Использование автоматического выключателя постоянного тока в квартире
Iddc.ru

Все об электрике

Использование автоматического выключателя постоянного тока в квартире

Выбор автоматических выключателей для квартиры, дома, гаража

Домашний мастер, затеявший ремонт или изготовление электропроводки для своих помещений, обязательно сталкивается с вопросом защиты своего электрооборудования от предотвращения развития возможных аварийных ситуаций в нем.

Решить этот вопрос позволяют автоматические выключатели, которые обеспечивают три функции:

1. удобную ручную коммутацию подключенных цепей с источниками питания;

2. надежное пропускание тока нагрузки в рабочем режиме;

3. защитное автоматическое отключение при возникновении аварий.

Не секрет, что любой подобный прибор создается производителем для обеспечения определенных технических возможностей и имеет различные характеристики. Поэтому таких конструкций выпускается очень много и для каждого конкретного рабочего места необходимо подбирать оптимальный автомат.

Ну а теперь перейдем к правилам выбора, разделив их на девять последовательных этапов.

Расчет величины номинального тока. Этап №1

Автоматический выключатель обычно устанавливают внутри распределительного щитка на входе в дом, квартиру или гараж и врезают его в фазный проводник. Через этот автомат по смонтированным проводам проходит ток подключенной нагрузки, которую создают работающие электроприборы.

Именно этот ток в рабочем режиме и должен надежно пропускать автоматический выключатель, а в случае его превышения — размыкать свой силовой контакт, обесточивая схему. При этом важно, чтобы между токопроводящими свойствами электропроводки и подключенных приборов был соблюден баланс.

Например, медная проводка сечением 1,5 мм квадратных может обеспечить надежное электроснабжение потребителей общей мощностью до 1 кВт. Если к ней подключить электронагреватель, забирающий 3 кВт из сети, то никакой автоматический выключатель при этой ситуации с функцией защиты и нормального электроснабжения не справится.

Ведь, подбирая автомат под нагрузку 1 кВт, мы будем защищать проводку, не дадим ей перегреться и выйти из строя из-за повышенных токов. Однако, электронагреватель работать не будет — защита станет сразу автоматически снимать питание при каждом включении.

Если же выбрать автоматический выключатель по нагрузке нагревателя 3 кВт, то его оборудование станет работать, но только до того момента, пока не сгорят подводящие напряжение электрические провода. А произойдет это довольно быстро.

Приведенный пример демонстрирует, что вопрос сбалансированности электрической схемы, подключаемой к автомату, необходимо проанализировать и обеспечить на стадии проекта работ до выбора конкретной модели защитных устройств.

При этом лучше всего поэтапно выполнить следующие три задачи:

1. рассчитать ток подключаемой линии исходя из мощности работающих в ней электроприборов с учетом их количества и числа фаз сети;

2. выбрать номинал автоматического выключателя из ряда стандартных токов на основе проведенного расчета. При этом используется метод округления в большую сторону;

3. определить материал и сечение проводов, которые будут передавать нагрузку от автомата к потребителям на основе использования таблиц ПУЭ.

На картинке ниже представлены основные технические рекомендации для решения каждого из этих вопросов.

Выбор автоматического выключателя по его времятоковой характеристике. Этап №2

Зависимость скорости снятия питания с нагрузки электромагнитным расцепителем от величины превышения номинального тока в контролируемой схеме является одним из важных показателей автомата. По этому критерию они имеют шесть групп классификации, но для условий дома, квартиры и гаража подходят только три из них.

«В», когда нагрузка представлена старой электропроводкой, лампами накаливания, обогревателями, электрическими плитами или духовками;

«С», если в помещениях используются стиральные и посудомоечные машины, холодильники, морозильники, кондиционеры, офисные и домашние розеточные группы, осветительные газоразрядные лампы с увеличенным током запуска;

«D» — для обеспечения надежной работы и защиты мощных компрессорных установок, насосов, обрабатывающих станков, подъемных механизмов.

Надежное отключение повышенного тока электромагнитным расцепителем происходит при превышении I номинального у классов:

Токи, бо́льшие на 10% номинального значения, тоже будут отключаться этими автоматами за счет срабатывания биметаллических пластин, работающих по тепловому принципу. Но, их время не всегда может обеспечить безопасность. Поэтому защиты класса D нельзя использовать вместо С или тем более В.

Выбор автоматического выключателя по принципу селективности. Этап №3

Подбирая защитное устройство, следует понимать, что оно не одно работает в электрической схеме, а в комплексе с другими автоматами. Для них создается собственная, специфическая последовательность срабатываний, называемая избирательностью или селективностью. Ее важно соблюдать для надежного обеспечения электроэнергией всех потребителей.

Принцип селективной работы выключателей демонстрирует картинка, на которой показано, что при возникновении короткого замыкания в приборе, подключенном к розетке, аварийный ток пройдет через автоматы АВ1 щита дома, АВ2 подъездного и АВ3 квартирного щитка.

При этом их надо подобрать так, чтобы неисправность оперативно устранялась работой ближайшего к месту отключения автомата АВ3, а остальные продолжали работать для электроснабжения всех подключенных к ним электропотребителей.

Во время проектирования конфигурации схем электрических защит всегда выполняют их резервирование, считая, что абсолютной надежности быть не может. Когда-нибудь автоматический выключатель АВ3 может отказать в работе по различным причинам. Поэтому его должен страховать ближайший к нему АВ2. В случае его поломки наступит очередь работы АВ1. И так далее…

В порядке дополнения приведем конструкцию селективного автомата, который устанавливается в главном распределительном щитке. Подобные специальные селективные выключатели позволяют обеспечивать выдержку времени на срабатывание порядка 0,25÷0,6 секунды.

У них подготовлено 2 пути для прохождения тока:

Они имеют одинаковые элементы для работы тепловых расцепителей и блок основного контакта.

Подобный селективный автомат устанавливается перед отходящим, а его основной канал работает на обычное отключение аварии. В дополнительном же включен резистор, обеспечивающий небольшое снижение тока и, соответственно, задержку на срабатывание по времени.

Если отходящий автомат устраняет аварию, то селективный не отключается, а остается в работе через дополнительный контакт, а после остывания основного биметалла и через его канал. Когда же отходящий автомат со своей задачей не справляется, то его работа резервируется второй добавочной цепочкой.

Определение предельной коммутационной способности контактов. Этап №4

Эта характеристика определяет ту величину максимального тока в амперах, которую способен надежно разорвать автоматический выключатель при возникновении аварийной ситуации. Если это значение на практике будет превышено, то защита сети может не выполниться, а сам автомат просто сгорит от завышенной мощности дуги.

Один из решающих параметров на выбор автомата по ПКС связан с материалом использованных проводов в подводящих кабелях и удалением объекта от трансформаторной подстанции.

Кроме предельной способности в технической документации также указывается коммутационная износоустойчивость, которая определяет количество циклов срабатывания при нормальных условиях до наступления момента износа механизма.

Класс токоограничения отключающего механизма. Этап №5

Этот параметр указывается на корпусе большинства наиболее качественных моделей и характеризует скорость отключения аварийного режима электромагнитной отсечкой по отношению к продолжительности отрезка одного полупериода стандартной синусоиды.

Класс токоограничения обозначается цифрами 1, 2, 3, которые являются знаменателями дроби с числителем 1.

Автомат с классом 2 должен начать реагировать на неисправность за время 1/2 полупериода, а третьего класса — 1/3. Это значит, что чем выше показатель токоограничения, тем быстрее ликвидируется авария и меньшему тепловому воздействию подвергается защищаемое оборудование.

При разрыве электрического тока аварии возникает дуга, которую гасит специальное устройство. Окончательное время прерывания неисправности автоматом 3-го класса составляет порядка 2,5÷6 миллисекунд, 2-го — 6÷10, а 1-го — >10.

Обратите внимание, что модели класса 3 не дают возможности аварийному току достичь пика своего максимума. Поэтому их выбор наиболее оптимален.

Проверка автоматического выключателя по сопротивлению петли фаза-ноль. Этап 6

Этот вопрос лучше доверить специалистам измерительных электротехнических лабораторий. Технология и методика его выполнения изложены отдельной статьей.

Сейчас же кратко вспомним, что под термином петли фазы-нуля понимается полный участок электрической схемы от обмотки силового питающего трансформатора, расположенного на подстанции, до конечной розетки потребителя.

Эта цепочка обладает электрическим сопротивлением и влияет на выбор защитных устройств потому, что этой величиной ограничивается максимальный ток возникающего короткого замыкания.

Например, замеренное полное сопротивление участка составляет 1,2 Ома. Напряжение в квартирной проводке 220 вольт. Если накоротко замкнуть контакты розетки металлической перемычкой, то по закону Ома можно определить возникший ток.

На этапе проектирования электропроводки эта величина определяется теоретически по расчетным таблицам.

Например, защиты выбираются для гаража, где планируется использовать металлообрабатывающие станки. Поэтому по всем ранее оцененным показателям подобран автомат на 16 ампер класса D.

Отключающая способность его электромагнитного расцепителя вычисляется согласно требованиям ПУЭ по формуле:

16 – номинальный ток автомата;

20 — максимальная характеристика кратности тока отключения электромагнитным расцепителем;

Проведенный расчет показал, что максимальный ток короткого замыкания в схеме может быть не более 183 ампер, а выбранный автоматический выключатель работает при КЗ в 352 А. Другими словами, токовая отсечка при большинстве аварий у этой модели просто не будет работать.

Поэтому автомат выбран неправильно. Его необходимо заменять. Есть еще вторая альтернатива — проведение модернизации электропроводки с целью снижения ее электрического сопротивления.

Количество полюсов. Этап 7

В однофазной схеме двухполюсный автомат устанавливают внутри вводного щита для обеспечения полного снятия напряжения фазы и нуля с питаемой схемы. В остальных случаях применяются однополюсные модели, разрывающий фазный потенциал.

Четырехполюсный автомат в трехфазной сети позволяет коммутировать сразу три фазы и рабочий ноль. Но, они ни в коем случае не должны разрывать защитный РЕ-проводник.

Читать еще:  Можно ли подключить розетку для стиральной машины проводом ВВГ 3*1,5?

В остальных случаях, когда рабочий нулевой проводник не требуется переключать, достаточно выбрать трехфазную модель.

Дополнительные параметры. Этап 8

Сюда входят такие характеристики, как:

величина напряжения подводимой сети;

частота промышленных колебаний в герцах (обычно 50 или 60);

степень защиты корпуса по классам IP;

исполнение для эксплуатации при ухудшенной температуре.

На них тоже необходимо обратить внимание, особенно если планируются тяжелые условия работы для автомата.

Выбор бренда. Этап 9

Этот заключительный момент обычно важен в том случае, когда приобретается не один защитный прибор, а целая серия из них для выполнения электромонтажных работ в одном доме. Здесь рекомендуется приобретать надежные модели известных производителей с учетом покупательных возможностей.

В любом случае выбирать много сортов не рекомендуется. Во всем здании лучше всего использовать автоматы одной доверенной фирмы и серии.

Учитывайте более тяжелые условия эксплуатации автоматических выключателей в холодных или плохо отапливаемых гаражах и других подобных помещениях.

В заключение статьи хочется обратить внимание на один очень важный этап работы с автоматическим выключателем, о котором часто забывают. Это прогрузка или, другими словами, электрическая проверка всех заявленных производителем технических характеристик от постороннего источника в реальных рабочих условиях испытания с фиксацией результатов и составлением протокола.

Выполняют ее электротехнические лаборатории на своем оборудовании. Такая независимая проверка позволяет выявить все неисправности, которые могли появиться в автомате после его транспортировки или длительного хранения, включая и заводской брак.

Автоматические выключатели постоянного тока: что это такое и где они применяются?

Многие знают из школьного курса физики, что ток бывает переменным и постоянным. Если о применении переменного тока мы еще что-то можем с уверенностью сказать (все бытовые электроприемники питаются от переменного тока), то о постоянном мы не знаем практически ничего. Но раз существуют сети постоянного тока, значит есть и потребители, и соотвественно защита таким сетям тоже нужна. Где встречаются потребители постоянного тока и в чем отличие аппаратов защиты для этого рода тока мы рассмотрим в этой статье.

Ни один из типов электрического тока не «лучше», чем другой — каждый подходит для решения определенных задач: переменный ток идеален для генерации, передачи и распределения электроэнергии на большие расстояния, в то время как постоянный ток находит свое применение на специальных промышленных объектах, установках солнечной энергии, центрах обработки данных, электрических подстанциях и пр.

Шкаф распределения постоянного оперативного тока электрической подстанции

Понимание отличий переменного и постоянного тока дает четкое представление о задачах, с которыми сталкиваются автоматические выключатели постоянного тока. Переменный ток промышленной частоты (50 Гц) меняет свое направление в электрической цепи 50 раз в секунду и столько же раз «переходит» через нулевое значение. Этот «переход» значения тока через ноль способствует скорейшему гашению электрической дуги. В цепях постоянного тока значение напряжения постоянно — также как и направление тока постоянно во времени. Этот факт существенно затрудняет гашение дуги постоянного тока, и потому требует специальных конструкторских решений.

Совмещенные графики нормального и переходного режимов при отключении: а) переменного тока; б) постоянного тока

Одно из таких решений — использование постоянного магнита (3). Движение дуги в магнитном поле является одним из способов гашения в аппаратах до 1 кВ и находит применение в модульных автоматических выключателях. На электрическую дугу, которая по своей сути является проводником, воздействует магнитное поле, и та затягивается в дугогасительную камеру, где окончательно затухает.

1 — подвижный контакт
2 — неподвижный контакт
3 — серебросодержащая контактная напайка
4 — магнит
5 — дугогасительная камера
6 — скоба

Полярность надо соблюдать

Еще одним и, пожалуй, ключевым отличием между автоматическими выключателями переменного и постоянного тока, является у последних наличие полярности.

Схемы подключения однополюсного и двухполюсного автоматического выключателя постоянного тока

Если вы защищаете однофазную сеть переменного тока при помощи двухполюсного автоматического выключателя (с двумя защищенными полюсами), то нет разницы в какой из полюсов подключать фазный или нулевой проводник. При подключении же в сеть постоянного тока автоматических выключателей необходимо соблюдать правильную полярность. При подключении однополюсного выключателя постоянного тока питающее напряжение подается на клемму «1», а при подключении двухполюсного — на клеммы «1» и «4».

Почему это так важно? Смотрите видео. Автор ролика проводит несколько тестов с 10-ти амперным выключателем:

  1. Включение выключателя в сеть с соблюдением полярности — ничего не происходит.
  2. Выключатель установлен в сеть обратной полярностью; параметры сети U=376 В, I=7,5 А. Как итог: сильное дымовыделение с последующим воспламенением выключателя.
  3. Выключатель установлен с соблюдением полярности, а ток в цепи составляет 40 А, что в 4 раза превышает его номинал. Тепловая защита, как это и должно быть, разомкнула защищаемую цепь через несколько секунд.
  4. Последний и самый жесткий тест проводился с таким же 4-х кратным превышением по току и обратнойполярностью. Результат не заставил себя долго ждать — мгновенное воспламенение.

Этот ролик наглядно демонстрирует то, почему необходимо соблюдать полярность при подключении автоматических выключателей постоянного тока. Подключение с обратной полярностью, и с током цепи, не превышающим номинал автоматического выключателя, выводит его из строя. Во избежание повторения подобных «печальных опытов» производители маркируют клеммы выключателей «+» и «-», а также дают схемы подключения в руководствах по эксплуатации.

Таким образом, автоматические выключатели постоянного тока — это устройства защиты, применяемые для объектов альтернативной энергетики, систем автоматизации и управления промышленных процессов и пр. Специальные исполнения защитных характеристик Z, L, K позволяют защищать высокотехнологичное оборудование промышленных предприятий.

Для их электроустановки всегда рекомендуется пользоваться услугами квалифицированных инженеров и техников, чтобы убедиться, что соответствующие автоматические выключатели постоянного тока будут выбраны и установлены правильно.

Категории автоматических выключателей: A, B, C и D

Автоматическими выключателями называются приборы, отвечающие за защиту электроцепи от повреждений, связанных с воздействием на нее тока большой величины. Слишком сильный поток электронов способен вывести из строя бытовую технику, а также вызвать перегрев кабеля с последующим оплавлением и возгоранием изоляции. Если вовремя не обесточить линию, это может привести к пожару, Поэтому, в соответствии с требованиями ПУЭ (Правила устройства электроустановок), эксплуатация сети, в которой не установлены электрические автоматы защиты, запрещена. АВ обладают несколькими параметрами, один из которых – время токовая характеристика автоматического защитного выключателя. В этой статье мы расскажем, чем различаются автоматические выключатели категории A, B, C, D и для защиты каких сетей они используются.

Особенности работы автоматов защиты сети

К какому бы классу ни относился автоматический выключатель, его главная задача всегда одна – быстро определить появление чрезмерного тока, и обесточить сеть раньше, чем будет поврежден кабель и подключенные к линии устройства.

Токи, которые могут представлять опасность для сети, подразделяются на два вида:

  • Токи перегрузки. Их появление чаще всего происходит из-за включения в сеть приборов, суммарная мощность которых превышает ту, что линия способна выдержать. Другая причина перегрузки – неисправность одного или нескольких устройств.
  • Сверхтоки, вызванные КЗ. Короткое замыкание происходит при соединении между собой фазного и нейтрального проводников. В нормальном состоянии они подключены к нагрузке по отдельности.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя – на видео:

Токи перегрузки

Величина их чаще всего незначительно превышает номинал автомата, поэтому прохождение такого электротока по цепи, если оно не затянулось слишком надолго, не вызывает повреждения линии. В связи с этим мгновенного обесточивания в таком случае не требуется, к тому же нередко величина потока электронов быстро приходит в норму. Каждый АВ рассчитан на определенное превышение силы электротока, при котором он срабатывает.

Время срабатывания защитного автоматического выключателя зависит от величины перегрузки: при небольшом превышении нормы оно может занять час и более, а при значительном – несколько секунд.

За отключение питания под воздействием мощной нагрузки отвечает тепловой расцепитель, основой которого является биметаллическая пластина.

Этот элемент нагревается под воздействием мощного тока, становится пластичным, изгибается и вызывает срабатывание автомата.

Токи короткого замыкания

Поток электронов, вызванный КЗ, значительно превосходит номинал устройства защиты, в результате чего последнее немедленно срабатывает, отключая питание. За обнаружение КЗ и немедленную реакцию аппарата отвечает электромагнитный расцепитель, представляющий собой соленоид с сердечником. Последний под воздействием сверхтока мгновенно воздействует на отключатель, вызывая его срабатывание. Этот процесс занимает доли секунды.

Однако существует один нюанс. Иногда ток перегрузки может также быть очень большим, но при этом не вызванным КЗ. Как же аппарат должен определить различие между ними?

На видео про селективность автоматических выключателей:

Здесь мы плавно переходим к основному вопросу, которому посвящен наш материал. Существует, как мы уже говорили, несколько классов АВ, различающихся по времятоковой характеристике. Наиболее распространенными из них, которые применяются в бытовых электросетях, являются устройства классов B, C и D. Автоматические выключатели, относящиеся к категории A, встречаются значительно реже. Они наиболее чувствительны и используются для защиты высокоточных аппаратов.

Между собой эти устройства различаются по току мгновенного расцепления. Его величина определяется кратностью тока, проходящего по цепи, к номиналу автомата.

Читать еще:  Как работает Wi-Fi розетка и в чем ее преимущества?

Характеристики срабатывания защитных автоматических выключателей

Класс АВ, определяющийся этим параметром, обозначается латинским литером и проставляется на корпусной части автомата перед цифрой, соответствующей номинальному току.

В соответствии с классификацией, установленной ПУЭ, защитные автоматы подразделяются на несколько категорий.

Автоматы типа МА

Отличительная черта таких устройств – отсутствие в них теплового расцепителя. Аппараты этого класса устанавливают в цепях подключения электрических моторов и других мощных агрегатов.

Защиту от перегрузок в таких линиях обеспечивает реле максимального тока, автоматический выключатель только предохраняет сеть от повреждений в результате воздействия сверхтоков короткого замыкания.

Приборы класса А

Автоматы типа А, как было сказано, обладают самой высокой чувствительностью. Тепловой расцепитель в устройствах с времятоковой характеристикой А чаще всего срабатывает при превышении силой тока номинала АВ на 30%.

Катушка электромагнитного расцепления обесточивает сеть в течение примерно 0,05 сек, если электроток в цепи превышает номинальный на 100%. Если по какой-либо причине после увеличения силы потока электронов в два раза электромагнитный соленоид не сработал, биметаллический расцепитель отключает питание в течение 20 – 30 сек.

Автоматы, имеющие времятоковую характеристику А, включаются в линии, при работе которых недопустимы даже кратковременные перегрузки. К таковым относятся цепи с включенными в них полупроводниковыми элементами.

Защитные устройства класса B

Аппараты категории B обладают меньшей чувствительностью, чем относящиеся к типу A. Электромагнитный расцепитель в них срабатывает при превышении номинального тока на 200%, а время на срабатывание составляет 0,015 сек. Срабатывание биметаллической пластины в размыкателе с характеристикой B при аналогичном превышении номинала АВ занимает 4-5 сек.

Оборудование этого типа предназначено для установки в линиях, в которые включены розетки, приборы освещения и в других цепях, где пусковое повышение электротока отсутствует либо имеет минимальное значение.

Автоматы категории C

Устройства типа C наиболее распространены в бытовых сетях. Их перегрузочная способность еще выше, чем у ранее описанных. Для того, чтобы произошло срабатывание соленоида электромагнитного расцепления, установленного в таком приборе, нужно, чтобы проходящий через него поток электронов превысил номинальную величину в 5 раз. Срабатывание теплового расцепителя при пятикратном превышении номинала аппарата защиты происходит через 1,5 сек.

Установка автоматических выключателей с времятоковой характеристикой C, как мы и говорили, обычно производится в бытовых сетях. Они отлично справляются с ролью вводных устройств для защиты общей сети, в то время как для отдельных веток, к которым подключены группы розеток и осветительные приборы, хорошо подходят аппараты категории B.

Это позволит соблюсти селективность защитных автоматов (избирательность), и при КЗ в одной из веток не будет происходить обесточивания всего дома.

Автоматические выключатели категории Д

Эти устройства имеют наиболее высокую перегрузочную способность. Для срабатывания электромагнитной катушки, установленной в аппарате такого типа, нужно, чтобы номинал по электротоку защитного автомата был превышен как минимум в 10 раз.

Срабатывание теплового расцепителя в этом случае происходит через 0,4 сек.

Устройства с характеристикой D наиболее часто используются в общих сетях зданий и сооружений, где они играют подстраховочную роль. Их срабатывание происходит в том случае, если не произошло своевременного отключения электроэнергии автоматами защиты цепи в отдельных помещениях. Также их устанавливают в цепях с большой величиной пусковых токов, к которым подключены, например, электромоторы.

Защитные устройства категории K и Z

Автоматы этих типов распространены гораздо меньше, чем те, о которых было рассказано выше. Приборы типа K имеют большой разброс в величинах тока, необходимых для электромагнитного расцепления. Так, для цепи переменного тока этот показатель должен превышать номинальный в 12 раз, а для постоянного – в 18. Срабатывание электромагнитного соленоида происходит не более чем через 0,02 сек. Срабатывание теплового расцепителя в таком оборудовании может произойти при превышении величины номинального тока всего на 5%.

Этими особенностями обусловлено применение устройств типа K в цепях с исключительно индуктивной нагрузкой.

Приборы типа Z тоже имеют разные токи срабатывания соленоида электромагнитного расцепления, но разброс при этом не столь велик, как в АВ категории K. В цепях переменного тока для их отключения превышение токового номинала должно быть трехкратным, а в сетях постоянного – величина электротока должна быть в 4,5 раза больше номинальной.

Аппараты с характеристикой Z используются только в линиях, к которым подключены электронные устройства.

Наглядно про категории автоматов на видео:

Заключение

В этой статье мы рассмотрели время токовые характеристики защитных автоматов, классификацию этих устройств в соответствии с ПУЭ, а также разобрались, в каких цепях устанавливаются приборы различных категорий. Полученная информация поможет вам определить, какое защитное оборудование следует использовать в сети, исходя из того, какие устройства к ней подключены.

Как выбрать автоматический выключатель для дома.

Перегорела лампочка или сломался утюг, мы говорим «выбило пробки». На самом деле, это сработал автоматический выключатель. Возможно, он предотвратил пожар в квартире. Чтобы система работала именно так, выключатель нужно правильно выбрать и установить.

Автоматические выключатели: трехполюсной, двухполюсной, однополюсной.

Как устроен автоматический выключатель

Проводка и электроприборы рассчитаны на определенную силу тока. Однако иногда в сети случаются неисправности – перегрузки и короткие замыкания – и сила тока может вырасти за доли секунды в тысячи раз, тогда провода перегреются, а изоляция – расплавится и может загореться. Но если на проводе установлен автоматический выключатель (или как его еще называют, «автомат»), он этого не допустит. При коротком замыкании или перегрузке сети он прекратит подачу тока.

Главный элемент каждого выключателя – расцепитель. Из названия понятно, что его задача – размыкать электрическую цепь при превышении силы тока.

В современных выключателях используется сочетание двух типов расцепителей: теплового и электромагнитного. Первый срабатывает медленно и защищает проводку от перегрузок сети – незначительного превышения силы тока, которое, тем не менее, нагревает провода. Второй расцепитель – электромагнитный – мгновенно размыкает сеть при резком скачке тока в случае короткого замыкания.

Все бытовые автоматы устроены примерно одинаково, но отличаются своими характеристиками.

Какие параметры важны

ГОСТ классифицирует выключатели по 12 параметрам. На самом деле их ещё больше, но если выбирать автомат для бытовых нужд и «обычных» условий эксплуатации (переменного тока, установки в электрощиток, комнатной температуры и влажности), список можно сократить до 4-5 пунктов. В него войдут: полюсность, рабочее напряжение, номинальный ток, класс срабатывания и ток короткого замыкания.

Выбор автоматического выключателя

Шаг 1. Определите количество

Чтобы разобраться с количеством выключателей, вам нужно знать число силовых цепей в квартире.

Силовая цепь – это провод, идущий от электрощитка в квартиру, вместе с подключенными к нему приборами-потребителями электроэнергии. Как правило, в квартирах в одну цепь объединены осветительные приборы, в другую – розетки. Каждый из бытовых приборов: например, посудомойка, водонагреватель, кондиционер – получает электричество по отдельному проводу, а значит включен в свою электрическую цепь.

По современным стандартам на каждую электроцепь нужно устанавливать отдельный выключатель. Плюс еще один – на вводе проводов в квартиру. Он так и называется: вводной автомат. Кроме защиты проводки, он позволяет полностью обесточить квартиру, например, если нужно провести электротехнические работы.

Шаг 2. Выберете полюсность и рабочее напряжение

Электрическое подключение в вашем доме может быть однофазным или трехфазным. С точки зрения выбора автомата, эти подключения отличаются количеством жил в проводе, которые выключатель должен обесточить при срабатывании. На каждую жилу нужна своя секция выключателя. Полюсность – это фактически количество секций в автомате: их может быть от одной до четырех.

Если подключение квартиры или дома однофазное, все цепи в квартире – в том числе, и для электроплиты – тоже будут однофазными. Поэтому для проводки внутри квартиры обычно достаточно однополюсных автоматов, которые нужно устанавливать на провод фазы. Только вводной выключатель должен быть двухполюсным, поскольку для полного обесточивания сеть нужно отключить и от фазы, и от нейтрали. Рабочее напряжение в однофазной сети – 220В.

Если дом или квартира подключены по трехфазной схеме, то вводной автомат нужно покупать четырехполюсный. А вот внутри квартиры, скорее всего, опять будут однофазные подключения. Исключение – электроплита. Ее, как правило, подключают по трехфазной схеме. В частном доме трехфазная схема может применяться для насосов, соляриев, инфракрасных саун и других мощных потребителей. Напряжение в трехфазной сети – 380 В, но если при этом в квартире есть однофазные цепи, то для них нужно брать четырёхполюсный автомат на 220В.

Автоматические выключатели — конструкция и принцип работы

Эта статья продолжает серию публикаций по электрическим аппаратам защиты — автоматическим выключателям, УЗО, дифавтоматам, в которых мы подробно разберем назначение, конструкцию и принцип их работы, а также рассмотрим их основные характеристики и детально разберем расчет и выбор электрических аппаратов защиты. Завершит этот цикл статей пошаговой алгоритм, в котором кратко, схематично и в логической последовательности будет рассмотрен полный алгоритм расчета и выбора автоматических выключателей и УЗО.

Чтобы не пропустить выход новых материалов по этой теме подписывайтесь на новостную рассылку, форма подписки внизу этой статьи.

Читать еще:  Подключение спаренных розетки и выключателя после ремонта

Ну а в этой статье мы разберемся, что же такое автоматический выключатель, для чего предназначен, как он устроен и рассмотрим, как он работает.

Автоматический выключатель (или обычно просто «автомат») — это контактный коммутационный аппарат, который предназначен для включения и отключения (т.е. для коммутации) электрической цепи, защиты кабелей, проводов и потребителей (электрических приборов) от токов перегрузки и от токов короткого замыкания.

Т.е. автоматический выключатель выполняет три основный функции:

1) коммутацию цепи (позволяет включать и отключать конкретный участок электрической цепи);

2) обеспечивает защиту от токов перегрузки, отключая защищаемую цепь, когда в ней протекает ток, превышающий допустимый (например, при подключении в линию мощного прибора или приборов);

3) отключает от питающей сети защищаемую цепь, когда в ней возникают большие по значению токи короткого замыкания.

Таким образом, автоматы выполняют одновременно и функции защиты и функции управления.

По конструктивному исполнению выпускаются три основных типа автоматических выключателей:

воздушные автоматические выключатели (применяются в промышленности в цепях с большими токами в тысячи ампер);

автоматические выключатели в литом корпусе (рассчитаны на большой диапазон рабочих токов от 16 до 1000 Ампер);

модульные автоматические выключатели, наиболее нам известные, к которым мы привыкли. Они широко применяются в быту, в наших домах и квартирах.

Модульными они называются потому, что их ширина стандартизирована и в зависимости от количества полюсов, кратна 17.5 мм, более подробно этот вопрос будет рассмотрен в отдельной статье.

Мы с вами, на страницах сайта http://elektrik-sam.info, будем рассматривать именно модульные автоматические выключатели и устройства защитного отключения.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя.

Рассматривая конструкцию УЗО, я говорил, что для исследования от заказчика достались также и автоматические выключатели, конструкцию которых мы сейчас рассмотрим.

Корпус автоматического выключателя изготавливается из диэлектрического материала. На передней панели нанесена торговая марка (брэнд) производителя, каталожный номер. Основные характеристики — номинал (в нашем случае номинальный ток 16 Ампер) и время токовая характеристика (у нашего образца С).

Также на передней поверхности указываются и другие параметры автоматического выключателя, о которых речь пойдет в отдельной статье.

На задней части имеется специальное крепление для монтажа на DIN-рейку и крепления на ней с помощью специальной защелки.

DIN-рейка — это металлическая рейка специальной формы, шириной 35 мм, предназначенная для крепления модульных устройств (автоматов, УЗО, различных реле, пускателей, клеммников и т.д.; выпускаются счетчики электроэнергии специально для установки на DIN-рейку). Для монтажа на рейку необходимо завести корпус автомата за верхнюю часть DIN-рейки и нажать на нижнюю часть автомата, чтобы фиксатор защелкнулся. Для снятия с DIN-рейки необходимо поддеть снизу фиксатор защелки и снять автомат.

Встречаются модульные устройства с тугими защелками, в этом случае при установке на DIN-рейку необходимо поддевать снизу защелку фиксатора, заводить автомат на рейку и потом отпускать защелку, либо защелкивать ее принудительно, надавливая на нее отверткой.

Корпус автоматического выключателя состоит из двух половинок, соединенных четырьмя заклепками. Чтобы разобрать корпус, необходимо высверлить заклепки и снять одну из половинок корпуса.

В результате получаем доступ к внутреннему механизму автоматического выключателя.

Итак, в конструкцию автоматического выключателя входят:

1 — верхняя винтовая клемма;

2 — нижняя винтовая клемма;

3 — неподвижный контакт;

4 — подвижный контакт;

5 — гибкий проводник;

6 — катушка электромагнитного расцепителя;

7 — сердечник электромагнитного расцепителя;

8 — механизм расцепителя;

9 — рукоятка управления;

10 — гибкий проводник;

11 — биметаллическая пластина теплового расцепителя;

12 — регулировочный винт теплового расцепителя;

13 — дугогасительная камера;

14 — отверстие для отвода газов;

15 — защелка фиксатора.

Поднимая рукоятку управления вверх, автоматический выключатель подключается к защищаемой цепи, опустив рукоятку вниз — отключатся от нее .

Тепловой расцепитель, представляет собой биметаллическую пластину, которая нагревается проходящим через нее током, и если ток превышает заданное значение, пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепителя, отключая таким образом автоматический выключатель от защищаемой цепи.

Электромагнитный расцепитель — это соленоид, т.е. катушка с намотанной проволокой, а внутри сердечник с пружиной. При возникновении короткого замыкания ток в цепи очень быстро нарастает, в обмотке катушки электромагнитного расцепителя наводится магнитный поток, под воздействием наведенного магнитного потока перемещается сердечник, и, преодолевая усилие пружины, воздействует на механизм и отключает автомат.

Как работает автоматический выключатель?

В обычном (неаварийном) режиме работы автоматического выключателя, когда рычаг управления взведен, электрический ток подается к автомату через питающий провод, подключенный к верхней клемме, далее ток проходит на неподвижный контакт, через него на подключенный к нему подвижный контакт, далее через гибкий проводник подается на катушку соленоида, после катушки по гибкому проводнику на биметаллическую пластину теплового расцепителя, от него на нижнюю винтовую клемму и далее в цепь подключенной нагрузки.

На рисунке показан автомат во включенном состоянии: рычаг управления поднят вверх, подвижный и неподвижный соединены.

Перегрузка возникает, когда ток в цепи, контролируемой автоматическим выключателем, начинает превышать номинальный ток автомата. Биметаллическая пластина теплового расцепителя начинает нагреваться проходящим через нее повышенным электрическим током, изгибается, и, если ток в цепи не уменьшается, пластина воздействует на механизм расцепления, и автоматический выключатель отключается, размыкая защищаемую цепь.

Для нагрева и изгибания биметаллической пластины требуется некоторое время. Время срабатывания зависит от величины проходящего через пластину тока, чем больше ток, тем меньше время срабатывания и может быть от нескольких секунд до часа. Минимальный ток срабатывания теплового расцепителя составляет 1,13-1,45 от номинального тока автомата (т.е. тепловой расцепитель начинает срабатывать при превышении номинального тока на 13-45%).

Автоматический выключатель — это устройство аналоговое, этим объясняется такой разброс параметров. Существуют технические сложности при его точной настройке. Ток срабатывания теплового расцепителя устанавливается на заводе регулировочным винтом 12. После того, как остынет биметаллическая пластина, автоматический выключатель готов к дальнейшему использованию.

Температура биметаллической пластины зависит от температуры окружающей среды: если автоматический выключатель установлен в помещении с высокой температурой воздуха, то тепловой расцепитель может сработать при меньшем токе, соответственно при низких температурах ток срабатывания теплового расцепителя может быть выше допустимого. Подробно этот вопрос смотрите в статье Почему в жару срабатывает автоматический выключатель?

Тепловой расцепитель срабатывает не сразу, а через какое-то время, давая возможность току перегрузки вернуться к своему нормальному значению. Если же в течение этого времени ток не снижается, тепловой расцепитель срабатывает, защищая цепь потребителей от перегрева, оплавления изоляции и возможного возгорания проводки.

К перегрузке может приводить подключение в линию мощных приборов, превышающих расчетную мощность защищаемой цепи. Например, при включении в линию очень мощного нагревателя или электроплиты с духовкой (с мощностью, превышающей расчетную мощность линии), или одновременно несколько мощных потребителей (электроплита, кондиционер, стиральная машина, бойлер, электрочайник и т.п.), либо большого количества одновременно включенных приборов.

При коротком замыкании ток в цепи мгновенно возрастает, наводимое в катушке по закону электромагнитной индукции магнитное поле перемещает сердечник соленоида, который приводит в действие механизм расцепителя и размыкает силовые контакты автоматического выключателя (т.е. подвижный и неподвижный контакты). Линия размыкается, позволяя снять с аварийной цепи питание и защитить от возгорания и разрушения сам автомат, электропроводку и замкнувший электроприбор.

Электромагнитный расцепитель срабатывает практически мгновенно (около 0,02с), в отличие от теплового, но при значительно больших значениях тока (от 3-х и более значений номинального тока), поэтому электропроводка не успевает нагреться до температуры плавления изоляции.

При размыкании контактов цепи, когда в ней проходит электрический ток, возникает электрическая дуга, и чем больше ток в цепи — тем дуга мощнее. Электрическая дуга вызывает эррозию и разрушение контактов. Чтобы защитить контакты автоматического выключателя от ее разрушающего действия, дуга, возникающая в момент размыкания контактов, направляется в дугогасительную камеру (состоящую из параллельных пластин), где она дробится, затухает, охлаждается и исчезает. При горении дуги образуются газы, они отводятся наружу из корпуса автомата через специальное отверстие.

Автомат не рекомендуется использовать в качестве обычного выключателя цепи, особенно если его отключать при подключенной мощной нагрузке (т.е. при больших токах в цепи), поскольку это ускорит разрушение и эррозию контактов.

Итак, давайте резюмируем:

— автоматический выключатель позволяет коммутировать цепь (переводя рычаг управления вверх – автомат подключается к цепи; переводя рычаг вниз – автомат отключает питающую линию от цепи нагрузки);

— имеет встроенный тепловой расцепитель, который защищает линию нагрузки от токов перегрузки, он инерционен и срабатывает через некоторое время;

— имеет встроенный электромагнитный расцепитель, защищающий линию нагрузки от больших токов короткого замыкания и срабатывает почти мгновенно;

— содержит дугогасящую камеру, которая защищает силовые контакты от разрушительного действия электромагнитной дуги.

Конструкцию, назначение и принцип действия мы разобрали.

В следующей статье мы рассмотрим основные характеристики автоматического выключателя, которые необходимо знать при его выборе.

Смотрите Конструкция и принцип работы автоматического выключателя в видеоформате:

Полезные статьи по теме:

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector