Автоматические выключатели. Виды и устройство. Работа и применение
Автоматические выключатели — это электротехнические приборы, предназначенные для мгновенного отключения силовых линий энергоснабжения в случае короткого замыкания или перегрузки по току. С их помощью удается сохранить в исправности оборудование, подключенное к питающим цепям и не допустить аварийной ситуации.
Устройство прибора
Любой автоматический выключатель (проще говоря – автомат или АВ) состоит из следующих основных частей и элементов:
- Корпус из пластика с винтовыми клеммами и элементами крепления к DIN рейке.
- Расцепитель электромагнитного типа.
- Дугогасящая камера.
- Тепловое реле.
- Пластиковая рукоятка для коммутации «включено-выключено» и другие вспомогательные детали.
Разобраться с устройством автоматического выключателя поможет фото. На нем хорошо видны нижняя (1) и верхняя (2) клеммы для подсоединения отводящих и подводящих ток проводов соответственно.
Цифрой (4) обозначена камера, обеспечивающая гашение дуги, а (7) – это сердечник электромагнитного расцепителя. Кроме того, на фото видны тепловое реле (8), выполненное в виде биметаллической пластины и ручка управления включением прибора (10).
При размыкании силовой цепи с протекающими по ней значительными токами в зоне контактов расцепителя образуется мощная искра. Поэтому контактные «пятачки» сильно обгорают и со временем выходят из строя. Устранить эти нежелательные последствия удается с помощью специальных дугогасящих камер, расположенных в автомате. Они состоят из параллельно расположенных пластин, попадая между которыми электрическая дуга дробится на части и мгновенно затухает.
Принцип работы коммутирующего прибора
Автоматические выключатели в соответствие со своим названием должны срабатывать во внештатных ситуациях и отключать потребителей от опасного участка питающей линии. Принцип их действия состоит в следующем:
- При КЗ в силовой цепи ток в ней мгновенно возрастает до величины, превышающей номинальное значение во много раз.
- Протекая по катушке э/м расцепителя, он вызывает увеличение действующего в ней электромагнитного поля (потока).
- В результате сердечник втягивается во внутреннюю полость, преодолевая сопротивление сдерживающей пружины.
- При перемещении он размыкает подвижный контакт э/м расцепителя и обесточивает контролируемую цепь.
Входящее в состав АВ тепловое реле срабатывает при превышении током определенной величины, когда в точке соединения двух пластин из разных металлов температура достигает предельного значения. При этом они изгибаются и выводят из зацепления замкнутые до этого контакты реле.
Его срабатывание также разрывает аварийную цепь и отключает потребителя от линии питания, дублируя функцию э/м расцепителя. В некоторых моделеях АВ эти два модуля объединены в один узел (так называемый «комбинированный» расцепитель).
Разновидности
Автоматические выключатели классифицируются по следующим основным признакам:
- Номинальное значение рабочего тока.
- Количество полюсов у конкретной модели автомата.
- Тип расцепителя (электромагнитный или комбинированный).
В соответствие с первым признаком автоматы подразделяются на целый ряд исполнений, рассчитанных на токи из следующего ряда: 1-6; 8; 10; 13; 16; 20; 25; 32; 35; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160 и 250 Ампер. Его продолжают более высокие токовые значения: 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000 и 6300 Ампер.
По количеству контактных пар (коммутируемых цепей) приборы АВ делятся на одно-, двух-, трех- и 4-х полюсные изделия. «Однополюсники» коммутируют только фазу и используются для защиты линейных электрических цепей 220 Вольт с ограниченными токовыми нагрузками. Нулевые провода в этом случае прокладываются в обход АВ (напрямую к потребителю) и объединяются на главной земляной шине (ГЗШ).
Двухполюсные способны контролировать сразу две цепи: фазную и нулевую. В аварийной ситуации они отключают от потребителя всю питающую линию, а не только одну фазу.
Автоматические выключатели с тремя контактными парами предназначаются для защиты трехфазных силовых цепей 380В по каждой их фаз. Нулевой провод или нейтраль в этом варианте исполнения АВ не задействована. И, наконец, «четырехполюсники» применяются для коммутации тех же трех фаз совместно с нейтральным проводником.
Расцепитель комбинированного типа отличается от обычного модуля наличием теплового узла на биметаллических элементах, имеющих различные коэффициенты температурного расширения. В нем два этих элемента объединены в один узел.
Основные рабочие характеристики
К основным рабочим характеристикам АВ относят:
- Номинальный ток.
- Рабочее напряжение.
- Времятоковая характеристика (чувствительность по срабатыванию).
Номинальным называется ток через автоматические выключатели, при котором они могут эксплуатироваться длительное время без аварийных отключений и перегрузок. Рабочее напряжение определяется его максимальным значением, при котором АВ еще способен выполнять свои функции. Для одно- и двухполюсных образцов оно соответствует 220В, а для трех- и четырех полюсных автоматов составляет 380В.
Времятоковая характеристика
Существующие модели АВ различаются также по времятоковым характеристикам, определяющим скорость их срабатывания в зависимости от величины протекающего тока. Эти показатели касаются как электромагнитного, так и теплового расцепителя (или их комбинации).
Время отключения автомата напрямую зависит от величины превышения током в линии его номинального значения (чем оно меньше – тем выше его чувствительность). Чем большей величины достигает ток – тем быстрее сработает расцепитель. Обычно это происходит при токовых значениях, в 1,13-1,45 раз превышающих номинальную величину.
Показатель чувствительности или времятоковую характеристику автоматических устройств принято обозначать английскими буквами A, B, C и D. Каждая из них характеризует следующие свойства данного образца:
- Изделия с характеристикой «A» отличаются максимальной чувствительностью по току, и на увеличение нагрузки реагируют мгновенно.
- Автоматы с обозначением «B» срабатывают с небольшим опозданием по отношению к увеличению тока (3-5 номинальных токов).
- Автоматические выключатели с характеристикой «C» отключаются c еще большей задержкой, чем предыдущие устройства (6-10 номинальных токов).
- Приборы под обозначением «D» имеют самую низкую чувствительность по срабатыванию от увеличения тока (10-20 номинальных токов).
Устройства первой категории практически не применяются в бытовых сетях; они устанавливаются для защиты цепей с работающим в них высокоточным оборудованием. АВ с чувствительностью типа «B» включаются в линии с бытовыми приборами высокой ценовой категории (это могут быть ЖК телевизоры, профессиональные ПК и другие устройства).
Автоматы категории «C» – самые подходящие для установки в бытовых сетях. Они отключаются от питающей линии с задержкой, достаточной для того, чтобы токовая нагрузка в ней снова пришла в норму. Чувствительность к изменению тока у приборов с обозначением «D» самая низкая из всех рассмотренных вариантов. Они обычно устанавливаются во вводных щитках и используются в качестве «подстраховки» на случай, если основные автоматы в квартире почему-то не сработали.
Дополнительные параметры
К дополнительным характеристикам рассматриваемых приборов относят показатели, определяющие область применения АВ и условия их эксплуатации. Основные из них перечислены ниже:
- Степень защищенности от внешних воздействий.
- Климатическое исполнение.
- Способ крепления.
- Устойчивость к вибрациям и другим механическим воздействиям.
Автоматические выключатели выпускаются в пластиковых корпусах, защищенность которых соответствует требованиям международного стандарта IEC 60529.
Для этих целей применяется особый код (степень защиты IP), первая цифра которого указывает на степень защиты от пыли и мелких частиц, а вторая определяет этот показатель применительно к влаге. Климатическое исполнение каждого такого прибора определяет температурный диапазон и влажность, при которых возможна продолжительная эксплуатация АВ.
Способ установки выбирается в зависимости от конкретных условий эксплуатации прибора. Чаще всего автомат закрепляется на типовую DIN-рейку. Согласно ГОСТ 17516.1-90 года, все электротехнические изделия этого класса по устойчивости к вибрациям и другим видам механических нагрузок подразделяют на группы. По этому параметру АВ могут предназначаться для эксплуатации в условиях, определяемых буквенно-цифровыми индексами М1-М4, М6, М9, М19 и М25.
Особенности выбора АВ
При выборе автомата, оптимально подходящего для заявленных целей, внимание обращается на следующие показатели:
- Величина номинального тока, на который он рассчитан.
- Времятоковая характеристика конкретного прибора.
- Напряжение в сети, где предполагается эксплуатировать аппарат.
- Мощность нагрузки, подключаемой к защищаемой линии.
Определиться с первыми двумя показателями поможет маркировка, нанесенная на корпусе прибора.
Его рабочее напряжение и мощность в защищаемой нагрузке выбираются в соответствие с данными таблицы, приведенной ниже. В ней эти показатели приводятся с учетом номинального тока, на который рассчитаны выбираемые автоматические выключатели.
Похожие темы:
- Дифференциальный автомат (Часть 1). Виды и работа. Устройство
- Дифференциальные автоматы (Часть 2). Подключение и применение
- Устройство защитного отключения (Часть 1). Виды и типы. Маркировка
- Устройство защитного отключения (Часть 2). Работа и устройство
- Дифавтомат или УЗО-что выбрать. Функциональное различие
- Электрические автоматы. Виды и работа. Характеристики