Автоматические выключатели. Виды и устройство. Работа и применение

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.

Avtomaticheskie vykliuchateli 2

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).

Vidy avtomatov

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.

Avtomaticheskie vykliuchateli markirovka

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.

Avtomaticheskie vykliuchateli 3

Похожие темы: