Разновидности электрических автоматических выключателей

Типы расцепителей

Расцепители являются основными рабочими компонентами АВ. Задача их состоит в том, чтобы при превышении допустимой величины тока разорвать цепь, тем самым прекратив подачу в нее электроэнергии. Существует два основных типа этих устройств, отличающихся друг от друга по принципу расцепления:

• Электромагнитные.
• Тепловые.

Расцепители электромагнитного типа обеспечивают практически моментальное срабатывание автоматического выключателя и обесточивание участка цепи при возникновении в нем сверхтока короткого замыкания.

Они представляют собой катушку (соленоид) с сердечником, втягивающимся внутрь под воздействием тока большой величины и заставляющим срабатывать отключающий элемент.

Основная часть теплового расцепителя – биметаллическая пластина. Когда через автомат проходит ток, превышающий номинальную величину защитного устройства, пластина начинает нагреваться и, изгибаясь в сторону, касается отключающего элемента, который срабатывает и обесточивает цепь. Время на срабатывание теплового расцепителя зависит от величины проходящего по пластине тока перегрузки.

Некоторые современные устройства оснащаются в качестве дополнения минимальными (нулевыми) расцепителями. Они выполняют функцию выключения АВ, когда напряжение падает ниже предельного значения, соответствующего техническим данным устройства. Существуют также дистанционные расцепители, с помощью которых можно не только отключать, но и включать АВ, даже не подходя к распределительному щиту.

Наибольшая отключающая способность

Ics/Icu и Icu

А вот этот параметр наиболее интересен, хотя указывают его далеко не все производители. Это так называемая, наибольшая отключающая способность в зависимости от напряжения.

Упрощенно по поводу Icu можно сказать следующее. Если ток КЗ прошедший через автомат, будет соответствовать данному значению указанному на корпусе, то автоматический выключатель успешно выполнит свою задачу только один раз.

Далее он уже будет не пригоден к последующей эксплуатации. Его по любому придется заменить.

Если же ток КЗ будет равен параметру Ics/Icu, то автоматом можно пользоваться и дальше.

Данные надписи порой очень важны и позволяют оценить возможность применения коммутационного аппарата при различном номинальном напряжении. Как понимаете, токи КЗ при этом будут существенно отличаться.

Отключающая способность автоматов имеет квадратичную зависимость от питающего напряжения. Вот посмотрите насколько существенна эта разница.

Поэтому купить автомат для однофазки 220В, это не то же самое что для трехфазки 380В. Подберете неправильно и ждите последствий при первом же КЗ:

пожар и выгорание корпуса

ненормальный гул при последующем включении, если автомат все таки «выжил»

неселективная работа или спекание контактов

Хорошо, если он у вас вообще отключится. Фактически выключатель в таком случае превращается в предохранитель.

Вот только стоимость его в разы отличается от простейших устройств с плавкими вставками. Спрашивается, стоило ли переплачивать?

Автоматические выключатели

Каждому, кто сталкивался с электропроводкой, приходилось слышать об автоматических выключателях или автоматах

В первую очередь грамотный электрик всегда посоветует отнестись к выбору столь важной части электросети с особой щепетильностью. Так как впоследствии именно этот нехитрый прибор может избавить от многих неприятностей

Совершенно неважно, какого рода проводятся электромонтажные работы — ложится ли новая проводка в только что построенном доме, заменяется старая, модернизируется щиток или прокладывается отдельная ветка для слишком энергоёмких приборов — в любом случае особое внимание необходимо уделить подбору автомата по мощности и прочим параметрам

Предназначение устройства

Любой современный автомат имеет две степени защиты. Это означает, что помочь он сможет в двух, наиболее распространённых ситуациях.

1. Первая, подразумевает перегрев проводки в результате прохождения по ней токов, больше номинальных. К чему это может привести, догадаться несложно: перегорание кабеля, а в итоге короткое замыкание или вообще возгорание.
2. Вторая ситуация, предотвратить которую способен автоматический выключатель, это короткое замыкание, вследствие которого сила тока в цепи может увеличиваться на огромные значения, а это чревато в лучшем случае выходом из строя всего электрооборудования. В худшем — возгоранием электротехники, а от неё и всего помещения. Говорить же о целостности проводки и вовсе не приходится.

Таким образом, автомат способен защитить не только личное имущество, но в некоторых случаях и жизнь. Хотя для этого необходимо провести грамотный расчёт автоматического выключателя по мощности и ряду других параметров. А также не стоит брать автомат «с запасом», так как при критических значениях токов в сети он банально может не сработать, что равнозначно его отсутствию.

Принцип работы

Основной задачей защитного выключателя является отсечение подачи электрического тока от подающего кабеля в сеть потребителя. Происходит это благодаря расцепителям, находящимся в теле автомата. Причём существуют два вида таких частей:

1. Электромагнитные, представляющие собой катушку, пружину и сердечник, который при превышении номинальных токов втягивается и через пружину разъединяет контакты. Происходит это практически мгновенно — от 0,01 до 0,001 секунды, что способно обеспечить надёжную защиту.
2. Биметаллические тепловые — срабатывают при прохождении токов, превышающих предельные значения. При этом биметаллическая пластина, являющаяся основой такого расцепителя, изгибается и происходит разрыв контактов.

Виды АВ и их особенности

Учитывая разнообразие электросетей и определённых ситуаций, автоматы могут быть разных видов. Принцип их работы ничем существенным не отличается — срабатывают всё те же расцепители, но в зависимости от ситуации и ряда других нюансов используют разные их вариации.

Так, для стандартной однофазной сети напряжением 220 вольт выпускаются однополюсные и двухполюсные АВ. Первые способны разрывать лишь один провод — фазу. Вторые могут работать и с фазой, и с нулём. Безусловно, предпочтительнее использовать второй вариант. Особенно, если дело касается помещений с повышенной влажностью. Конечно, и однополюсный автомат вполне справится со своей задачей, но могут возникнуть ситуации, когда перегоревшие провода замкнут между собой. В таком случае, естественно, фаза будет отсечена, но вот нулевой провод окажется под напряжением, что может быть крайне опасно.

Для трёхфазных сетей напряжением 380 вольт используются трёх- или четерёхполюсные автоматы. Устанавливать их необходимо и на входе, и непосредственно перед потребителем. Как понятно, такие автоматы отсекают все три фазы, подключённые к ним. В редких случаях возможно использование одно- или двухполюсных защитных устройства для отсекания, соответственно, одной или двух фаз.

Электрическая схема подключения автоматических выключателей

На чертеже показана структурная схема современной квартирной электропроводки. Автоматические выключатели обычно устанавливаются в щитке рядом с электрическим счетчиком и подключаются в разрыв фазного провода, идущего от него в случае, если нет УЗО.

Фазный провод со счетчика принято подключать к верхней клемме автомата. К нижней клемме подключаются провода электропроводки, идущие к электроприборам.

Для системы освещения и розеток рекомендуется прокладывать отдельные линии электропроводки и на каждую устанавливать свой автоматический выключатель. Для электроприборов с большим током потребления, например, стиральной машины, электрической печи, рекомендуется тоже монтировать индивидуальную электропроводку с автоматическим выключателем, как показано на схеме.

Выбор автоматического выключателя. Основное правило

Выбирать защитный автомат надо, исходя из площади сечения провода, который этот автомат защищает (который подключен после этого автомата). А сечение провода – из максимального тока (мощности) нагрузки.

Алгоритм выбора автоматического выключателя таков:

1. Определяем мощность и ток потребителей линии, которая будет питаться через автомат. Ток рассчитывается по формуле I=P/220, где 220 – номинальное напряжение, I – ток в амперах, Р – мощность в ваттах. Например, для нагревателя мощностью 2,2 кВт ток будет 10 А.
2. Выбираем провод по таблице выбора сечения в зависимости от тока. Для нашего нагревателя подойдет кабель с жилой сечением 1,5 мм². Он в самых худших условиях в однофазной сети держит ток до 19А.
3. Выбираем автомат, чтобы он гарантированно защищал наш провод от перегруза. Для нашего случая – 13А. Если поставить автомат с таким номинальным тепловым током, то при токе 19А (превышение в полтора раза) автомат сработает примерно через 5-10 минут, судя по время-токовым характеристикам.

Много это или мало? Учитывая, что кабель тоже имеет тепловую инерцию, и не может мгновенно расплавиться, то нормально. Но учитывая то, что нагрузка не может просто так увеличить свой ток в полтора раза, и за эти минуты может произойти пожар – это много.

Поэтому, для тока 10 А лучше использовать провод сечением 2,5 мм² (ток при открытой прокладке – 27А), а автомат 13А (при превышении в 2 раза сработает примерно через минуту). Это для тех, кто хочет перестраховаться.

При этом главное правило будет таким:

Ток провода должен быть больше тока автомата, а ток автомата – больше тока нагрузки

Iнагр < Iавт < Iпров

Имеются ввиду максимальные токи.

И если есть такая возможность, номинал автомата должен быть смещён в сторону тока нагрузки. Например, макс.ток нагрузки 8 Ампер, макс.ток провода – 27А (2,5мм2). Автомат следует выбирать не на 13 или 16, а на 10 Ампер.

Привожу таблицу выбора автомата:

Токовая стойкость к КЗ

Еще обратите внимание на такой параметр, как предельная токовая стойкость. У топовых линеек это 6кА или даже 10кА

Что это означает? Это говорит о том, что если через автоматический выключатель пройдет ток КЗ номиналом 6000А, он при этом спокойно разорвет дугу от такого тока, отключится и не взорвется, расплавится и т.п.

Эл.магнитная дуга затягивается в камеру, где разбивается на мелкие дуги, а газы выходят через специальные отверстия в верхней части автомата.

Чем больше ток термической стойкости, тем массивнее механика автомата (не путать с весом).

В бытовой серии этот параметр равняется 4,5кА и поверьте, для 90% потребителей это более чем достаточно. Не будет в вашей рядовой квартире на 5-м этаже таких токов.

Это теоретически возможно при абсолютно новой эл.проводке большого сечения, плюс должны соблюдаться условия, что вы проживаете на первом этаже практически рядом с общей щитовой и совсем близко от трансформаторной подстанции (ТП).

Аппараты защиты с такими токами (6кА и 10кА) как раз и монтируют в общедомовых РЩ-0,4кв, а вовсе не в квартирных щитках.

Ну или только на вводе в загородном доме, где подключение происходит через алюмомедные наконечники проводами СИП.

Хотя следует признать, в Германии везде разрешены аппараты защиты только с токами от 6000А. Правда за весь Евросоюз этого сказать нельзя.

Характеристика срабатывания

Коротко затронем такой момент, как характеристики срабатывания автоматического выключателя. Они указываются на корпусе автомата перед его номинальным током.

Чаще всего там может быть написано:

B

C

D

Что это означает? Данная характеристика показывает, насколько чувствителен аппарат к току короткого замыкания.

Если вы подберете этот параметр не верно, то ток КЗ будет отключать не электромагнитный расцепитель в течение долей секунды, а тепловая защита, спустя длительный промежуток времени (несколько секунд).

А за это время ваше электрооборудование и проводка просто сгорят.

Автомат с характеристикой «B» срабатывает при превышении номинального тока в 3-5 раз.

Такие автоматы применяются с малыми токами КЗ. Например, в протяженных линиях освещения.

Модульный выключатель с характеристикой «С» сработает при превышении номинального тока в 5-10 раз.

Для защиты большинства бытовых электросетей устанавливают автоматы именно с характеристикой «С».

Автоматические выключатели с характеристикой «D» не рекомендуется ставить в квартирах. Все таки  10-ти  или  20-ти  кратные токи  срабатывания это  серьезно.

Они в первую очередь предназначены для защиты асинхронных электродвигателей с большими пусковыми токами. В бытовых сетях их иногда можно применять в частном секторе, у кого есть мощные насосы, пилорамы и т.д.

По поводу отключаемых токов КЗ можно сказать еще следующее. Если хотите идти в ногу с последними изменениями в области энергетики, то берите автоматы рассчитанные на токи в 6кА.

В Западных странах например, все изделия меньшей величины уже давно запрещены.

У нас пока еще нет. И в легкой доступности можно найти относительно недорогие автоматы с отключающими токами КЗ на 4,0-4,5кА и даже на 3кА.

Если у вас проводка в доме и в подъезде старая и малого сечения, кроме того вы проживаете на последних этажах многоэтажки, далеко от трансформаторной будки, то такие аппараты вам подойдут.

Но если у вас электрика новая, сечения проводов в стояках достаточные, просадка напряжения не наблюдается, да и проживаете вы на 1-м или 2-м этаже, то лучше не рисковать и купить автоматы с током КЗ на 6кА. Спокойнее будет спать.

В то же время в сельской местности, или на дачах, где подключение жилых домов происходит от старых ВЛ-0,4кв, протяженностью в несколько сотен метров, целесообразно поставить выключатели на 4,5кА.

Но есть и исключения. Например, когда это не ВЛ-0,4кв, а ВЛИ-0,4кв выполненная изолированным проводом СИП сечение 50мм2 и более.

И последний немаловажный момент. При выборе и покупке не перепутайте автоматический выключатель с выключателем нагрузки. Это совершенно разные аппараты.

На нем тоже может быть указан номинальный ток и он будет упакован в такой же корпус. Но никакой функциональности в плане защиты выключатель нагрузки не несет.

Монтировать его рекомендуется на вводе в главный распределительный щиток, а не на отходящих линиях. Отличить один от другого можно по надписям.

Если на автоматах пишется помимо номинального тока, его характеристика срабатывания — С25 или В25, то на выключателе нагрузки никаких C,B,D вы не увидите.

Там на корпусе обычно просто указывается ВН25 (выключатель нагрузки на 25А) или просто номинал тока.

https://youtube.com/watch?v=zPd8-NAlEcY%3F

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.

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.

Особенности выбора автоматического выключателя

Возможные перегрузки и короткие замыкания несут собой немалую опасность, начиная выходом из строя бытовой техники и заканчивая травмами и пожарами. Устройство, в народе называемое «автоматом», применяется для защиты питающих линий. Если грамотно подобрать автомат, прибор отключит в случае повреждения проводки технику, не допустив ее возгорания.

В домашних сетях зачастую устанавливаются аппараты ВА-серии, принцип действия которых описан выше. Выбирать автомат следует, отталкиваясь от сечения проводов и предполагаемой нагрузки на линию. Этой информации будет достаточно, чтобы сделать правильную покупку. Рекомендуется обращаться в специализированные магазины или к официальным дилерам, дорожащим своей репутацией, а не на электрорынок.

Немалое значение при выборе играют технические характеристики устройства. Выбирая автомат для щита, в первую очередь, учитывается селективность – принцип от большего к меньшему. То есть если на вводе автомат 40А, на розетки идет 20А, на освещение – 10А.

Для определения нагрузки на сеть придется вспомнить школьные уроки физики, а именно закон Ома. Для примера возьмем, что на кухне будут устанавливаться приборы, суммарная мощность которых достигает 3000 ватт. Общая сеть имеет напряжение в 220 вольт. Необходимо поделить мощность на напряжение и получится 13.6 А. Если отталкиваться от ближайшего номинала доступных автоматов, подбирается модель 16 А.

Обратите внимание! Автоматы предусматривают определенное число срабатываний. Конечно, модели от проверенных производителей более надежные, но, тем не менее, не рекомендуется их часто применять для включения-выключения. Из-за этого не только изнашивается механизм, но и подгорают контакты, что приводит к выходу из строя автомата

Из-за этого не только изнашивается механизм, но и подгорают контакты, что приводит к выходу из строя автомата.

Делить нынешние автоматы можно на 3 группы: B, C и D. Чтобы автомат не выбило сразу, после подключения электрического прибора предусматривается задержка по току. Другими словами, устройство будет «молчать» несколько секунд после включения в сеть техники с большим пусковым током. Маркировка в этом случае выступает в качестве коэффициента. Автомат отключается, если ток превышает номинал во столько-то раз:

• B – 3-5. Монтируется в жилых зданиях, где отсутствуют скачки тока;
• С – 5-10. Также находит применение в жилых зданиях. Обеспечивает защиту техники, имеющей слабые пусковые токи (дрель, стиральная машина и так далее);
• D – 10-14. Устанавливается на производствах с установками, имеющими большие пусковые токи.

Выпускаемые модели имеют различия по месту крепления проводника и посадке на DIN-рейку. Поэтому, если производится замена автомата, рекомендуется выбирать модель от того же производителя. Сама установка автоматического предохранителя, желание поменять пробки на автоматы – не самая простая задача, которую рекомендуется доверить специалисту, так как работа с электричеством довольно опасна.

На данный момент лидирующие позиции занимают устройства следующих компаний: ABB, Legrand, Schneider. Это бренды, выпускающие надежное и долговечное оборудование. Если, выбирая прибор, есть желание сэкономить средства, доступен бренд ИЭК.

Обратите внимание! Сейчас многие пытаются подделывать производство предохранителей, выпуская некачественную продукцию. Желая сэкономить средства, не стоит приобретать подозрительно дешевые модели, которые способны стать причиной аварийной ситуации