Проводку и электрические приборы защищает автоматический выключатель. Это обязательный прибор, без установки которого пользование электричеством не допустимо согласно ПУЭ. Выключатели изготавливаются для подключения к однофазным (220 вольт) и трехфазным (380 вольт) сетям. Различают приборы, используемые для цепей постоянного либо переменного токов, или их комбинации. Рассмотрим, для чего применяются и какие бывают автоматы.
Назначение приборов
Основная функция, возлагаемая на автоматические выключатели, сводится к защите кабеля от коротких замыканий и его перегрузки. Кроме этого, в комплекс задач для устройства входит:
- пропускание тока номинальной нагрузки при его длительном использовании,
- стабильное поддержание потенциала напряжения сети с гарантией ее изоляции,
- возможность ручного управления состоянием силового контакта,
- способность определения момента возникновения перегрузки и обеспечение необходимого времени для безопасной работы, после чего питание снимается с подключенных потребителей.
Важно правильно подбирать тип электрических автоматов с учетом технических характеристик сети, так как частое отключение электросети чревато губительными последствиями для подключенных приборов.
Для этого стоит понять, как работает автоматический выключатель. Прибор, рассчитанный на высокую мощность, не всегда уместен, так как опасная ситуация для бытового помещения может не распознаться. Сила тока, выходящая за пределы допустимой для кабеля нормы, чаще не определяется автоматическим выключателем как аварийное положение. Тогда короткое замыкание может вызываться расплавлением изоляции, но к этому времени есть риск возникновения возгорания. Устройство автоматического выключателя меньшей мощностью способно часто и регулярно останавливать подачу напряжения на потребителя. В результате автомат перестанет функционировать из-за выхода из строя контактов.
Разновидности по полюсам
Автоматы могут иметь от 1 до 4 полюсов, что определяется мощностью подключаемого электрооборудования и количеством фаз сети.
Классификация по числу полюсов автоматических выключателей:
- Однополюсный автомат способен защитить сеть, к которой подключены маломощные приборы. Монтаж производится на фазный провод, нулевой при этом исключается.
- Двухполюсный прибор актуален для линии, к которой подключается достаточно мощная бытовая техника (стиральная машина, электроплита, бойлер).
- Трехполюсная модель. Предназначается для полупромышленного масштаба с подключением установок: насосов, устройств для автомастерских или строительных работ.
- Четырехполюсный автомат защищает от коротких замыканий, перегрузок четырехпроводных сетей.
Для четырехжильного кабеля устанавливаются только трех- и четырехполюсные автоматы выключения.
Классификация по времятоковому показателю
Количество ложных срабатываний автоматов при неравномерной нагрузке на сеть оптимизируется благодаря разной скорости реагирования на превышение номинального тока. Зависимость времени отключения сети от силы протекающего тока определяет следующие виды автоматических выключателей:
- A. Встречается у европейских изготовителей. Самая чувствительная модель. На отклонение от нормы отзывается мгновенно. Обычно используется для защиты линий с подключенным высокоточным оборудованием. (Номинал тока 2-3). Устанавливаются редко.
- B. Предусмотрен для помещений, оснащенных старой алюминиевой проводкой. Подходит для длинных линий, осветительных линий или цепей без возможных резких перепадов напряжения. Отключается с незначительной задержкой в 5-20 секунд при токе номиналом 3-5.
- C. Чаще встречается в современных квартирах для защиты розеточных линий, в которые подключается достаточное количество электрооборудования (стиральные, посудомоечные машины, морозильные камеры, обогреватели, микроволновые печи, ЖК-телевизоры). Отключение происходит на 1-10 секунде при токе кратном 5-10. Такой принцип нужен для стабилизации работы при незначительном перепаде.
- D. Защита оптимальна для линий с трансформаторами или большими пусковыми токами. Автоматические выключатели этого класса нельзя подключать к потребителям, ориентированным на работу с защитой классов C и B. При 10-20 номинальном токе отключается за 1-10 секунд. Наиболее низкая чувствительность к увеличению тока. Иногда принято устанавливать на самом здании с целью подстраховки квартирных автоматов. Если те вдруг не сработают, то произойдет отключение от сети всего здания.
Это самые распространенные типы. Ряд производственных моделей дополнен еще тремя группами: L, K и Z.
Классификация по конструкции
Существует три вида автоматов защиты сети:
- Модульный прибор. Актуален для бытовых сетей с протекающими токами небольшой величины. Чаще имеет один или два полюса.
- Литой. Используются для работы в промышленных сетях. Название получили благодаря литому корпусу.
- Воздушный электрический. Применяется для сетей, поддерживающих высокомощные установки. Обычно имеет три или четыре полюса.
Разделение по номинальной отключающей возможности
По критериям, определяющим значение тока короткого замыкания, при котором выключатель сработает с последующим отключением поступающего потребителю напряжения, выделяют три разновидности:
- 4.5 кА (4500 А). Чаще применяется для защиты силовых линий частных жилых зданий с сопротивлением 0.05 Ом. Такие модели практически не используются, некоторые страны уже запретили их эксплуатацию.
- 6 кА (6000 А). Используется для предотвращения коротких замыканий общественных мест и жилых объектов, где сопротивление составляет примерно 0.04 Ом.
- 10 кА (10000 А). Автоматы предназначены для защиты электрооборудования промышленного назначения.
Для бытового назначения чаще применяется 6000 А.
Типы расцепителей
В защиту включают электромагнитный и термический расцепитель. Работа каждого элемента автономна и не зависит от состояния друг друга.
Тепловой расцепитель представляет собой металлическую пластину, назначение которой — реагирование на нагрев. Для включения прибора пластина должна остыть до исходной допустимой температуры.
Принцип действия автоматического выключателя зависит от конкретной ситуации.
Рабочий режим
Электрические автоматы включаются поднятием рычага управления. Механизм взвода и расцепления переключается в активное состояние. Происходит коммутация силовых контактов: ток протекает между ними (от неподвижного к подвижному). После этого движение продолжается через гибкую связь на катушку электромагнитного расцепителя, после — по гибкой связи на тепловой расцепитель. На питающую электролинию ток выходит через нижнюю клемму.
Механизм действия при коротком замыкании (КЗ)
Своевременное отключение подачи нагрузки обеспечивается электромагнитным расцепителем. Принцип работы автоматического выключателя при КЗ сводится к следующей схеме: превышающее допустимую норму напряжение, протекая через электромагнитную катушку расцепителя, образует магнитное поле высокой мощности. В результате якорь с подвижным контактом опускается вниз, воздействуя на рычаг спускового механизма, после чего отключается нагрузка.
Таким образом, незамедлительно возникшее магнитное поле провоцирует реакцию на обесточивание сети до возникновения аварийной ситуации.
В ходе возникновения разряда, между контактами образуются продукты горения, а также повышается давление внутри корпуса автомата. Требуется устранение побочных реакций, для чего предусмотрены каналы в коробе автомата.
Перегрузка
Сеть защищается благодаря тепловому расцепителю — биметаллической пластине. При этом ток, поступая через нее, может превышать значение нормы, что ведет к ее перегреву и последующему изгибу. Достигая определенного угла изгиба, пластина воздействует на спусковое устройство, в ходе чего автомат отключается.
Разогрев биметалла требует времени. Продолжительность зависит от степени превышения значения воздействующего тока и может составлять несколько секунд или длиться до часа. Это свойство позволяет не отключать питание при непродолжительных или случайных превышениях тока в сети. Нижняя граница допустимого значения, при котором срабатывает терморасцепитель, устанавливается заводом-изготовителем. На корректную работу теплового элемента способна влиять температура воздуха окружающей среды. Указанные в маркировке технические параметры актуальны для температуры до 30 градусов. В прохладном помещении ток может достигать значения выше допустимого, в жарком — срабатывать при более низком значении.
Термический расцепитель более медлительный, чем магнитный, но имеет преимущество, так как работает более точно, а настроить его проще.
Маркировка
Все автоматические выключатели, независимо от производителя и их типа, маркируются по единой схеме, включающей основные параметры:
- название или логотип производителя,
- указание типа, согласно номеру серии изготовителя и каталога,
- величина рабочего напряжения: обозначение переменного тока — волнистая линия, постоянного — прямая, комбинированного — две линии сразу,
- значение рабочего тока (указывается без величины измерения в амперах), перед величиной тока указывается тип времятоковой характеристики,
- рабочая частота (в случае, когда используется только установленная частота),
- коммутационная способность при коротком замыкании (в Амперах),
- степень защиты указывается в виде IP,
- класс ограничения тока указывается в прямоугольнике (значение от 1 до 3),
- обозначение выводов: для соединения с нейтральным проводником — N, для подключения защитной линии — символ заземления.
Сам рычаг содержит обозначение о состоянии: откл, вкл или 1, 0. Тогда как отключение происходит автоматически, включение может проводиться только вручную.
Автоматический выключатель сводит риски, вызываемые коротким замыканием или внезапным отключением света, к минимуму.