Собирая электрощиток или подключая новую крупную бытовую технику, домашний мастер обязательно столкнется с такой проблемой как необходимость подбора автоматических выключателей. Они обеспечивают электро и пожарную безопасность, потому правильный выбор автомата — залог безопасности вас, семьи и имущества.
Для чего служит автомат
В цепи электропитания автомат ставят для предупреждения перегрева проводки. Любая проводка рассчитана на прохождение какого-то определенного тока. Если пропускаемый ток превышает это значение, проводник начинает слишком сильно греться. Если такая ситуация сохраняется достаточный промежуток времени, начинает плавиться проводка, что приводит к короткому замыканию. Автомат защиты ставят чтобы предотвратить эту ситуацию.
Вторая задача автомата защиты — при возникновении тока короткого замыкания (КЗ) отключить питание. При замыкании токи в цепи возрастают многократно и могут достигать тысяч ампер. Чтобы они не разрушили проводку и не повредили аппаратуру, включенную в линию, автомат защиты должен отключить питание как можно быстрее — как только ток превысит определенный предел.
Чтобы защитный автоматический выключатель исправно выполнял свои функции, необходимо правильно сделать выбор автомата по всем параметрам. Их не так много — всего три, но с каждой надо разбираться.
Какие бывают автоматы защиты
Для защиты проводников однофазной сети 220 В есть отключающие устройства однополюсные и двухполюсные. К однополюсным подключается только один проводник — фазный, к двухполюсным и фаза и ноль. Однополюсные автоматы ставят на цепи 220 В внутреннего освещения, на розеточные группы в помещениях с нормальными условиями эксплуатации. Их также ставят на некоторые виды нагрузки в трехфазных сетях, подключая одну из фаз.
Для трехфазных сетей (380 В) есть трех и четырех полюсные. Вот эти автоматы защиты (правильное название автоматический выключатель) ставят на трехфазную нагрузку (духовки, варочные панели и другое оборудование которое работает от сети 380 В).
В помещениях с повышенной влажностью (ванная комната, баня, бассейн и т.д.) ставят двухполюсные автоматические выключатели. Их также рекомендуют устанавливать на мощную технику — на стиральные и посудомоечные машины, бойлеры, духовые шкафы и т.д.
Просто в аварийных ситуациях — при коротком замыкании или пробое изоляции — на нулевой провод может попасть фазное напряжение. Если на линии питания установлен однополюсный аппарат, он отключит фазный провод, а ноль с опасным напряжением так и останется подключенным. А значит, остается вероятность поражения током при прикосновении. То есть, выбор автомата прост — на часть линий ставятся однополюсные выключатели, на часть — двухполюсные. Конкретное количество зависит от состояния сети.
Для трехфазной сети существуют трехполюсные автоматические выключатели. Такой автомат ставится на входе и на потребителях, к которым подводятся все три фазы — электроплита, трехфазная варочная панель, духовой шкаф и т.д. На остальных потребителей ставят двухполюсные автоматы защиты. Они в обязательном порядке должны отключать и фазу и нейтраль.
Пример разводки трехфазной сети — типы автоматов защиты
Выбор номинала автомата защиты от количества подключаемых к нему проводов не зависит.
Определяемся с номиналом
Собственно, из функций защитного автомата и следует правило определения номинала автомата защиты: он должен срабатывать до того момента, когда ток превысит возможности проводки. А это значит, что токовый номинал автомата должен быть меньше чем максимальный ток, который выдерживает проводка.
Исходя из этого, алгоритм выбора автомата защиты прост:
- для конкретного участка.
- Смотрите, какой максимальный ток выдерживает данный кабель (есть в таблице).
- Далее из всех номиналов защитных автоматов выбираем ближайший меньший. Номиналы автоматов привязаны к допустимым длительным токам нагрузки для конкретного кабеля — они имеют немного меньший номинал (есть в таблице). Выглядит перечень номиналов следующим образом: 16 А, 25 А, 32 А, 40 А, 63 А. Вот из этого списка и выбираете подходящий. Есть номиналы и меньше, но они уже практически не используются — слишком много электроприборов у нас появилось и имеют они немалую мощность.
Пример
Алгоритм очень прост, но работает безошибочно. Чтобы было понятнее, давайте разберем на примере. Ниже приведена таблица в которой указаны максимально допустимый ток для проводников, которые используют при . Там же даны рекомендации относительно использования автоматов. Они даны в колонке «Номинальный ток автомата защиты». Именно там ищем номиналы — он немного меньше предельно допустимого, чтобы проводка работала в нормальном режиме.
| Сечение жил медных проводов | Допустимый длительный ток нагрузки | Максимальная мощность нагрузки для однофазной сети 220 В | Номинальный ток защитного автомата | Предельный ток защитного автомата | |
|---|---|---|---|---|---|
| 1,5 кв. мм | 19 А | 4,1 кВт | 10 А | 16 А | освещение и сигнализация |
| 2,5 кв. мм | 27 А | 5,9 кВт | 16 А | 25 А | розеточные группы и электрический теплый пол |
| 4 кв.мм | 38 А | 8,3 кВт | 25 А | 32 А | кондиционеры и водонагреватели |
| 6 кв.мм | 46 А | 10,1 кВт | 32 А | 40 А | электрические плиты и духовые шкафы |
| 10 кв. мм | 70 А | 15,4 кВт | 50 А | 63 А | вводные линии |
В таблице находим выбранное сечение провода для данной линии. Пусть нам необходимо проложить кабель сечением 2,5 мм 2 (наиболее распространенный при прокладке к приборам средней мощности). Проводник с таким сечением может выдержать ток в 27 А, а рекомендуемый номинал автомата — 16 А.
Как будет тогда работать цепь? До тех пор, пока ток не превышает 25 А автомат не отключается, все работает в штатном режиме — проводник греется, но не до критических величин. Когда ток нагрузки начинает возрастать и превышает 25 А, автомат еще некоторое время не отключается — возможно это стартовые токи и они кратковременны. Отключается он если достаточно длительное время ток превысит 25 А на 13%. В данном случае — если он достигнет 28,25 А. Тогда электропакетник сработает, обесточит ветку, так как это ток уже представляет угрозу для проводника и его изоляции.
Расчет по мощности
Можно ли выбрать автомат по мощности нагрузки? Если к линии электропитания будет подключено только одно устройство (обычно это крупная бытовая техника с большой потребляемой мощностью), то допустимо сделать расчет по мощности этого оборудования. Так же по мощности можно выбрать вводный автомат, который устанавливается на входе в дом или в квартиру.
Если ищем номинал вводного автомата, необходимо сложить мощности всех приборов, которые будут подключены к домовой сети. Затем найденная суммарная мощность подставляется в формулу, находится рабочий ток для этой нагрузки.
После того, как нашли ток, выбираем номинал. Он может быть или чуть больше или чуть меньше найденного значения. Главное, чтобы его ток отключения не превышал предельно допустимый ток для данной проводки.
Когда можно пользоваться данным методом? Если проводка заложена с большим запасом (это неплохо, кстати). Тогда в целях экономии можно установить автоматически выключатели соответствующие нагрузке, а не сечению проводников. Но еще раз обращаем внимание, что длительно допустимый ток для нагрузки должен быть больше предельного тока защитного автомата. Только тогда выбор автомата защиты будет правильным.
Выбираем отключающую способность
Выше описан выбор пакетника по максимально допустимому току нагрузки. Но автомат защиты сети также должен отключаться при возникновении с сети КЗ (короткого замыкания). Эту характеристику называют отключающей способностью. Она отображается в тысячах ампер — именного такого порядка могут достигать токи при коротком замыкании. Выбор автомата по отключающей способности не очень сложен.
Эта характеристика показывает, при каком максимальном значении тока КЗ автомат сохраняет свою работоспособность, то есть, он сможет не только отключится, но и будет работать после повторного включения. Эта характеристика зависит от многих факторов и для точного подбора необходимо определять токи КЗ. Но для проводки в доме или квартире такие расчеты делают очень редко, а ориентируются на удаленность от трансформаторной подстанции.
Если подстанция находится недалеко от ввода в ваш дом/квартиру, берут автомат с отключающей способностью 10 000 А, для всех остальных городских квартир достаточно 6 000 А. Если же дом находится в сельской местности иди вы выбираете автомат защиты электросети для дачи, вполне может хватить и отключающей способности в 4 500 А. Сети тут обычно старые и токи КЗ большими не бывают. А так как с возрастанием отключающей способности цена возрастает значительно, можно применить принцип разумной экономии.
Можно ли в городских квартирах ставить пакетики с более низкой отключающей способностью. В принципе, можно, но никто не гарантирует, что после первого же КЗ вам не придется его менять. Он может успеть отключить сеть, но окажется при этом неработоспособным. В худшем варианте контакты расплавятся и отключиться автомат не успеет. Тогда проводка расплавится и может возникнуть пожар.
Тип электромагнитного расцепителя
Автомат должен срабатывать при повышении тока выше определенной отметки. Но в сети периодически возникают кратковременные перегрузки. Обычно они связаны с пусковыми токами. Например, такие перегрузки могут наблюдаться при включении компрессора холодильника, мотора стиральной машины и т.д. Автоматический выключатель при таких временных и краткосрочных перегрузках отключаться не должен, потому у них есть определенная задержка на срабатывание.
Но если ток возрос не из-за перегрузки а из-за КЗ, то за время, которое «выжидает» автоматический выключатель, контакты его расплавятся. Вот для этого и существует электромагнитный автоматический расцепитель. Он срабатывает при определенной величине тока, которая уже не может быть перегрузкой. Этот показатель называют еще током отсечки, так как в этом случае автоматический выключатель отсекает линию от электропитания. Величина тока срабатывания может быть разной и отображается буквами, которые стоят перед цифрами, обозначающими номинал автомата.
Есть три самых ходовых типа:
С какой же характеристикой выбрать пакетник? В данном случае выбор автомата защиты также основывается на отдаленности вашего домовладения от подстанции и состояния электросетей выбор автомата защиты проводят ползуясь простыми правилами:
- С буквой «B» на корпусе подходят для дач, домов селах и поселках, которые получают электропитание через воздушки. Также их можно ставить в квартиры старых домов, в которых реконструкция внутридомовой электросети не производилась. Эти защитные автоматы далеко не всегда есть в продаже, стоят немного дороже категории С, но могут доставляться под заказ.
- Пакетники с «C» на корпусе — это наиболее широко распространенный вариант. Они ставятся в сетях с нормальным состоянием, подходят для квартир в новостройках или после капремонта, в частных домах недалеко от подстанции.
- Класс D ставят на предприятиях, в мастерских с оборудованием, имеющим высокие пусковые токи.
То есть по сути выбор автомата защиты в этом случае прост — для большинства случаев подходит тип C. Он и есть в магазинах в большом ассортименте.
Каким производителям стоит доверять
И напоследок уделим внимание производителям. Выбор автомата нельзя считать завершенным, если вы не подумали о том, какой фирмы автоматические выключатели вы будете покупать. Точно не стоит брать неизвестные фирмы — электрика не та область, где можно ставить эксперименты. Подробно о выборе производителя в видео.
Автоматы электрические выполняют функцию защиты проводки от перегрузок, замыканий, аварий, которые могут возникнуть при скачках напряжения. Чтобы не случилась чрезвычайная ситуация, необходимо в квартирах, частных домах, гаражах, дачах и хозяйственных постройках устанавливать электрические автоматические выключатели. Когда случаются перегрузки или скачки, то прибор реагирует и работает неодинаково. В той или иной ситуации происходит срабатывание отдельных частей устройства, в то время как другие части продолжают работать, обеспечивая безопасность жилища.
Принцип работы защитного автомата
Выключатель имеет компактные, небольшие размеры, устройство помещено в пластмассу из термостойких материалов. На одной стороне -лицевой - установлена рукоятка, позволяющая включать и выключать прибор, на другой - сзади - фиксатор-защелка, который крепится на специальную DIN-рейку. Снизу и сверху расположены винтовые клеммы.
Принцип работы выключателей зависит от состояния сети и протекания тока по проводке. Когда прибор электрического выключателя находится в нормальном режиме, то через автомат проходит ток, показатели которого могут быть равны или меньше установленного номинального значения. Напряжение от внешней сети идет на верхнюю клемму с неподвижным контактом. Отсюда ток поступает на замкнутый подвижный контакт, а далее переходит на катушку соленоида, которая является гибким медным проводником. Уже отсюда ток идет на тепловой расцепитель, с которого поступает на нижнюю клемму. Именно она подключена к сети.
Таблица номиналов автоматов по току
Штатный ток, который проходит по проводке, может быть больше или меньше установленных значений. На их основании составлена классификация времятоковых характеристик для расцепителей в устройствах. Каждый вид в государственном стандарте отмечен латинской буквой, а допустимое превышение следует искать по формуле коэффициента - k=I/In.
В таблице 1 указаны нормы каждого типа времятоковых показателей.
Таблица 1
В таблице 2 приведены времятоковые характеристики приборов автоматического выключения тока.
Таблица 2
| Тип | Характеристика | Виды цепей |
| А | Защита на отрезке АВ активируется, когда коэффициент будет равен 1,3. Отключение тока происходит в течение 60 мин. Если ток будет и дальше увеличиваться, то время отключения сокращается ровно в два раза. Электромагнитная защита со скоростью 0,05 сек. сработает, если номинал превысит в 2 раза. | Не подвержены кратковременным перегрузкам, применяются в промышленных масштабах, а не быту. |
| В | Штатный номинал может быть превышен в 3-5 раз. Активация соленоида происходит, если перегрузка возрастет в 5 раз. Тогда обесточивание произойдет в течение 0,015 сек. Термоэлемент отключится в течение 4 сек. уже при троекратном превышении. | Характерны для цепей без высоких пусковых токов. |
| С | Перегрузка происходит чаще, чем при других видах, допустимые показатели выше нормы - в 5 раз. Как только произойдет превышение штатного режима, автоматически отключиться термоэлемент. | В бытовых сетях, где часто присутствует нагрузка разного типа. |
| D | Превышение штатной нормы происходит в 10 раз, после чего отключается термоэлемент, и в 20 раз - для соленоида. | Используется для того, чтобы защитить пусковые устройства, по которым проходит высокий ток. |
| К | Отключение соленоида произойдет, если ток превысит показатели в 8 раз. | Такие приборы надо ставить на цепи, имеющие индуктивную нагрузку. |
| Z | Характерно небольшое превышение - от 2 до 4 раз. | Используется, чтобы подключать электронные приборы. |
| MA | Термоэлемент не применяется, чтобы отключить нагрузку. | Устанавливается на устройствах с электрическими двигателями. |
Подбор автоматического выключателя по мощности
Одним из главных показателей, по которому осуществляется выбор автоматического выключателя, является мощность нагрузки. Это позволяет рассчитать нужное значение тока для устройства, его защиты от перепадов напряжения. Расчет проводится по номинальному току, поэтому рекомендуется выбирать по мощности отдельных участков. Во внимание стоит принимать меньшие или номинальные показатели расчетных токов. Допустимый ток электропроводки будет больше, чем номинальная мощность выключателя.
Необходимо учитывать и такой показатель, как времятоковая характеристика устройства. Основным параметром для определения номинального показателя мощности является сечение провода. Допустимое значение тока, которое указывается на автоматическом выключателе, должно быть немного меньше, чем максимальный ток для сечения провода. Выбирают устройство по наименьшему сечению провода, который проложен в проводке.
Чем опасно несоответствие кабеля сетевой нагрузке
Если автомат не будет соответствовать сетевой мощности и нагрузке, тогда он не будет защищать проводку от того, что сила тока и напряжение резко возрастет или упадет.
Сечение кабеля для сетевой нагрузки должно точно соответствовать мощности аппарата. Если мощность по разным участкам будет по сумме больше, чем номинальная величина, то станет увеличиваться температура. Из-за этого может произойти плавление изоляционного слоя кабеля. В результате чего начнется возгорание электрической проводки. Также, если сечение кабеля не будет отвечать нагрузке, то будут наблюдаться следующие явления:
- Задымление.
- Запах горелой изоляции.
- Возникает пламя.
- Выключатель не будет отключаться от сети, поскольку номинальные показатели тока по проводке не будут превышать допустимые нормы.
Процесс плавления изоляционного слоя через время спровоцирует короткое замыкание. Далее произойдет отключение автоматического выключателя, огонь способен в это время охватить весь дом.
Защита слабого звена электроцепи
Правила устройства электроустановок гласят, что выключатель для электрической сети обязан максимально защитить самый слабый участок или же содержать такой номинал тока, который будет полностью соответствовать параметру установок, которые включены в сеть. Чтобы подключить провода к сети, необходимо, чтобы их поперечные сечения имели суммарную мощность всех подключенных аппаратов.
Соблюдение подобных правил способно защитить квартиру или дом от возникновения аварии из-за слабого участка электропроводки. Игнорировать описанные требования нельзя, поскольку владелец жилья способен потерять не только прибор автоматического выключения тока, но и квартиру.
Как рассчитать номинал автоматического выключателя
- I - показатель/величина номинального тока.
- Р - суммарная мощность всех установок, которые включены в цепь. В расчет берутся лампочки и другие устройства, потребляющие электричество.
- U - напряжение тока в сети.
Для расчета номинала можно использовать таблицу 3:
| Вид подключения | Однофазное в киловаттах | Трехфазное (треугольник) в киловаттах | Трехфазное (звезда) в киловаттах |
| U, B
Автоматическое, в амперах |
220 | 380 | 220 |
| 1 Ампер | 0,2 | 1,1 | 0,7 |
| 2 | 0,4 | 2,3 | 1,3 |
| 3 | 0,7 | 3,4 | 2 |
| 6 | 1,3 | 6,8 | 4 |
| 10 | 2,2 | 11,4 | 6,6 |
| 16 | 3,5 | 18,2 | 10,6 |
| 20 | 4,4 | 22,8 | 13,2 |
| 25 | 5,5 | 28,5 | 16,5 |
| 32 | 7,0 | 36,5 | 21,1 |
| 40 | 8,8 | 45,6 | 26,4 |
| 50 | 11 | 57 | 33 |
| 63 | 13,9 | 71,8 | 41,6 |
Используя таблицу 3, можно легко рассчитать, сколько киловатт нагрузки способен выдержать конкретный вид номинального тока. Выбирать надо четко по указанным значениям, чтобы напряжение и вид подключения точно совпадали и соответствовали друг другу. Это поможет избежать превышения нагрузки и возможных аварий.
Недопустимые ошибки при покупке
Покупка автоматического выключателя не проводится каждый день. Поэтому к выбору устройства надо отнестись внимательно, чтобы не устроить дома пожар, замыкание проводки. Во время покупки нельзя допускать следующие виды ошибок:
- Правильно выбрать автомат по мощности электрической проводки в многоквартирном или частном доме. Многие потребители делают совсем все наоборот - ориентируются на мощность эксплуатируемых электроприборов. Это неправильно, поскольку электропроводка может не выдержать, начать плавиться.
- Расчет номинала АВ по номинальному току надо делать по средним показателям. Так проводка точно выдержит нагрузку тока.
- Для дачи или гаража номинал АВ должен быть мощнее, поскольку используемая техника в таких местах имеют большую мощность, чем в квартире.
- Устройства надо покупать только у проверенных производителей, чтобы все технические характеристики были точными и качественными, не угрожали безопасности жилья и жильцов.
- Приобретать автоматические выключатели надо только в специализированных магазинах, не пользоваться услугами посредников. Это исключает риск приобретения подделок и некачественной продукции.
Покупка автоматов электрических - не очень сложная задача. Следует придерживаться вышеперечисленных рекомендаций, чтобы избежать ошибок в выборе такого устройства для дома. Рекомендуется приобретать автоматический выключатель с человеком, который разбирается в электричестве, специальной технике, видах сечения, мощности устройства, напряжениях тока в сети и фазах.
Основное отличие этих коммутационных аппаратов от всех остальных подобных устройств состоит в комплексном сочетании способностей:
1. длительно поддерживать номинальные нагрузки в системе за счет надежного пропускания через свои контакты мощных потоков электроэнергии;
2. защищать работающее оборудование от случайно возникающих неисправностей в электрической схеме за счет быстрого снятия с него питания.
При нормальных условиях эксплуатации оборудования оператор может вручную коммутировать нагрузки автоматическими выключателями, обеспечивая:
разные схемы питания;
изменение конфигурации сети;
вывод оборудования из работы.
Аварийные ситуации в электрических системах возникают мгновенно и стихийно. Человек не способен быстро среагировать на их появление и принять меры к устранению. Эта функция возлагается на автоматические устройства, встроенные в выключатель.
В энергетике принято деление электрических систем по видам тока:
постоянный;
переменный синусоидальный.
Кроме того, существует классификация оборудования по величине напряжения на:
низковольтное - менее тысячи вольт;
высоковольтное - все остальное.
Для всех типов этих систем создаются свои автоматические выключатели, предназначенные для многократной работы.
Цепи переменного тока
По мощности передаваемой электроэнергии автоматические выключатели в цепях переменного тока условно подразделяют на:
1. модульные;
2. в литом корпусе;
3. силовые воздушные.
Модульные конструкции
Специфическое исполнение в виде небольших стандартных модулей с шириной кратной 17,5 мм определяет их название и конструкцию с возможностью установки на Din-рейку.
Внутреннее устройство одного из подобных автоматических выключателей показано на картинке. Его корпус полностью изготовлен из прочного диэлектрического материала, исключающего .
Питающий и отходящий провода подключаются на верхний и нижний клеммный зажим соответственно. Для ручного управления состоянием выключателя установлен рычаг с двумя фиксированными положениями:
верхнее предназначено для подачи тока через замкнутый силовой контакт;
нижнее - обеспечивает разрыв цепи питания.
Каждый из подобных автоматов рассчитан на длительную работу при определенной величине (Iн). Если же нагрузка становится больше, то происходит разрыв силового контакта. Для этого внутри корпуса размещено два вида защит:
1. тепловой расцепитель;
2. токовая отсечка.
Принцип их работы позволяет объяснить времятоковая характеристика, выражающая зависимость времени срабатывания защиты от проходящего сквозь нее тока нагрузки или аварии.
Представленный на картинке график приведен для одного конкретного автоматического выключателя, когда зона работы отсечки выбрана в 5÷10 крат номинального тока.
При первоначальной перегрузке работает тепловой расцепитель, выполненный из , которая при увеличенном токе постепенно нагревается, изгибается и воздействует на отключающий механизм не сразу, а с определенной задержкой по времени.
Таким способом он позволяет небольшим перегрузкам, связанным с кратковременным подключением потребителей, самоустраниться и исключить излишние отключения. Если же нагрузка обеспечит критический нагрев проводки и изоляции, то происходит разрыв силового контакта.
Когда же в защищаемой цепи возникает аварийный ток, способный своей энергией сжечь оборудование, то в работу вступает электромагнитная катушка. Она импульсом за счет броска возникшей нагрузки выкидывает сердечник на отключающий механизм с целью мгновенного прекращения запредельного режима.
На графике видно, что чем выше токи коротких замыканий, тем быстрее происходит их отключение электромагнитным расцепителем.
По этим же принципам работает бытовой предохранитель автоматический ПАР.
При разрыве больших токов создается электрическая дуга, энергия которой может выжечь контакты. Чтобы исключить ее действие в автоматических выключателях используется дугогасительная камера, разделяющая дуговой разряд на маленькие потоки и гасящая их за счет охлаждения.
Кратность отсечек модульных конструкций
Электромагнитные расцепители настраиваются и подбираются под работу с определенными нагрузками потому, что при запуске они создают разные переходные процессы. Например, во время включения различных светильников кратковременный бросок тока из-за изменяющегося сопротивления нити накала может приближаться к трем кратам номинальной величины.
Поэтому для розеточной группы квартир и цепей освещения принято выбирать автоматические выключатели с времятоковой характеристикой типа «В». Она составляет 3÷5 Iн.
Асинхронные двигатели при раскрутке ротора с приводом вызывают бо́льшие токи перегрузок. Для них подбирают автоматы с характеристикой «С», или - 5÷10 Iн. За счет созданного запаса по времени и току они позволяют двигателю раскрутиться и гарантированно выйти на рабочий режим без излишних отключений.
В промышленных производствах на станках и механизмах встречаются нагруженные привода, подключенные к двигателям, которые создают более увеличенные перегрузки. Для таких целей применяют автоматические выключатели характеристики «D» с номиналом 10÷20 Iн. Они хорошо себя зарекомендовали при работе в схемах с активно-индуктивными нагрузками.
Кроме того, у автоматов есть еще три вида стандартных времятоковых характеристик, которые применяются в специальных целях:
1. «А» - у длинных проводок с активной нагрузкой или защит полупроводниковых устройств с величиной 2÷3 Iн;
2. «K» - для выраженных индуктивных нагрузок;
3. «Z» - у электронных устройств.
В технической документации у разных производителей кратность срабатывания отсечки для последних двух типов может немного отличаться.
Этот класс устройств способен коммутировать бо́льшие токи, чем модульные конструкции. Их нагрузка может достигать величины до 3,2 килоампера.
Они изготавливаются по тем же принципам, что и модульные конструкции, но, с учетом повышенных требований к пропусканию увеличенной нагрузки, им стараются придать относительно маленькие габариты и высокое техническое качество.
Эти автоматы предназначены для безопасной работы на промышленных объектах. По величине номинального тока их условно делят на три группы с возможностью коммутации нагрузок до 250, 1000 и 3200 ампер.
Конструктивное исполнение их корпуса: трех- или четырехполюсные модели.
Силовые воздушные выключатели
Они работают в промышленных установках и оперируют токами очень больших нагрузок до 6,3 килоампера.
Это наиболее сложные устройства коммутационных аппаратов низковольтного оборудования. Они используются для работы и защиты электрических систем в качестве вводных и отходящих аппаратов распределительных установок повышенных мощностей и для подключения генераторов, трансформаторов, конденсаторов или мощных электродвигателей.
Схематичное изображение их внутреннего устройства показано на картинке.
Здесь используется уже двойной разрыв силового контакта и установлены дугогасящие камеры с решетками на каждой стороне отключения.
В алгоритме работы участвуют катушка включения, замыкающая пружина, мотор-привод взвода пружины и элементы автоматики. Для контроля протекающих нагрузок встроен трансформатор тока с защитной и измерительной обмоткой.
Автоматические выключатели высоковольтного оборудования относятся к очень сложным техническим устройствам и изготавливаются строго индивидуально под каждый класс напряжения. Они используются, как правило, .
К ним предъявляются требования:
высокой надежности;
безопасности;
быстродействия;
удобства пользования;
относительной бесшумности при работе;
оптимальной стоимости.
Нагрузки, которые разрывают при аварийном отключении, сопровождаются очень сильной дугой. Для ее гашения используются различные способы, включая разрыв цепи в специальной среде.
В состав такого выключателя входят:
контактная система;
дугогасительное устройство;
токоведущие части;
изолированный корпус;
приводной механизм.
Один из таких коммутационных аппаратов показан на фотографии.
Для качественной работы схемы в подобных конструкциях, кроме рабочего напряжения, учитывают:
номинальную величину тока нагрузки для надежной ее передачи во включенном состоянии;
максимальный ток короткого замыкания по действующему значению, который способен выдержать отключающий механизм;
допустимую составляющую апериодического тока в момент разрыва схемы;
возможности автоматического повторного включения и обеспечение двух циклов АПВ.
По способам гашения дуги во время отключения выключатели классифицируют на:
масляные;
вакуумные;
воздушные;
элегазовые;
автогазовые;
электромагнитные;
автопневматические.
Для надежной и удобной работы они снабжаются приводным механизмом, который может использовать один или несколько видов энергий либо их сочетаний:
взведенной пружины;
поднятого груза;
давления сжатого воздуха;
электромагнитного импульса от соленоида.
В зависимости от условий применения они могут создаваться с возможностью работы под напряжением от одного и до 750 киловольт включительно. Естественно, что они имеют разную конструкцию. габариты, возможности автоматического и дистанционного управления, настройку защит для безопасной эксплуатации.
Вспомогательные системы таких автоматических выключателей могут иметь очень сложную разветвленную структуру и размещаться на дополнительных панелях в специальных технических зданиях.
Цепи постоянного тока
В этих сетях тоже работает огромное число автоматических выключателей, обладающих разными возможностями.
Электрооборудование до 1000 вольт
Здесь массово внедряются современные модульные устройства, имеющие возможность крепления на Din-рейку.
Они успешно дополняют классы старых автоматов типа , АЕ и других подобных, которые закреплялись на стенках щитов винтовыми соединениями.
Модульные конструкции постоянного тока имеют такое же устройство и принцип работы, как их аналоги на переменном напряжении. Они могут выполняться одним или несколькими блоками и подбираются по нагрузке.
Электрооборудование выше 1000 вольт
Высоковольтные автоматические выключатели для постоянного тока работают на установках электролизного производства, металлургических промышленных объектах, железнодорожном и городском электрифицированном транспорте, предприятиях энергетики.
Основные технические требования к работе подобных устройств соответствуют их аналогам на переменном токе.
Гибридный выключатель
Ученым шведско-швейцарской компании ABB удалось разработать высоковольтный выключатель постоянного тока, сочетающий в своем устройстве две силовые конструкции:
1. элегазовую;
2. вакуумную.
Он получил название гибридного (HVDC) и использует технологию последовательного гашения дуги сразу в двух средах: гексафторида серы и вакуума. Для этого собрана следующее устройство.
На верхнюю шину гибридного вакуумного выключателя подводится напряжение, а с нижней шины элегазового - снимается.
Силовые части обоих коммутационных устройств соединены последовательно и управляются своими индивидуальными приводами. Чтобы они одновременно работали создано устройство управления синхронизированных координатных операций, которое передает команды на управляющий механизм с независимым питанием по оптоволоконному каналу.
За счет применения высокоточных технологий разработчикам конструкции удалось достичь согласованности действий исполнительных механизмов обоих приводов, которая укладывается в промежуток времени менее одной микросекунды.
Управление выключателем происходит от блока релейной защиты, встроенного через ретранслятор в линию электропередачи.
Гибридный выключатель позволил значительно повысить эффективность составных элегазовых и вакуумных конструкций за счет использования их совместных характеристик. При этом удалось реализовать преимущества перед другими аналогами:
1. способность надежно отключать токи КЗ при высоковольтном напряжении;
2. возможность небольшого усилия для проведения коммутаций силовых элементов, которая позволила значительно уменьшить габариты и. соответственно, стоимость оборудования;
3. доступность выполнения различных стандартов для создания конструкций, работающих в составе отдельного выключателя или компактных устройств на одной подстанции;
4. способность устранять последствия быстро возрастающего восстанавливающегося напряжения;
5. возможность формирования базового модуля для работы с напряжениями до 145 киловольт и выше.
Отличительная черта конструкции - способность разрывать электрическую цепь за 5 миллисекунд, что практически невозможно выполнять силовыми устройствами других конструкций.
Гибридное устройство выключателя отмечено в числе десяти лучших разработок за год по версии технологического обзора МТИ (Массачусетского технологического института).
Подобными исследованиями занимаются и другие производители электротехнического оборудования. Они тоже добились определенных результатов. Но компания АВВ опережает их в этом вопросе. Ее руководство считает, что при передаче электроэнергии переменного тока происходят ее большие потери. Их значительно можно снизить, используя цепи высоковольтного постоянного напряжения.
Автоматические выключатели - устройства, которые обеспечивают защиту проводки в условиях короткого замыкания, при подключении нагрузки с показателями, превышающими установленные значения. Их следует выбирать с особым вниманием. Важно учитывать типы автоматических выключателей, их параметры.
Автоматы разных типов
Характеристики автоматов
Выбирая автоматический выключатель, имеет смысл ориентироваться на характеристики устройства. Это показатель, по которому можно определить чувствительность устройства к возможному превышению значений тока. Разные виды автоматических выключателей имеют свою маркировку - по ней легко понять, насколько оперативно оборудование будет реагировать на превышение значений тока к сети. Некоторые выключатели реагируют мгновенно, другие активизируются в течение определенного периода времени.
- А - маркировка, которая проставляется на самых чувствительных моделях оборудования. Автоматы такого типа сразу же регистрируют факт перегрузки и оперативно реагируют на нее. Они используются с целью защиты оборудования, характеризующегося высокой точностью, а вот в быту их встретить практически невозможно
- В - характеристика, которой обладают выключатели, срабатывающие с несущественной задержкой. В быту выключатели с соответствующей характеристикой используются вместе с компьютерами, современными ЖК-телевизорами и другой дорогостоящей бытовой техникой
- С - характеристика автоматов, которые имеют наиболее широкое распространение в быту. Оборудование начинает функционировать с небольшой задержкой, которой бывает достаточно для отложенной реакции на зарегистрированные сетевые перегрузки. Сеть отключается прибором только в том случае, если у нее есть неисправность, действительно имеющая значение
- D - характеристика выключателей, обладающих минимальной чувствительностью к превышению показателей тока. В основном, подобные устройства используются в рамках подвода электричества к зданию. Они устанавливаются в щитках, под их контролем находятся практически все сети. Такие устройства выбираются в качестве запасного варианта, так как они активизируются только в том случае, если автомат вовремя не включился.
Все параметры автоматических выключателей написаны на лицевой части
Важно! Специалисты считают, что идеальные показатели автоматических выключателей должны варьироваться в определенных пределах. Максимум - 4,5 кА. Только в этом случае контакты будут под надежной защитой, и разряды тока будут отводиться в любых условиях, даже при превышении установленных показателей.
Типы автоматов
Классификация автоматических выключателей основана на их типах и особенностей. Что касается типов, то можно выделить следующее:
- Номинальные показатели способности к отключению - речь идет об устойчивости контактов выключателя к воздействию токов с высокими показателями, а также к условиям, в которых происходит деформация цепи. В таких условиях возрастает риск подгорания, который нейтрализуется благодаря появлению дуги и повышением температуры. Чем более качественным, прочным является материал изготовления оборудования, тем более высокими являются его соответствующие способности. Такие выключатели стоят дороже, однако их характеристики полностью оправдывают цену. Выключатели служат долго, не требуют регулярной замены
- Калибровка номинала - речь идет о параметрах, в которых оборудование работает в нормальном режиме. Они устанавливаются еще на этапе производства оборудования, и уже в процессе его использования не регулируются. Данная характеристика позволяет понять, насколько сильные перегрузки способен выдерживать аппарат, период времени его работы в таких условиях
- Уставка - обычно этот показатель отображается в виде маркировки на корпусе оборудования. Речь идет о максимальных значениях тока в нестандартных условиях, которая, даже при частом отключении, не окажет никакого влияния на функционирование аппарата. Выражается уставка в токовых единицах, маркируется латинскими буквами, цифровыми значениями. Цифры, в данном случае, отображают номинал. Латинские буквы можно увидеть в маркировке только тех автоматов, которые изготовлены в соответствии со стандартами DIN
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.
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 , будем рассматривать именно модульные автоматические выключатели и устройства защитного отключения.
Устройство и принцип работы автоматического выключателя.
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