теперь разберемся, как работает автомат защиты сети. Подключение его осуществляется подъемом вверх рукоятки управления. Чтобы отключить АВ от сети, рычаг опускают вниз.

Когда автомат защитный электрический функционирует в обычном режиме, то электрический ток при поднятой вверх рукоятке управления поступает к аппарату через подсоединенный к верхней клемме кабель питания. Поток электронов идет к неподвижному контакту, а от него – к подвижному.

Затем по гибкому проводнику ток поступает на соленоид электромагнитного расцепителя. С него по второму гибкому проводнику электричество идет к биметаллической пластине, входящей в тепловой расцепитель. Пройдя по пластине, поток электронов через нижнюю клемму уходит в подключенную сеть.

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.

Если воздух в помещении, где установлен аппарат, имеет высокую температуру, то пластина нагреется до отключающего предела быстрее, чем обычно, и может сработать даже при незначительном возрастании тока. И наоборот, если в доме холодно, нагревание пластинки будет происходить медленнее, и время до отключения цепи увеличится.

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.

Зачем нужен автоматический выключатель

Электричество — незримый помощник в нашей повседневной жизни. Мы привыкли к тому, что оно исправно служит человечеству вот уже больше 100 лет и совсем забыли, какую опасность оно может представлять при отсутствии надлежащего контроля над ним.

Автоматический выключатель, или просто «автомат» предназначен для контроля над током, протекающем через него.

Как бытовые, так и большинство промышленных потребителей подключают свои электроприемники к трехфазной промышленной сети с частотой 50 Гц с номинальным напряжением 380/220 Вольт. Причем бытовые электроприборы подключают обычно только к одной фазе с напряжением 220В, промышленные — к трем фазам 380В.

Модульные автоматы выпускаются сериями в одно-, двух-, трех- и четырехполюсном исполнении. Первые два типа используются в однофазных цепях, вторые два — в трехфазных. Особенность многополюсных автоматов в том, что они включают и отключают все свои полюса одновременно, что требуются согласно правил устройства электроустановок (ПУЭ).

При подключении электроприборов сопротивление в сети уменьшается, что вызывает увеличение тока. Причем чем мощнее электроприбор, тем больше уменьшается сопротивление и увеличивается ток. Когда проводники соединяются в обход нагрузки происходит короткое замыкание, так как ток ограничивает только сопротивление проводников. Ток нагревает проводники, по которым он течет, поэтому неконтролируемое увеличение тока приведет к перегреву проводников и их дальнейшему возгоранию.

Автоматический выключатель при возникновении опасного режима размыкает свои контакты, отключая участок сети с повышенным потреблением тока, тем самым спасая электропроводку от повреждения. Однако не каждый автоматический выключатель способен эффективно защитить вашу электропроводку, он обязательно должен иметь определенный набор характеристик.

Рассмотрим конструкцию модульных автоматических выключателей, устанавливаемых в щитки на стандартную 35 мм DIN-рейку.

Автомат состоит из десятка миниатюрных деталей, которые собираются в узлы.

Механизма свободного расцепления (1), который позволяет сделать независимым положение рукоятки управления (2) и главных контактов (3). Такой механизм позволит автоматически отключить автомат, даже если ручка управления удерживается во включенном положении
Теплового расцепителя (4), представляющем собой биметаллическую пластину, которая при нагреве током изгибается и вызывает отключение автомата с выдержкой времени. Этот расцепитель предназначен для защиты электропроводки от длительной перегрузки и характеризуется время-токовой характеристикой
Электромагнитного расцепителя (5), представляющего собой катушку с подвижным сердечником внутри. При протекании тока сверх заданной величины происходит втягивание сердечника и мгновенное отключение аппарата. Этот расцепитель предназначен для защиты от короткого замыкания, которое должно быть отключено как можно быстрее;
Дугогасительной системы (6), куда отводится дуга при отключении тока нагрузки или короткого замыкания, разбивается на множество маленьких дуг и гаснет
Клеммных зажимов (7) для присоединения проводников
Немаловажным является наличие указательного флажка (8), который покажет положение контактной группы — зеленый флажок означает, что аппарат отключен, красный флажок означает что аппарат включен

Например, при включении аппарата на короткое замыкание и удержании рукоятки во включенном положении, флажок будет зеленого цвета, что будет сигнализировать об аварийном отключении аппарата.

Все внутренние компоненты модульных автоматов заранее настраиваются на определенные параметры и проверяются на заводе-изготовителе. Они указаны на лицевой стороне устройства.

В следующей статье мы расскажем по каким характеристикам нужно выбирать автоматический выключатель, чтобы ваша электропроводка была надежно защищена от КЗ и перегрузки, а вы — от поражения электрическим током.

Автоматические выключатели

В данной статье мы рассмотрим следующие вопросы:

Что такое автоматический выключатель?
Устройство и принцип работы автоматического выключателя.
Маркировка и характеристики автоматических выключателей.
Выбор автоматического выключателя.

1. Что такое автоматический выключатель?

Автоматический выключатель (автомат) — это коммутационный аппарат предназначенный для защиты электрической сети от сверхтоков, т.е. от коротких замыканий и перегрузок.

Определение «коммутационный» означает, что данный аппарат может включать и отключать электрические цепи, другими словами производить их коммутацию.

Автоматические выключатели бывают с электромагнитным расцепителем защищающим электрическую цепь от короткого замыкания и комбинированным расцепителем — когда дополнительно с электромагнитным расцепителем применяется тепловой расцепитель защищающий цепь от перегрузки.

Примечание: В соответствии с требованиями ПУЭ бытовые электросети должны быть защищены как от коротких замыканий, так и от перегрузки, поэтому для защиты домашней электропроводки следует применять автоматы именно с комбинированным расцепителем.

Автоматические выключатели делятся на однополюсные (применяются в однофазных сетях), двухполюсные (применяются в однофазных и двухфазных сетях) и трехполюсные (применяются в трехфазных сетях), так же бывают четырехполюсные автоматические выключатели (могут применяться в трехфазных сетях с системой заземления TN-S).

Устройство и принцип работы автоматического выключателя.

На рисунке ниже представлено устройство автоматического выключателя с комбинированным расцепителем, т.е. имеющий и электромагнитный и тепловой расцепитель.

1,2 — соответственно нижняя и верхняя винтовые клеммы для подключения провода

3 — подвижный контакт; 4 — дугогасительная камера; 5 — гибкий проводник (применяется для соединения подвижных частей автоматического выключателя); 6 — катушка электромагнитного расцепителя; 7 — сердечник электромагнитного расцепителя; 8 — тепловой расцепитель (биметалли́ческая пласти́на); 9 — механизм расцепителя; 10 — рукоятка управления; 11 — фиксатор (для крепления автомата на DIN-рейке).

Синими стрелками на рисунке показано направление протекания тока через автоматический выключатель.

Основными элементами автоматического выключателя являются электромагнитный и тепловой расцепители:

Электромагнитный расцепитель обеспечивает защиту электрической цепи от токов короткого замыкания. Он представляет из себя катушку (6) с находящимся в ее центре сердечником (7) который установлен на специальной пружине, ток в нормальном режиме работы проходя по катушке согласно закону электромагнитной индукции создает электромагнитное поле которое притягивает сердечник внутрь катушки, однако силы этого электромагнитного поля не хватает что бы преодолеть сопротивление пружины на которой установлен сердечник.

При коротком замыкании ток в электрической цепи мгновенно возрастает до величины в несколько раз превышающей номинальный ток автоматического выключателя, этот ток короткого замыкания проходя по катушке электромагнитного расцепителя увеличивает электромагнитное поле воздействующее на сердечник до такой величины, что его силы втягивания хватает на то что бы преодолеть сопротивление пружины, перемещаясь внутрь катушки сердечник размыкает подвижный контакт автоматического выключателя обесточивая цепь:

При коротком замыкании (т.е. при мгновенном возрастании тока в несколько раз) электромагнитный расцепитель отключает электрическую цепь за доли секунды.

Тепловой расцепитель обеспечивает защиту электрической цепи от токов перегрузки. Перегрузка может возникнуть при включении в сеть электрооборудования общей мощностью превышающей допустимую нагрузку данной сети, что в свою очередь может привести к перегреву проводов разрушению изоляции электропроводки и выходу ее из строя.

Тепловой расцепитель представляет из себя биметаллическую пластину (8). Биметаллическая пластина — эта пластина спаянная из двух пластин различных металлов (металл «А» и металл «В» на рисунке ниже) имеющих разный коэффициент расширения при нагреве.

При прохождении по биметаллической пластине тока превышающего номинальный ток автоматического выключателя пластина начинает нагреваться, при этом металл «B» имеет больший коэффициент расширения при нагреве, т.е. при нагреве он расширяется быстрее чем металл «A», что приводит к искривлению биметаллической пластины, искривляясь она воздействует на механизм расцепителя (9), который размыкает подвижный контакт (3).

Время срабатывания теплового расцепителя зависит от величины превышения тока электросети номинального тока автомата, чем больше это превышение тем быстрее сработает расцепитель.

Как правило тепловой расцепитель срабатывает при токах в 1,13-1,45 раз превышающих номинальный ток автоматического выключателя, при этом при токе превышающем номинальный в 1,45 раза тепловой расцепитель отключит автомат через 45мин — 1 час.

Время срабатывания автоматических выключателей определяется по их время-токовым характеристикам (ВТХ)

При любом отключении автоматического выключателя под нагрузкой на подвижном контакте (3) образуется электрическая дуга которая оказывает разрушающее воздействие на сам контакт, причем чем выше отключаемый ток, тем мощнее электрическая дуга и тем большее ее разрушающее возде йствие. Для сведения к минимуму ущерба от электрической дуги в автоматическом выключателе она направляется в дугогасительную камеру (4), которая состоит из отдельных, параллельно установленных пластин, попадая между этих пластин электрическая дуга дробится и затухает.

3. Маркировка и характеристики автоматических выключателей.

ВА47-29 — тип и серия автоматического выключателя

Номинальный ток — максимальный ток электрической сети при котором автоматический выключатель способен длительно работать без аварийного отключения цепи.

Номинальное напряжение — максимальное напряжение сети на которое рассчитан автоматический выключатель.

ПКС — предельная отключающая способность автоматического выключателя. Данная цифра показывает максимальный ток короткого замыкания который способен отключить данный автоматический выключатель сохранив при этом свою работоспособность.

В нашем случае ПКС указан 4500 А (Ампер), это значит что при токе короткого замыкания (к.з.) меньшем, либо равном 4500 А автоматический выключатель способен разомкнуть электрическую и остаться в исправном состоянии, в случае если ток к.з. превысит данную цифру возникает возможность оплавления подвижных контактов автомата и их привариванию друг к другу.

Характеристика срабатывания — определяет диапазон срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя.

Например в нашем случае представлен автомат с характеристикой «C» его диапазон срабатывания от 5·Iн до 10·Iн включительно. (Iн— номинальный ток автомата), т.е. от 5*32=160А до 10*32+320, это значит что наш автомат обеспечит мгновенное отключение цепи уже при токах 160 — 320 А.

Характеристика срабатывания является одним из параметров время-токовых характеристик автоматических выключателей подробнее о которых читайте в статье: «Время-токовые характеристики (ВТХ) автоматических выключателей»

Примечание:

Стандартными характеристиками срабатывания (предусмотренными ГОСТ Р 50345-2010) являются характеристики «B», «C» и «D»;
Область применения указана в таблице согласно установившейся практике, однако она может быть иной в зависимости от индивидуальных параметров конкретных электрических сетей.

4. Выбор автоматического выключателя

Полную методику расчета и выбора автоматических выключателей читайте в статье: «Расчет электрической сети и выбор аппаратов защиты»

Выбор автомата осуществляется по следующим критериям:

— По количеству полюсов: одно- и двухполюсные применяются для однофазной сети, трех- и четырехполюсные — в трехфазной сети.

— По номинальному напряжению: Номинальное напряжение автоматического выключателя должно быть больше либо равно номинальному напряжению защищаемой им цепи:

Uном. АВ⩾ Uном. сети

— По номинальному току: Определить необходимый номинальный ток автоматического выключателя можно одним из четырех следующих способов:

Рассчитать самостоятельно по методике приведенной в статье: «Расчет электрической сети и выбор аппаратов защиты«

— Выбираем характеристику срабатывания: зачастую характеристику срабатывания автоматического выключателя выбирают исходя из назначения защищаемой им сети (согласно таблице характеристик срабатывания выше) однако автомат выбранный таким образом может не обеспечить своевременное отключение цепи при коротком замыкании, характеристику срабатывания необходимо определять по методике приведенной здесь.

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

Автоматический выключатель — принцип работы простыми словами

Автоматический выключатель — что это, для чего необходим и где применяется. Разберем на простом и понятном языке.

Автоматический выключатель, в простонародии «автомат», по сути является продвинутым аналогом обычного предохранителя, на подобии тех, что применяются в автомобилях.
Если обычный предохранитель является одноразовым, то автомат многоразовым

В случае короткого замыкания (КЗ), обычный предохранитель подлежит замене, ввиду того, что в нём перегорает тонкая нить, которая имеет определенную пропускную способность тока в амперах.
В то же время, автоматический выключатель внутри устроен сложнее, при этом он защищает по двум параметрам:
1. При токе перегрузки линии (с учётом поправочных коэффициентов)
2. При коротком замыкании.

Однако среди тех, кто впервые столкнулся с электрикой при строительстве или ремонте дома или квартиры, существует заблуждение — что для полноценной защиты проводки достаточно лишь автоматических выключателей.
На самом деле, для полноценной защиты жилья, в щите, вместе с автоматами устанавливаются ВДТ (ошибочно называемые УЗО), реле напряжения, УЗИП и другие устройства.

Резюмируем.

Автоматический выключатель защищает только кабель.
Для защиты человека и бытовой техники применяются другие устройства.

Выбор номинала автомата исходит из сечения кабеля на линии.

В каждом щите должны быть установлены автоматы, с правильно подобранными номиналами.

Если начал срабатывать автомат — скорее всего на линии КЗ, либо она перегружена.

Также причиной отключения автомата в редких случаях, может быть пусковой ток электродвигателя, компрессора или стабилизатора, но это бывает при неправильно подобранной характеристики автоматического выключателя.

Другие публикации от Sergey Popov

Бюджетный щит для 3-х комнатной квартиры 0
А как у тебя? Рассказываю о качественном заземлении и щите учета в моем доме 0
«Да здравствует безопасность!». Или ремонт электропроводки в квартире 20 века 0

3 Комментария 3

Alexey_Spb
30 марта 2020, 03:09

Спасибо за статью, тем более что давно по части электрики никто не писал. Но чтобы сделать ее более качественной, предлагаю вам внести исправления:

Автоматический выключатель защищает только кабель.

Не знаю откуда это пошло… Автомат срабатывает при заданном превышении тока в линии, не важно, чем в линии оно вызвано. То есть по сути он защищает и кабель, и нагрузку.

При том что существует ряд аварийных состояний кабеля, от которых автомат не защищает вообще.

Для защиты человека и бытовой техники применяются другие устройства.

Это тоже не соответствует действительности. В сетях TN-C-S и TN-S именно автоматический выключатель является основным средством защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении.

Которая обеспечивается тем, что в электроприборах класса защиты I от поражения электрическим током в таких сетях замыкание фазы на корпус означает короткое замыкание, что приводит к срабатыванию автомата.

Выключатели дифференциального тока (УЗО/ и диф. составляющая в дифах) являются дополнительным средством. Важным, очень важным, но все же дополнительным.

Выбор номинала автомата исходит из сечения кабеля на линии.

Рассмотрим абстрактный пример..

Если я подключу только вентилятор 15 Вт в конце линии, выполненной кабелем с жилами 10 мм2, мне номинал автомата следует выбрать 50 ампер, верно?

Кабель должен соответствовать номиналу автомата (хотя тут все же есть интересные моменты), но автомат не выбирается по сечению кабеля.

Рассчитывается нагрузка, из нее — автомат, из автомата кабель.

В каждом щите должны быть установлены автоматы, с правильно подобранными номиналами.

Насчет правильно подобранных номиналов верно, а вот насчет «каждого щита» я бы поспорил.

Если иметь в виду распределительные силовые щиты класса 0,4 кВ — то да. Просто ими все понятие «щиты», мягко говоря, не ограничивается.

Если начал срабатывать автомат — скорее всего на линии КЗ, либо она перегружена.

Так же есть вариант что автомат неисправен… Я многократно был свидетелем спонтанного отключения изделий EKF С50 (!) от малой нагрузки, например, перфоратора SDS+ 800 Вт при исправном перфораторе.

В данном случае очевидно что пусковой ток ни причем, имеет место брак автомата.

Sergey Popov
30 марта 2020, 09:13 ответил на комментарий Alexey_Spb

Abrikos
6 мая 2020, 13:12

Каким бы не был богатым опыт специалиста, и как бы он не был уверен в себе, иногда ему нужно посоветоваться с кем-то. Общение на просторах интернет-сети уже давно стало привычным нам. Разнообразные пользователи сети – будь то профессионал или много знающий любитель – могут выставить в сеть лайфхаки (простые полезные советы на разные темы), которые могут быть с пользой применены для вашего дома.

Какие плюсы пользования ресурсами форума?

Постоянный поток интересной информации о новых идеях построек.
Простые и полезные советы для строительства.
Возможность общения с интересными людьми, опытными мастерами своего дела.
Рекомендации о выборе инструмента или материалов.
Также приятным плюсом является отсутствие рекламы, ведь пользователи такие же потребители, как и вы сами.

На нашем форуме размещены все свежие новости строительства, ведь наши специалисты всегда держат руку на пульсе событий строительства. У нас вы найдете полезную информацию для эксплуатации помещения, инвентаря и так далее. Многие считают полезным делать для дома больше своими руками, ведь это и полезно для здоровья, выгодно экономически, и предоставляет некий моральный комфорт. И возникает логичный вопрос: «Как самому сделать?» Ответы можно получить, полистав наш сайт. Именно после посещения этого форума вы ощутите полностью все плюсы. На этом интернет-ресурсе вы найдете сведения для обустройства дачи своими руками. Но многие из тех рекомендаций можно будет учесть и при обустройстве квартиры. Для осуществления бытовых проектов разного масштаба нужен инвентарь. Для общей консультации посетителей сайта создается обзор инструментов, где информация подана просто и доступно.

Источник: gk-rosenergo.ru