Выключатель автоматический

Общие сведения и принцип работы автоматических выключателей

Руслан Коновалов Руслан Коновалов

Автоматический выключатель используется для защиты приборов, подключенных к электрической цепи, и проводки. Простота в обслуживании, эксплуатации и монтаже сделали этот прибор незаменимым помощником для потребителей электрической энергии. Это устройство защищает сеть от избыточной нагрузки, а также спасает от последствий короткого замыкания.

Прибор автоматический выключатель

Основные сведения об устройстве

Автоматические выключатели отличаются от систем с предохранителями возможностью многоразового использования. При срабатывании устройства электричество в сети отключается с помощью расцепителей: теплового или электромагнитного. Для того чтобы снова пустить ток в электрическую сеть с нагрузкой, необходимо поднять рукоятку выключателя вверх. При этом электромагнитный расцепитель сразу будет готов к работе. Тепловому же расцепителю нужно будет какое-то время, чтобы остыть, после чего он вернется в первоначальное положение и снова будет готов выполнять свою функцию.

Благодаря небольшим размерам автоматический выключатель имеет довольно компактный вид. Монтаж его осуществляется на дин-рейку, для чего на задней поверхности корпуса есть фиксатор-защелка.

Автоматический выключатель легко можно разобрать. Для этого нужно разъединить две половинки пластикового корпуса, изготовленного из полимера-диэлектрика. Внутри прибора помещаются следующие элементы:

  • верхняя и нижняя клеммы;
  • подвижный контакт;
  • закрепленный контакт;
  • медный проводник;
  • камера гашения дуги;
  • отвод газов при горении дуги;
  • рукоятка управления;
  • тепловой расцепитель;
  • винт регулирования теплового расцепителя;
  • электромагнитный расцепитель.

Главное назначение данных устройств – это предохранение электрической сети от тока короткого замыкания, а также тока избыточной нагрузки. Более всего распространены модульные автоматические выключатели, рассчитанные на небольшие токи. Они нужны в быту и на производственных предприятиях.

Есть еще один вид автоматов – это автоматический выключатель света. Назначение его не защита, а энергосбережение. В качестве выключателей энергии в данном случае используются различные датчики:

  • звуковые;
  • датчики движения;
  • датчики освещения.

Автоматический выключатель такого типа используется часто в местах общего пользования: на лестницах, в холлах, в общественных местах. В результате они позволяют экономить до 95 % электроэнергии.

Датчик движения ДД 009 белый

Характеристики защитных устройств

Автоматические выключатели обладают рядом характеристик, которые влияют в конечном итоге на выбор того или иного устройства. Вот основные критерии:

  1. Количество полюсов. Данные приборы бывают одно-, двух-, трех- или четырехполюсными. Выбор нужного варианта зависит от числа фаз электрической цепи. Если сеть нагрузки однофазная, то используют 1- или 2-х полюсные устройства, если сеть нагрузки трехфазная – то 3- или 4-х полюсные. В быту используют 1- или 2-х полюсные автоматические выключатели.
  2. Номинальный ток. Это максимальная рабочая величина для данного прибора. Он должен быть равен или больше тока в защищаемой сети. Причем номинальный ток защитного устройства должен превышать суммарный ток, куда включаются и токи перегрузки. Перегрузка обычно составляет 113-145 % от рабочего тока цепи.
  3. Номинальное напряжение прибора – это та величина, на которую рассчитан выключатель. Он не должен быть меньше напряжения самой сети.
  4. Отключающая способность (величина тока короткого замыкания). Это способность отключать большие токи – больше, чем при коротком замыкании. Для бытовых нужд используют автоматические выключатели с отключающей способностью 3 кА.
  5. Предельный ток короткого замыкания. Это та величина, которую может выдержать автоматический выключатель без каких-либо повреждений. Для бытовых приборов эта величина колеблется от 1000 до 10000 А. Величина предельного тока индивидуальна для каждого устройства. При превышении заданной границы возможны повреждения контактов.

Характеристики по Госстандарту

Кроме перечисленных параметров, существуют и другие, содержащиеся в ГОСТ 9098-78. Согласно этому ГОСТ, защитные устройства электрических сетей могут различаться по следующим признакам:

  1. По типу тока. Автоматы могут быть рассчитаны на постоянный или переменный ток, а также на постоянный и переменный одновременно. При этом величины номинальных значений для цепей прописаны в ГОСТ 6827, согласно которому они меняются от 6,3 А до 6300 А.
  2. По типу исполнения. Бывают модульные автоматы в литом корпусе и автоматические воздушные выключатели. Последние рассчитаны на самые большие токи – от 800 А до 6300 А, а также отличаются от других большими размерами.
  3. По количеству полюсов – от одного до четырех.
    Автоматический выключатель
  4. По наличию функции ограничения тока.
  5. По типу расцепителей. Различают максимальные или независимые расцепители, а также минимальный или нулевой расцепитель напряжения.
  6. По времени задержки срабатывания. Встречаются автоматы без задержки времени; с задержкой, независимой от тока или обратно зависимой от него; с комбинацией перечисленных вариантов.
  7. По присутствию контактов для малых цепей.
  8. По порядку присоединения внешних кабелей. Бывают исполнения автоматов с задним или передним подсоединением, а также с различными сочетаниями передних и задних подсоединений.
  9. По способу крепления. Есть автоматические выключатели стационарные или с втычными контактами.
  10. По типу срабатывания отсечки – селективные и неселективные автоматы. Селективными автоматами называются такие, у которых отсечка тока происходит с задержкой по времени около 0,25-0,6 сек.
  11. По типу механизма срабатывания. Бывают механизмы ручные, пружинные и двигательные.
  12. По способу защиты устройства от факторов окружающей среды. Требования по безопасности и сохранности прибора перечислены в ГОСТ 14255.

Кроме перечисленных ГОСТов, есть еще ряд правил, касающихся эксплуатации, монтажа, безопасности и других вопросов:

  • ГОСТ 17516.1-90;
  • ГОСТ 12.2.007.0-75;
  • ГОСТ 12.1.038-82;
  • ГОСТ 15543-70;
  • ГОСТ 15150-69.

Время-токовая характеристика

Данная характеристика показывает зависимость времени, необходимого для отключения электричества в сети, от силы тока, проходящего через прибор. Маркировка автоматических выключателей, нанесенная на корпус, показывает время-токовую характеристику данного устройства. Она обозначается латинскими буквами В, С или D, которые обозначают диапазон токов для мгновенного отключения сети.

Другими словами, время-токовая характеристика описывает чувствительность прибора, то есть минимальный ток, при котором срабатывает устройство. Обозначения B, C и D показывают, во сколько раз возросший ток превышает номинальное значение:

  • В – в 3-5 раз;
  • С – в 5-10 раз;
    Автоматический выключатель
  • D – в 10-20 раз.

Например, расшифровка такой записи, как В16, говорит о том, что номинальный ток для данного прибора 16 А, а минимальный, при котором происходит отключение, лежит в диапазоне 48-80 А.

В бытовом использовании чаще применяются автоматы с характеристиками B и С. А вот характеристика D используется там, где есть большое энергопотребление при запуске приборов в сети.

Принцип работы защитного устройства

Основные элементы любого автомата – это система контактов, механизмы расцепления и дугогасительная камера. При обычном режиме работы автоматический выключатель постоянно пропускает через себя ток, питающий защищаемую сеть нагрузки. Проходя через систему подвижных и неподвижных контактов, ток поступает сначала на катушку соленоида – электромагнитный расцепитель, затем на биметаллическую пластину – тепловой расцепитель, и только потом через клеммы подается на основную сеть нагрузки.

Устройство выключателя
Принцип работы защитного устройства

В аварийном режиме, который наступает при перегрузке сети или коротком замыкании, автоматический выключатель прерывает цепь, по которой протекает электричество, защищая тем самым сеть нагрузки от повреждений. Прерывание цепи происходит с помощью расцепителей тока. Например, в модульных автоматах используются электромагнитный и тепловой расцепители. Электромагнитный нужен для отключения при коротком замыкании, а тепловой – при перегрузках.

Тепловой

Выглядит как пластина из двух сплавов металлов. Эти сплавы обладают отличающимися коэффициентами линейного расширения при нагревании. Биметаллическая пластина постоянно пропускает через себя электричество и, соответственно, нагревается, что приводит к увеличению ее линейных размеров. За счет наличия двух металлов с разными коэффициентами расширения пластина при нагревании изгибается. Когда происходит перегрузка в сети, пластина нагревается и изгибается настолько, что приводит в действие механизм, размыкающий цепь, и ток перестает подаваться.

Электромагнитный

Это катушка со стальным сердечником, по которой течет ток. Проходя по намотке катушки, он создает магнитное поле, которое втягивает сердечник внутрь соленоида. Но сердечник удерживается пружиной, и при обычной работе прибора силы тока недостаточно, чтобы сердечник превысил сопротивление пружины. В аварийном же режиме при резком возрастании тока сердечник, преодолевая сопротивление пружины, втягивается внутрь катушки, размыкая цепь.

При аварийном режиме работы происходит отсоединение контактов, в результате образуется электрическая дуга. Чем мощнее ток, вызвавший отключение аппарата, тем большей мощностью и разрушающей силой обладает дуга. Возникающая дуга разрушает контакты и оплавляет пластмассовые элементы корпуса.

Для нейтрализации действия электрической дуги в устройстве автомата предусмотрена дугогасительная камера. Она выполняет три важные задачи:

  • ограничение дуги в пространстве;
  • гашение ее за счет множества пластин, разъединенных между собой диэлектриком;
  • отвод газов, образующихся при горении дуги, через предусмотренные для этого отверстия в дугогасительной камере.

Приобретая автоматический выключатель, необходимо учесть множество факторов. Именно поэтому их выбор лучше доверить квалифицированному специалисту, например, проектировщику. Ведь если все характеристики рассчитаны под конкретную сеть нагрузки и устройство подобрано верно, то оно наилучшим образом защитит подключенные приборы и проводку, а также здоровье и жизнь.

Похожие статьи
Добавить комментарий