Типы автоматов электрических где применяются. Виды и типы автоматических выключателей

Электричество очень полезное и вместе с тем опасное изобретение. Помимо прямого воздействия тока на человека, существует еще и большая вероятность возгорания при несоблюдении подключения электропроводки. Объясняется это тем, что электрический ток, проходя через проводник, нагревает его, и особенно высокие температуры возникают в местах с плохим контактом или же при коротком замыкании. Для предотвращения таких ситуаций применяются автоматы.

Что такое

Это специально сконструированные аппараты, основная задача которых — защита проводки от оплавления. В целом автоматы не спасут от поражения электрическим током и не защитят технику. Они созданы для предотвращения перегрева.

Методика их работы основана на размыкании электрической цепи в нескольких случаях:

• короткое замыкание;
• превышение силы тока, текущей по проводнику для этого не предназначенного.

Как правило, автомат устанавливается на вводе, то есть защищает следующий за ним участок цепи. Так как для разведения к различным типам устройств применяется разная проводка, то, значит, и приборы защиты должны уметь срабатывать при разных токах.

С виду может показаться, что достаточно установить просто самый мощный автомат и нет проблем. Однако, это не так. Ток большой силы, на который не сработал может перегреть проводку и, как следствие, стать причиной пожара.

Установка автоматов малой мощности будет каждый раз разрывать цепь, как только к сети будут подключены два или более мощных потребителя.

Из чего состоит автомат?

Обычный автомат состоит из следующих элементов:

• Ручка взвода. С помощью неё можно произвести включение автомата после его срабатывания или же отключить, чтобы обесточить цепь.
• Механизм включения.
• Контакты. Обеспечивают соединение и разрыв цепи.
• Клеммы. Подключаются к защищаемой сети.
• Механизм, срабатывающий по условию. Например, биметаллическая тепловая пластина.
• Во многих моделях может присутствовать регулировочный винт, для корректировки номинального значения силы тока.
• Дугогасительный механизм. Присутствует на каждом из полюсов прибора. Представляет собой небольшую камеру, в которой размещены омедненные пластины. На них дуга гасится и сходит на нет.

В зависимости от производителя, модели и назначения, автоматы могут оснащаться дополнительными механизмами и устройствами.

Устройство механизма отключения

В автоматах имеется элемент, производящий разрыв электрической цепи при критических значениях тока. Их принцип работы может быть основан на разных технологиях:

• Электромагнитные приборы. Отличаются большой скоростью реакции на короткое замыкание. При действии токов недопустимой величины срабатывает катушка с сердечником, который, в свою очередь, отключает цепь.
• Тепловые. Основной элемент такого механизма — биметаллическая пластина, которая начинает деформироваться под нагрузкой токов большой силы. Выгибаясь, оказывает физическое воздействие на элемент, разрывающий цепь. Примерно по такой же схеме работает электрический чайник, который способен отключаться сам при закипании воды в нем.
• Существуют также и полупроводниковые системы размыкания цепи. Но в бытовых сетях используются они крайне редко.

по значениям тока

Различаются приборы по характеру срабатывания на излишне высокое значение тока. Существуют 3 наиболее популярных типа автоматов — B, C, D. Каждая литера означает коэффициент чувствительности прибора. Например, автомат типа D имеет значение от 10 до 20 xln. Как это понимать? Очень просто — чтобы понять диапазон, при котором способен сработать автомат, нужно умножить цифру рядом с литерой на значение. То есть прибор с маркировкой D30 будет отключаться при 30*10...30*20 или от 300 А до 600 А. Но такие автоматы используются в основном в местах с потребителями, которые имеют большие пусковые токи, например, электродвигатели.

Автомат типа B имеет значение от 3 до 5 xln. Стало быть, маркировка B16 означает срабатывание при токах от 48 до 80А.

Но самый распространённый тип автоматов — С. Используется практически в каждом доме. Его характеристики — от 5 до 10 xln.

Условные обозначения

Разные типы автоматов маркируются по-своему для быстрой идентификации и выбора нужного для конкретной цепи или её участка. Как правило, все производители придерживаются одного механизма, который позволяет унифицировать изделия под многие отрасли и регионы. Разберём подробнее нанесённые на автомат знаки и цифры:

• Бренд. Обычно в верхней части автомата ставится логотип производителя. Практически все они стилизованы определенным образом и имеют свой фирменный цвет, поэтому выбрать изделие своей любимой компании будет несложно.
• Окошко индикатора. Показывает текущее состояние контактов. Если возникла неисправность в автомате, то по нему можно определить есть ли напряжение в сети.
• Тип автомата. Как уже описывалось выше, означает характеристику отключения при токах, значительно превышающих номинальный. Чаще в быту используются C и чуть реже B. Отличия типов электрических автоматов B и C не так существенны;
• Номинальный ток. Показывает значение силы тока, который может выдержать длительную нагрузку.
• Номинальное напряжение. Очень часто данный показатель имеет два значения, написанных через «слэш». Первый — для однофазной сети, второй — для трехфазной. Как правило, в России используется напряжение в 220 В.
• Предельный ток выключения. Означает максимально допустимый ток короткого замыкания, при котором автомат отключится без выхода из строя.
• Класс токоограничения. Выражается в одной цифре или же отсутствует совсем. В последнем случае принято считать номер класса 1. Данная характеристика означает время, на которое ограничивается ток короткого замыкания.
• Схема. На автомате можно встретить даже схему подключения контактов с их обозначениями. Находится она практически всегда в верхней правой части.

Таким образом, взглянув на фронтальную часть автомата, можно сразу установить, к какому типа тока он предназначен и на что способен.

Какой выбрать?

При выборе защитного прибора все же одной из главных характеристик считается именно номинальный ток. Для этого нужно определить, какую силу тока требует совокупность всех устройств потребителей в доме.

А так как электричество течёт по проводам, то от его сечения зависит необходимая для нагревания сила тока.

Наличие полюсов также играет немаловажную роль. Чаще всего применяется такая практика:

• Один полюс. Цепи с приборами освещения и розетками, к которым будут подключаться простые приборы.
• Два полюса. Применяется для защиты проводки, проведённой к электроплитам, стиральным машинкам, отопительным приборам, водонагревателям. Также может устанавливаться в качестве защиты между щитом и помещением.
• Три полюса. Используется преимущественно в трехфазных цепях. Это актуально для промышленных или же околопромышленных помещений. Небольшие мастерские, производства и им подобные.

Тактика установки автоматов происходит от большего к меньшему. То есть сначала монтируется, например, двухполюсной, затем однополюсной. Далее идут устройства с мощностью, уменьшающейся на каждом шаге.

• При выборе стоит ориентироваться не на электроприборы, а на проводку, так как именно её будут защищать автоматические выключатели. Если она старая, то рекомендуется заменить её, чтобы можно было использовать наиболее оптимальный вариант автомата.
• Для таких помещений, как гараж, или на время проведения ремонтных работ стоит выбрать автомат с номинальным током побольше, так как различные станки или сварочные аппараты имеют довольно большие показатели силы тока.
• Имеет смысл комплектовать весь набор защитных механизмов от одного и того же производителя. Это поможет избежать несоответствия номинальных токов между приборами.
• Приобретать автоматы лучше в специализированных магазинах. Так можно избежать покупки некачественной подделки, которая может привести к плачевным последствиям.

Заключение

Какой бы простой ни казалась разводка цепи по помещению, всегда нужно помнить о безопасности. Использование автоматов в значительной степени помогает избежать перегрева и, как следствие, её возгорания.

Автоматические выключатели совсем не похожи на обычные, которые устанавливаются в каждой комнате для включения и выключения света (рис. 1). Их задача несколько другая. Автоматические выключатели устанавливаются в распределительных щитах и служат для предохранения цепи от скачков напряжения и непериодического отключения энергии на определенных участках электросети.

Рис. 1.

Автоматы , как их чаще называют, устанавливаются на входе в дом или квартиру и располагаются в специальных боксах, металлических или пластиковых (рис. 2).

Рис. 2. Распределительный щит с автоматами

Существует множество разновидностей автоматических выключателей. Некоторые из них служат лишь в качестве выключателей цепи и предохранения сети от перегрузки. Таковы, например, старые автоматические выключатели типа АЕ в черном карболитовом корпусе (рис. 3).

Рис. 3. Автоматический выключатель серии АЕ

В большинстве старых щитков в подъездах жилых домов стоят именно такие. Впрочем, они вполне надежны и эксплуатируются до сих пор.
Современные вариации допускают дополнительные функции, например защиту от токов пониженной нагрузки.

По времени срабатывания на недопустимое напряжение автоматы делятся на 3 вида: селективные, нормальные и быстродействующие. Время срабатывания нормального автомата колеблется от 0,02 до 0,1 с. В селективных автоматических выключателях это время такое же. Быстродействующие автоматические выключатели работают проворнее - у них данная величина составляет всего 0,005 с.

Все автоматические выключатели заключены в пластиковый небьющийся корпус со специальным креплением (планкой или рейкой) на задней плоскости. Устанавливать автомат на такое крепление очень легко - достаточно вставить его на рейку до щелчка. Снять можно при помощи отвертки, слегка потянув за специальное ушко сверху автоматического выключателя. Это существенно облегчает задачу по установке автомата в шкафу (рис. 4).

Рис. 4.

Внутри корпуса располагается «начинка» автомата, его главные предохранительные устройства, которых может быть 2 (рис. 5).

Рис. 5. Внутреннее

Речь идет об электромагнитном и тепловом расцепителях - своеобразных механизмах автоматического прерывания цепи. Биметаллическая пластина при нагревании проходящим через нее током недопустимо высокого значения распрямляется и размыкает контакты - это тепловой расцепитель. По времени срабатывания он самый медленный.

Электромагнитный расцепитель работает по правилу «мертвой руки». Катушка, находящаяся в центре автомата, непрерывно поддерживается на месте стабильным напряжением. Стоит ему выскочить за номинальные пределы, как катушка буквально выскакивает со своего места, разрывая цепь. Такой способ разрыва цепи самый быстрый.
У всех автоматических выключателей есть контакты для присоединения подходящих и отходящих проводов (рис. 6).

Рис. 6. Провода подсоединяются к контактам автоматического выключателя при помощи винтовых зажимов

Автоматы различают по степени чувствительности к срабатыванию отключения. В стандартных наиболее распространенных моделях чаще всего применяются автоматические выключатели с пороговым значением, примерно равным 140 % от номинального. При повышении напряжения в полтора раза срабатывает электромагнитный (быстрый) расцепитель. При незначительном превышении номинального напряжения работает тепловой расцепитель. Процесс отключения при этом может растянуться на часы, что сильно зависит от температуры внешней среды. Однако автомат среагирует на изменение напряжения в любом случае.

Автоматические выключатели различают 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 (рис. 7 и 8). Автоматы бывают одно-, двух-, трех- и четырехполюсными (это касается бытового применения).

Рис. 7. в пластиковом боксе в выключенном состоянии

Рис. 8. : все линии срабатывают одновременно при отключении, они соединены вместе при помощи одной перемычки рычага

У автоматического выключателя есть различия по другим показателям. Они отличаются по пороговой силе тока, которую пропускают через себя. Чтобы автомат мог сработать и в аварийной ситуации отключить электросеть, он должен быть настроен на определенный порог чувствительности. Такую настройку производит изготовитель, поэтому на автомате сразу пишут числовое значение данного порога. Для бытовых нужд используют автоматы с показателями 6,3, 10, 16, 25, 32, 40, 63, 100 и 160 А (рис. 9). Есть автоматы со значениями и 1000, и 2600 А, но в быту они не используются. Эти цифры означают суммарную мощность всех потребителей электрического тока, которые будут подключаться к цепи, «охраняемой» автоматом.
Чувствительность автомата необходимо рассчитывать не только по суммарной мощности предполагаемых энергопотребителей, но и проводке, и электромонтажным изделиям - розеткам и выключателям.
В таблице 1 представлена типология автоматов. 

Таблица 1. Типы автоматов

Таблица 2. Двухжильный проложенный в коробе медный кабель

Таблица 3. Двухжильный проложенный в коробе медный провод

Максимальный длительный ток кабеля принят для температуры жил +65 и воздуха +25 °C. Количество одновременно прокладываемых проводников - до 4. Ряд автоматов: 0,5 A, 1 A, 2 A, 3 A, 4 A, 6 A, 10 A, 13 A, 16 A, 20 A, 25 A, 32 A, 40 A, 50 A и 63 A. Данные табл. 3 подходят и для трехжильного кабеля. В этом случае третья жила должна быть проводом защитного заземления или зануления.

Рис. 9. Ряд из однополюсных автоматов на 16 А. Допустим, за отдельный участок в квартире, например кухню, у нас отвечает один автомат на 6,3 А (бывает и такое - электрики пошутили). По известной формуле Ватт = Вольт х Ампер вычисляем, сколько приборов (и каких) может питаться от нашей сети. Получается, что это значение равно 1386 Вт, поскольку напряжение по умолчанию 220 В. Значит, на такой кухне нельзя включить даже мощный чайник, не говоря уже о холодильнике или электроплите - автомат сработает мгновенно и не даст недопустимому, на его взгляд, току проходить на подконтрольную территорию. В данном случае надо срочно менять автоматический выключатель на 25 или даже 32 А.

Современное электроснабжение частных домов и квартир не рекомендуют делать без защитных автоматов. Они обеспечивают безопасность и гарантируют длительный срок службы проводки. Про выбор автомата защиты и будем говорить в этой статье.

Основная задача автоматического выключателя — защитить проводку от перегрева и изоляцию от плавления. И делает он это путем отключения электропитания в те моменты, когда проводник нагревается до критических температур из-за подключения нагрузки чрезмерно большой мощности. Вторая задача пакетника — отключение линии при токах КЗ (короткого замыкания). Цель та же — сберечь проводку от разрушения.

Своевременное отключение питания при проблемах очень важно, так как предотвращает порчу проводки и пожар. Потому выбор автомата защиты — ответственная задача. Выбирать надо по правилам, а не по принципу «чтобы реже отключалось». Этот способ может привести к пожару. Вообще, выбор автомата защиты проводят по трем параметрам:

• номинал;
• отключающая способность (ток отсечки);
• тип электромагнитного расщепителя (время-токовая характеристика).

Каждый параметр важен и подбирается в зависимости от нагрузки, подключенной к конкретной линии, расположению электропроводки относительно распределительных подстанций.

Виды автоматических выключателей

Автоматы защиты выпускают для однофазных и трехфазных цепей. Для однофазной сети есть два типа пакетников — однополюсные и двухполюсные. К однополюсным подключается только фазный провод и, при срабатывании, отключается только фаза. Такие автоматы рекомендуют ставить в домах и квартирах в помещениях с нормальными условиями эксплуатации. Обычно они устанавливаются на линии освещения, розеточные группы, которые находятся в жилых комнатах, коридорах, кухнях.

Автоматические выключатели — однополюсный, двухполюсный и трехполюсный

На двухполюсные автоматические выключатели заводят и фазный и нулевой провод. Он разрывает обе цепи. Степень защиты тут намного выше так как отключение полное, а не частичное. Такой автомат обеспечит безопасность даже если при аварии напряжение попало на нулевой проводник. Двухполюсные автоматы рекомендуют ставить на выделенные линии, к которым подключена мощная бытовая техника. Также их ставят на помещения со сложными условиями эксплуатации. К ним относится ванная, бассейн, баня.

Для трехфазных сетей используются трехполюсные и двухполюсные автоматические выключатели. На трехполюсные заводят все три фазы. Соответственно, отключают они все одновременно. Такие пакетники ставят на вводе в дом или квартиру, а также на линии, к которым подключены трехфазные потребители — варочная панель, духовой шкаф и другая подобная техника. Для этих же потребителей можно установить четырехполюсные автоматические выключатели. Они также будут отключать и нулевой провод.

На другие линии электропитания, на которых используется одна из фаз, ставятся двухполюсные пакетники. Одновременное отключение фазы и нуля — более предпочтительно. И только на линии освещения можно установить однополюсники.

Выбор автомата защиты по току нагрузки

При планировании электропроводки основное задание — правильно выбрать номинал автоматического выключателя. При прохождении тока через проводник он начинает греться. Чем больший ток проходит по проводнику одного и того же сечения, тем больше выделяется тепла. Задача автоматического выключателя — отключить питание до того момента, когда потребляемый ток станет выше, чем это допустимо. Потому номинал автомата защиты должен быть меньше, чем допустимы ток проводки.

Номиналы автоматических выключателей стандартизованы: 6 А, 10 А, 16 А, 20 А, 25 А, 32 А, 40 А, 50 А и 63 А. На практике шести и десяти амперные варианты уже практически нигде не используются — техники в наших домах становится все больше и линии малого сечения не справляются с нагрузкой.

Выбор номинала

Выбирают автоматический выключатель не по нагрузке, не по мощности подключенных приборов или по току. Эти параметры учитываются при выборе сечения проводника. А выбор автомата защиты делают в зависимости от сечения проводников. Есть специальная таблица, в которой указаны допустимые токи нагрузки и рекомендованный номинал автомата защиты. Пользоваться таблицей просто: находите нужное сечение, в этой строке ищите номинал автомата защиты. Все.

Как все работает

Глядя на таблицу возникает вопрос: почему номинал автомата настолько меньше предельно допустимой токовой нагрузки. Ответ в механике работы автоматического выключателя. Он отключается только тогда, когда ток в цепи на 13% превышает ток срабатывания.

Например, автомат на 10 А сработает тогда когда сила тока в цепи будет 16 А + 13% (2,08 А) = 18,08 А. То есть, остается небольшой зазор до величины допустимой нагрузки. Этот зазор необходим, чтобы обеспечить целостность изоляции.

Современная система электроснабжения дома или квартиры не обходится без автоматических выключателей

Что будет, если на провод сечением 1,5 мм2 поставить автомат на 16 А. Ведь его номинал ниже допустимого тока нагрузки? Давайте считать. Ток, при котором пакетник сработает — 25 А + 3,25 А (13%) = 28,25 А. Он выше чем допустимы длительный ток нагрузки. Да, отключаться он будет редко, но через некоторое время изоляция расплавится и проводку придется менять. Потому выбор автомата защиты лучше производить по этой таблице, а никак не по длительно допустимому току.

Выбор по нагрузке

Если линия электропитания проложена с запасом по мощности, а нагрузка на ней далека от предельной можно поставить автомат с более низким номиналом. В этом случае он будет защищать не столько линию от перегрева, сколько технику от токов КЗ.

Выбор автомата защиты по мощности нагрузки — неправильная идея

Выбор номинала автомата защиты в этом случае также можно сделать по той же таблице. Только за отправную точку берем мощность нагрузки. Но еще раз повторимся. Это в том случае, если параметры линии выдерживают намного большую нагрузку чем существует.

Вид электромагнитного расщепителя (кривая отключения)

Следующий параметр, по которому производят выбор автомата защиты — вид электромагнитного расщепителя. Он отвечает за задержку, которая возникает при срабатывании. Она необходима чтобы избежать ложных отключений во время старта моторов различного оборудования.

При включении мотора холодильника, посудомоечной или стиральной машинки, ток в цепи кратковременно возрастает. Это явление называют пусковыми токами, а превышать рабочее потребление они могут в 10-12 раз, но длятся очень недолго. Такое кратковременное повышение вреда не наносит. Так вот, электромагнитный расщепитель должен иметь задержку, которая позволяет игнорировать эти пусковые токи. Отображается эта характеристика латинскими буквами B, C, D. Эта буква ставится перед номиналом автомата защиты (ми фото). Выбор автомата защиты по этому признаку несложен. Надо только знать характер планируемой нагрузки:

Собственно, выбор автоматического выключателя в данном случае прост. На линии освещения достаточно установить автоматы категории B, на остальные можно ставить C.

Выбираем степень защиты от токов КЗ (ток отсечки)

Вторая функция защитного автоматического выключателя — отключать питание при появлении сверх токов, которые возникают при коротком замыкании (КЗ). Автоматы защиты рассчитаны на разные величины этих токов, а характеристика, которая ее отображает — отключающая способность или ток отсечки. Она показывает, при каком токе КЗ автомат все еще останется в рабочем состоянии. Дело в том, что срабатывает пакетник не моментально, ведь существует задержка срабатывания для игнорирования пусковых перегрузок. Во время этой задержки контакты могут оплавиться и устройство окажется неработоспособным. Так вот, ток отсечки или отключающая способность показывает, какой ток могут вынести контакты без ущерба работоспособности.

В бытовой электросети применяются защитные автоматы с тремя степенями защиты от токов КЗ: 4500 А, 6000 А, 10000 А. На корпусе прибора эти цифры проставляются в рамочке чуть ниже номинала автомата. По цене разница довольно ощутима, но это оправдано — в более «стойких» пакетниках используют тугоплавкие материалы, а они значительно дороже.

Как выбрать автомат защиты в этом случае? Выбор зависит от местоположения сети относительно подстанции. Если дом или квартира находятся недалеко, токи КЗ могут быть очень большими, потому отключающая способность должна быть не ниже 10000 А. Если домовладение находится в сельской местности, сети там старые и/или подача происходит по воздушной сети, достаточно автомата с отключающей способностью 4500 А. Во всех остальных случаях ставят на 6000 А.

Степень защиты корпуса

Степень защиты корпус есть в характеристиках. Она обозначается латинскими буквами IP и двумя цифрами. Первая цифра показывает, насколько устройство защищено от проникновения пыли и посторонних предметов. Самая низшая защита (отсутствует) — 0, самый высокий уровень — 6 (полная защита от долговременного воздействия). Вторая цифра отображает защищенность от воздействия влаги. Без защиты — 0, может некоторое время находится в воде — 8. Расшифровка цифр дана в таблице.

Если электрический щиток установлен в квартире, в сухом помещении, достаточно степени защиты IP20. На лестничных площадках желательна уже более высокая степень защиты. Хотя бы IP32. Если автомат устанавливается на улице, стоит ставить не менее IP55.

Дорогие или дешевые?

В магазинах и на рынках есть две ценовые категории защитных автоматов. Одна часть выпускается известными брендами и имеет очень солидный ценник. Это такие Schneider Electric (Шнайдер Электрик), ABB, LeGrand и другие. Эти марки давно на рынке, имеют европейские корни и устоявшуюся репутацию. Качество продукции у них всегда на высоте, так что те, кто не любит рисковать и может себе позволить потратить на сборку электрощитка солидные деньги, предпочитают закупаться продукцией этих производителей.

Рядом с ними обычно лежат такие же автоматы, но стоят они в 2-5 раз меньше. Это IEK (ИЕК), EKF (ЕКФ), TDM (ТДМ), DEKRAFT (Деркафт) и др. Это китайские автоматы, но произведенные на заводах. У некоторых марок (тот же Dekraft) есть европейские корни (в данном случае Германия), но производственные мощности в Китае. Эти марки тоже считаются неплохими, показывают стабильные результаты. Так что для тех, кто старается не тратить лишних денег — это хороший вариант. Доступный по цене и хороший по качеству.

Чего не стоит делать, так это покупать изделия неизвестных производителей. Даже если цена у них очень привлекательная и продавец вам очень их нахваливает.

Есть и при покупке известных брендов подводные камни: слишком много развелось подделок. Причем продают их практически по той же цене, что и оригинал и по внешним признакам отличить их очень сложно. Единственное, на что можно ориентироваться — это меньший вес. В подделках меньше металла, могут отсутствовать какие-то элементы. За счет этого и вес меньше. Еще могут быть погрешности в нанесении надписей, иногда используются краски других оттенков. Чтобы все это заметить, надо предварительно хорошо изучить все нюансы оригиналов на официальных сайтах, а еще лучше подержать их в руках.

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.

Т.е. автоматический выключатель выполняет три основный функции:

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:

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

— автоматические выключатели в литом корпусе (рассчитаны на большой диапазон рабочих токов от 16 до 1000 Ампер);

— модульные автоматические выключатели , 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, на страницах сайта , будем рассматривать именно модульные автоматические выключатели и устройства защитного отключения.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя.

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.

При коротком замыкании 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 дугогасительную камеру (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.

Автомат не рекомендуется использовать в качестве обычного выключателя цепи, особенно если его отключать при подключенной мощной нагрузке (т.е. при больших токах в цепи), поскольку это ускорит разрушение и эррозию контактов.

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

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).

1. 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.

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 воздействие. 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 защиты автоматического выключателя а так же время за которое это срабатывание происходит.

Например в нашем случае представлен автомат с характеристикой «C» его диапазон срабатывания от 5·I н до 10·I н включительно. (I н — 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.

4. Выбор автоматического выключателя

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:

U ном. АВ ⩾ U ном. сети

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

1. С помощью нашего .
2. С помощью нашего .
3. С помощью следующей таблицы:

1. Рассчитать самостоятельно по следующей методике:

Номинальный ток автоматического выключателя должен быть больше либо равен расчетному току защищаемой им цепи, т.е. тому току на который рассчитана данная электрическая сеть:

I ном. АВ ⩾ I расч. сети

Расчетный ток электрической сети (I расч. сети) можно определить с помощью нашего , либо рассчитать его самостоятельно по формуле:

I расч. сети = P сети /(U сети *K)

где: P сети — мощность сети, Ватт; U сети — напряжение сети (220В или 380В); K — коэффициент (Для однофазной сети: K=1; Для трехфазной сети: K=1,73).

Мощность сети определяется как сумма мощностей всех электроприемников в доме:

P сети =(P 1 + P 2 …+ P n )*К с

где: P 1 , P 2 , P n — мощности отдельных электроприемников; К с — коэффициент спроса (К с =от 0,65 до 0,8) в случае если в сеть подключается всего 1 электроприемник или группа электроприемников которые включаются в сеть одновременно К с =1.

В качестве мощности сети так же можно принять максимальную разрешенную к использованию мощность, например из технических условий, проекта или договора электроснабжения при их наличии.

После расчета тока электросети принимаем ближайшее большее стандартное значение номинального тока автомата : 4А, 5А, 6А, 8А, 10А, 13А, 16А, 20А, 25А, 32А, 40А, 50А, 63А и т.д.

ПРИМЕЧАНИЕ: Кроме описанного выше способа существует возможность упрощенного расчета автоматического выключателя, для этого необходимо:

1. Определить мощность сети в килоВаттах (1 килоВатт=1000Ватт) по формуле приведенной выше:

P сети =(P 1 + P 2 …+ P n)*К с , кВт

2. Определить ток сети умножив рассчитанную мощность сети на коэффициент перевода (К п ) равный: 1,52 -для сети 380 Вольт или 4,55 — для сети 220 Вольт:

I сети = P сети *К п , Ампер

3. На этом все. Теперь как и в предыдущем случае полученное значение тока сети округляем до ближайшего большего стандартного значения номинального тока автомата.

И в завершении выбираем характеристику срабатывания (см. таблицу характеристик выше). Например если нам нужно поставить автомат для защиты электропроводки всего дома выбираем характеристику «C», если электроосвещение и розеточная группа разделены на два разных автомата, то для освещения можно установить автомат с характеристикой «B», а на розетки — с характеристикой «C», если необходим автомат для защиты электродвигателя — выбираем характеристику «D».

Примечание: Приведенная методика расчета подходит для выбора вводного (общего) автоматического выключателя или для автомата служащего для индивидуальной защиты какого либо электроприемника, в случае выбора автоматического выключателя для защиты электросети от токов короткого замыкания и перегрузки необходимо использовать методику приведенную в статье: « »

Приведем пример расчета: Имеется дом в котором есть следующие токоприемники:

• Стиральная машина мощностью 800 Ватт (Вт) (что равно 0,8кВт)
• Микроволновая печь — 1200Вт
• Электродуховка — 1500 Вт
• Холодильник — 300 Вт
• Компьютер — 400 Вт
• Электрочайник — 1200Вт
• Телевизор — 250Вт
• Электроосвещение — 360 Вт

Напряжение сети: 220 Вольт

Коэффициент спроса примем равным 0,8

Тогда мощность сети будет равна:

P сети =(800+1200+1500+300+400+1200+250+360)*0,8=4808Вт

Переводим P сети из Ватт в килоВатты, для этого полученное значение мощности делим на 1000:

P сети =4808/1000=4,81

Определяем ток сети по упрощенной схеме с помощью коэффициента перевода:

I сети =P сети *К п = 4,81*4,55=21,9 А

Округляем полученное значение тока до ближайшего большего стандартного значения номинального тока автомата. Выбираем автоматический выключатель с номинальным током 25 Ампер и характеристикой «C».

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? . Мы обязательно Вам ответим.