Электромагнитный расцепитель автоматического выключателя

Расцепитель выключателя (автоматического) – это электротехнический прибор, отключающий сеть, если в ней возникает большой электроток. Такое устройство применяется для того, чтобы при перегреве проводов не случилось возгорание в доме, и дорогостоящая бытовая техника не вышла из строя.

Разновидности выключателей

Все автоматы делятся по типу расцепителей. Их подразделяют на 6 видов:

• тепловой;
• электронный;
• электромагнитный;
• независимый;
• комбинированный;
• полупроводниковый.

Они очень быстро распознают аварийные ситуации, такие как:

• возникновение сверхтоков – повышение в электросети силы тока, превышающего номинальный ток выключателя;
• перегрузка напряжения – короткое замыкание в цепи;
• перепады напряжения.

В эти моменты в автоматических расцепителях происходит размычка контактов, которая предотвращает серьезные последствия в виде порчи проводки, электрооборудования, что очень часто приводит к пожарам.

Выключатель тепловой

Состоит из биметаллической пластинки, один из концов которой находится рядом со спусковым устройством автоматического расцепителя. Пластина нагревается током, проходящим через нее, отсюда и название. Когда сила тока начинает увеличиваться, она гнется и касается планки спускового механизма, которая и размыкает контакты в «автомате».

Срабатывание механизма происходит даже при незначительных превышениях номинального тока и увеличенном времени срабатывания. Если повышение нагрузки кратковременное, выключатель не срабатывает, поэтому его удобно устанавливать в сетях с частыми, но короткими перегрузками.

Достоинства теплового расцепителя:

• отсутствие соприкасающихся и трущихся между собой поверхностей;
• устойчивость при вибрациях;
• бюджетная цена;
• простая конструкция.

К недостаткам можно отнести то, что его работа во многом зависит от температурного режима. Такие автоматы лучше размещать подальше от источников тепла, иначе грозят многочисленные ложные срабатывания.

Выключатель электронный

В детали, его составляющие, входят:

• измерительные приспособления (датчики тока);
• блок управления;
• катушка электромагнитная (трансформатор).

На каждом полюсе электронного автоматического расцепителя находится трансформатор, который измеряет ток, проходящий через него. Электронный модуль, управляющий расцеплением, обрабатывает эту информацию, сравнивая полученный результат с заданным. В случае, когда полученный показатель будет больше запрограммированного, произойдет размычка «автомата».

Существует три зоны срабатывания:

1. Продолжительная задержка. Здесь электронный расцепитель служит как тепловой, заграждая цепи от перегрузок.
2. Короткая задержка. Производит защиту от несущественных коротких замыканий, которые обычно происходят в конце защищаемой цепи.
3. Рабочая зона «мгновенно» обеспечивает защиту от КЗ высокой интенсивности.

Плюсы – большой выбор настроек, максимальная точность прибора заданному плану, наличие индикаторов. Минусы – чувствительность к электромагнитному полю, высокая цена.

Электромагнитный

Это соленоид (катушка с намотанной проволокой), внутри которого расположен сердечник с пружиной, воздействующий на механизм расцепления. Это устройство моментального действия. Во время течения по обмотке сверхтока образуется магнитное поле. Оно перемещающее сердечник и, превосходя усилие пружины, действует на механизм, выключая «автомат».

Плюсы – устойчивость к вибрации и ударам, простая конструкция. Минусы – образует магнитное поле, мгновенно срабатывает.

Независимый выключатель

Это добавочное устройство к автоматическим расцепителям. С его помощью можно отключить как однофазный, так и трехфазный автомат, находящийся на определенном расстоянии. Чтобы привести в действие независимый расцепитель, необходимо подать напряжение на катушку. Для возвращения автомата в исходное положение нужно вручную нажать на кнопку «возврат».

Важно! Фазный проводник должен быть подключен от одной фазы из-под нижних клемм выключателя. Если его подключить неправильно, независимый выключатель выйдет из строя.

В основном независимые автоматы применяют в щитах автоматики в сильно разветвленных устройствах электроснабжения многих крупных объектов, где управление выведено на пульт оператора.

Комбинированный выключатель

Имеет как тепловые, так и электромагнитные элементы и защищает генератор от перегрузок и КЗ. Для работы комбинированного автоматического расцепителя указывают и выбирают ток теплового «автомата»: электромагнит рассчитан на 7 – 10 кратный ток, что соответствует работе тепловых сетей.

Электромагнитные элементы в комбинированном выключателе служат для мгновенной защиты от коротких замыканий, а тепловые защищают от перегрузок с выдержкой времени. Отключается комбинированный автомат при срабатывании любого из элементов. При кратковременных сверхтоках не срабатывает ни один из типов защиты.

Полупроводниковый выключатель

Состоит из трансформаторов переменного тока, магнитных усилителей для постоянного тока, блока управления и электромагнита, выполняющего функции независимого автоматического расцепителя. Устанавливать выбранную программу по расцеплению контактов помогает блок управления.

К его настройкам можно отнести:

• регулирование номинального тока в приборе;
• установку времени;
• срабатывание в момент возникновения короткого замыкания;
• защитные переключатели от сверхтоков и однофазного КЗ.

Плюсы – большой выбор регулирования под разные схемы электроснабжения, обеспечение избирательности к последовательно подключенным автоматам с меньшим количеством ампер.

Минусы – высокая стоимость, непрочные компоненты управления.

Установка

Многие доморощенные электрики считают, что установка автомата не составляет особого труда. Это справедливо, но нужно выполнять определенные правила. Расцепители автоматического выключателя, так же, как и пробочные предохранители, необходимо присоединять к сети так, чтобы при вывернутой пробке автомата его винтовая гильза была без напряжения. Соединение питающего проводника при одностороннем питании с автоматом должно производиться к неподвижным контактам.

Установка электрического однофазного двухполюсного автомата в квартире состоит из нескольких этапов:

• крепления выключенного устройства в электрощите;
• подсоединения проводов без напряжения к счетчику;
• подсоединения к автомату сверху проводов напряжения;
• включения автомата.

Крепление

В электрощите монтируем дин-рейку. Отрезаем нужный размер и крепим ее саморезами к электрощитку. Прищелкиваем автоматический расцепитель сети на дин-рейку при помощи специального замка, который расположен на задней части автомата. Проследите за тем, чтобы устройство стояло в режиме выключения.

Подсоединение к электросчетчику

Берем кусок провода, длина которого соответствует расстоянию от счетчика до автомата. Один конец присоединяем к электросчетчику, другой – к клеммам расцепителя, соблюдая полярность. Питающую фазу подсоединяем на первый контакт, а нулевой питающий провод на третий. Сечение провода – 2,5 мм.

Подсоединение проводов напряжения

С центрального распределительного электрощита питающие провода подходят к щитку квартиры. Их подсоединяем к клеммам автомата, который должен находиться в положении «выключен», соблюдая полярность. Сечение провода рассчитывается в зависимости от потребляемой энергии.

energomir.biz

Ни для кого не секрет, что автоматические выключатели это не просто рубильники, которые  пропускают рабочий ток и обеспечивают два состояния электрической цепи: замкнутое и разомкнутое. Автоматический выключатель — это электрический аппарат, который в режиме реального времени «отслеживает» уровень протекающего тока в защищаемой цепи и отключает ее при превышении током определенного значения.

Самым распространенным сочетанием в автоматических выключателях является комбинация теплового и электромагнитного расцепителя. Именно эти два вида расцепителей обеспечивают основную защиту цепей от сверхтоков.

Тепловой расцепитель предназначен для отключения токов перегрузки электрической цепи. Тепловой расцепитель конструктивно состоит из двух слоев металлов, обладающих различными коэффициентами линейного расширения. Это и позволяет пластине изгибаться при нагреве и воздействовать на механизм свободного расцепления, в конечном итоге, отключая аппарат. Такой расцепитель еще называют термобиметаллическим расцепителем по названию основного элемента — биметаллической пластины.

Однако этот вид расцепителя обладает существенным недостатком — его свойства зависят от температуры окружающей среды. То есть, при слишком низкой температуре даже если цепь будет перегружена — тепловой расцепитель автоматического выключателя может не отключить линию. Возможна и обратная ситуация: в очень жаркую погоду автоматический выключатель может ложно отключать защищаемую линию, за счет нагрева биметаллической пластины окружающей средой. К тому же тепловой расцепитель потребляет электрическую энергию.

Электромагнитный расцепитель состоит из катушки и подвижного стального сердечника, удерживаемого пружиной. При превышении заданного значения тока, по закону электромагнитной индукции в катушке наводится электромагнитное поле, под действием которого сердечник втягивается внутрь катушки, преодолевая сопротивление пружины, и вызывает срабатывание механизма расцепления. В нормальном режиме работы в катушке также наводится электромагнитное поле, однако его силы не хватает, чтобы преодолеть сопротивление пружины и втянуть сердечник.

Устройство механизма электромагнитного расцепителя показано на примере АП50Б

Этот вид расцепителя не обладает таким большим потреблением электрической энергии, как тепловой расцепитель.

В настоящее время широкое распространение получили электронные расцепители на базе микроконтроллеров. С их помощью можно осуществлять точную настройку следующих параметров защиты:

• уровень рабочего тока защиты
• время защиты от перегрузки
• время срабатывания в зоне перегрузки с функцией «тепловой памяти» и без нее
• ток селективной  отсечки
• время селективной токовой отсечки

Реализованная функция проведения самотестирования работоспособности механизма свободного расцепления с помощью кнопки ТЕСТ позволяет проводить проверку аппарата потребителем.

Регулировка параметров настройки электрической цепи на лицевой панели устройства позволяет персоналу без лишнего труда понять, как настроена защита отходящей линии.

С помощью поворотных переключателей на лицевой панели устанавливается уровень рабочего тока цепи. Регулировка уставки рабочего тока расцепителя IR устанавливается в кратности: 0,4; 0,45; 0,5; 0,56; 0,63; 0,7; 0,8; 0,9; 0,95; 1,0 к номинальному току  выключателя.

Существует два режима работы полупроводникового расцепителя при перегрузке электрической цепи:

• с «тепловой памятью»;
• без «тепловой памяти»

«Тепловая память» является эмуляцией работы теплового расцепителя (биметаллической пластины): микропроцессорный расцепитель программным способом задает время, которое потребовалось бы для остывания биметаллической пластины. Данная функция позволяет оборудованию и защищаемой цепи больше времени остывать и, соответственно, их срок службы не снижается.

Одним из преимуществ является установка уровня тока и времени срабатывания автоматического выключателя при коротком замыкании, что осуществляет необходимую селективность защиты. Это необходимо для того, чтобы вводной автоматический выключатель отключился позже, чем ближайшие к аварии аппараты. Важно отметить, что, в отличие от теплового расцепителя, уставки по времени в микропроцессорном расцепителе не меняются при изменении температуры окружающей среды.

Регулировка уставки тока селективной токовой отсечки выбирается кратно рабочему току I_R: 1,5; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10.

Регулировка уставки времени селективной токовой отсечки выбирается в секундах: 0 (без выдержки времени); 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4.

Электромагнитная совместимость микропроцессорных расцепителей автоматических выключателей OptiMat D позволяет применять эти аппараты в общепромышленных электроустановках. В свою очередь, электромагнитные поля, создаваемые элементами микропроцессорного расцепителя не оказывают негативного влияния на окружающую технику.

Рассмотрим выбор уставок на примере микропроцессорного расцепителя MR1-D250 автоматического выключателя OptiMat D. Имеется асинхронный двигатель АИР250S2 с параметрами Р=75 кВт; cosφ=0,9; Iп/Iном=7,5; для которого нужно выбрать уставки защищающего аппарата (автоматический выключатель защищает непосредственно линию с данным электродвигателем). Примем следующие условия: пуск электродвигателя легкий и время пуска равное 2 с.

Выбираем для нашего двигателя уставку в 4 секунды с функцией тепловой памяти:

В нашем случае номинальный ток электродвигателя составляет 126,6 А. Соответственно, выставляем переключатель регулировки номинального тока выключателя на значение 0,56, чтобы ближайшее значение получилось 140 А.

Чтобы автоматический выключатель не срабатывал ложно от пусковых токов, кратность которых для выбранного двигателя составляет 7,5 примем уставку селективной токовой отсечки равную 8.

Т. к. данный выключатель будет устанавливаться непосредственно для защиты электродвигателя для обеспечения селективности в действии выключателей принимаем мгновенную селективную токовую отсечку (без выдержки по времени).

Следует также отметить, что при превышении током короткого замыкания значения в 3000 А выключатель будет срабатывать мгновенно, то есть без выдержки по времени.

Таким образом, мы рассмотрели пример выбора уставок микропроцессорного расцепителя, обеспечивающие защиту асинхронного двигателя. Данный пример выбора уставок микропроцессорного расцепителя не является техническим руководством. В конечном виде панель настройки микропроцессорного расцепителя автоматического выключателя будет выглядеть так:

Электромагнитная совместимость, соответствующая требованиям ГОСТ Р 50030.2-2010, и возможность внедрения в систему автоматизации делает автоматические выключатели Optimat D250 более надежными, удобными и выгодными решениями по многим показателям.

keaz.ru

Как работает автоматический выключатель?

В режиме штатной работы через автомат протекает ток, меньший или равный номинальному значению. Питающее напряжение от внешней сети подается на верхнюю клемму, соединенную с неподвижным контактом. С неподвижного контакта ток поступает на замкнутый с ним подвижный контакт, а от него, через гибкий медный проводник – на катушку соленоида. После соленоида ток подается на тепловой расцепитель и уже после него – на нижнюю клемму, с подключенной к ней сетью нагрузки.

В аварийных режимах автоматический выключатель отключает защищаемую цепь за счет срабатывания механизма свободного расцепления, приводимого в действие тепловым или электромагнитным расцепителем. Причиной такого срабатывания является перегрузка или короткое замыкание.

Тепловой расцепитель – это биметаллическая пластина, состоящая из двух слоев сплавов с различными коэффициентами термического расширения. При прохождении электрического тока пластина нагревается и изгибается в сторону слоя с меньшим коэффициентом термического расширения. При превышении заданного значения силы тока, изгиб пластины достигает величины, достаточной для приведения в действие механизма расцепления, и цепь размыкается, отсекая защищаемую нагрузку.

Электромагнитный расцепитель состоит из соленоида с подвижным стальным сердечником, удерживаемым пружиной. При превышении заданного значения тока, по закону электромагнитной индукции в катушке наводится электромагнитное поле, под действием которого сердечник втягивается внутрь катушки соленоида, преодолевая сопротивление пружины, и вызывает срабатывание механизма расцепления. В нормальном режиме работы в катушке также наводится магнитное поле, но его силы недостаточно, чтобы преодолеть сопротивление пружины и втянуть сердечник.

Как работает автомат в режиме перегрузки

Режим перегрузки возникает, когда ток в подключенной к автомату цепи превышает номинальное значение, на которое рассчитан автоматический выключатель. При этом повышенный ток, проходящий через тепловой расцепитель, вызывает повышение температуры биметаллической пластины и, соответственно, увеличение ее изгиба вплоть до срабатывания механизма расцепления. Автомат отключается и размыкает цепь.

Срабатывание тепловой защиты не происходит мгновенно, поскольку на разогрев биметаллической пластины потребуется некоторое время. Это время может варьироваться в зависимости от величины превышения номинального значения тока от нескольких секунд до часа.

Такая задержка позволяет избежать отключения питания при случайных и непродолжительных повышениях тока в цепи (например, при включении электродвигателей которые имеют большие пусковые токи).

Минимальное значение тока, при котором должен сработать тепловой расцепитель, устанавливается при помощи регулировочного винта на заводе-изготовителе. Обычно это значение в 1,13-1,45 раз превышает номинал, указанный на маркировке автомата.

На величину тока, при котором сработает тепловая защита, влияет и температура окружающей среды. В жарком помещении биметаллическая пластина прогреется и изогнется до срабатывания при меньшем токе. А в помещениях с низкими температурами ток, при котором сработает тепловой расцепитель, может оказаться выше допустимого.

Причиной перегрузки сети является подключение к ней потребителей, суммарная мощность которых превышает расчетную мощность защищаемой сети. Одновременное включение различных видов мощной бытовой техники (кондиционер, электрическая плита, стиральная и посудомоечная машина, утюг, электрочайник и т.д.) – вполне может привести к срабатыванию теплового расцепителя.

В этом случае определитесь, какие из потребителей можно отключить. И не спешите снова включать автомат. Вы все равно не сможете взвести его в рабочее положение, пока он не остынет, а биметаллическая пластина расцепителя не вернется в свое исходное состояние. Теперь вы знаете как работает автоматический выключатель при перегрузках

Как работает автомат в режиме короткого замыкания

В случае короткого замыкания принцип работы автоматического выключателя иной. При коротком замыкании ток в цепи резко и многократно возрастает до значений, способных расплавить проводку, а точнее изоляцию электропроводки. Для того чтобы предотвратить такое развитие событий необходимо мгновенно разорвать цепь. Электромагнитный расцепитель именно так и срабатывает.

Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку соленоида, внутри которой расположен стальной сердечник, удерживаемый в фиксированном положении пружиной.

Многократное возрастание тока в обмотке соленоида, происходящее при коротком замыкании в цепи, приводит к пропорциональному возрастанию магнитного потока, под действием которого сердечник втягивается в катушку соленоида, преодолевая сопротивление пружины, и нажимает на спусковую планку механизма расцепления. Силовые контакты автомата размыкаются, прерывая питание аварийного участка цепи.

Таким образом, срабатывание электромагнитного расцепителя защищает от возгорания и разрушения электропроводку, замкнувший электроприбор и сам автомат. Время его срабатывания составляет порядка 0,02 секунды, и электропроводка не успевает разогреться до опасных температур.

В момент размыкания силовых контактов автомата, когда по ним проходит большой ток, между ними возникает электрическая дуга, температура которой может достигать 3000 градусов.

Чтобы защитить контакты и другие детали автомата от разрушительного воздействия этой дуги, в конструкции автомата предусмотрена дугогасительная камера. Дугогасительная камера представляет собой решетку из набора металлических пластин, которые изолированы друг от друга.

Дуга возникает в месте размыкания контакта, а затем один ее конец движется вместе с подвижным контактом, а второй скользит сначала по неподвижному контакту, а потом по соединенному с ним проводнику, ведущему к задней стенке дугогасительной камеры.

Там она делится (дробится) на пластинах дугогасительной камеры, слабеет и гаснет. В нижней части автомата предусмотрены специальные отверстия для отвода газов, образующихся при горении дуги.

В случае отключения автомата при срабатывании электромагнитного расцепителя, вы не сможете пользоваться электричеством до тех пор пока не найдете и не устраните причину короткого замыкания. Вероятнее всего причина в неисправности одного из потребителей.

Отключите все потребители и попробуйте включить автомат. Если вам это удалось и автомат не выбивает, значит, действительно – виноват один из потребителей и вам осталось выяснить какой именно. Если же автомат и с отключенными потребителями снова выбивает, значит все гораздо сложнее, и мы имеем дело с пробоем изоляции проводки. Придется искать, где это произошло.

Вот таков принцип работы автоматического выключателя в условиях различных аварийных ситуаций.

Если отключение автоматического выключателя стало для вас постоянной проблемой, не пытайтесь решить ее установкой автомата с большим номинальным током.

Автоматы устанавливаются с учетом сечения вашей проводки, и, значит, больший ток в вашей сети просто не допускается. Найти решение проблемы можно только после полного обследования системы электроснабжения вашего жилища профессионалами.

• 1) Характеристики автоматических выключателей
• 2) Как устроен автоматический выключатель

electricvdome.ru

Конструкция автоматических выключателей

Важной составной частью автомата является расцепитель, который контролирует заданный параметр защищаемой сети и воздействует на расцепляющее устройство, отключающее автомат. Наибольшее распространение получили расцепители следующих типов:

1. электромагнитные (для защиты от токов КЗ);
2. тепловые (для защиты от перегрузок);
3. комбинированные, в том числе и электронные.

Электромагнитный расцепитель состоит из катушки с подвижным сердечником и возвратной пружины. При протекании по катушке тока КЗ сердечник мгновенно втягивается и воздействует на отключающую рейку механизма свободного расцепления.

Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, соединенную последовательно с контактом. При нагревании ее током перегрузки она изгибается и воздействует на отключающую рейку механизма свободного расцепления.

Интересное видео об устройстве автоматических выключателей смотрите ниже:

Различают нетокоограничивающие и токоограничивающие автоматические выключатели.

1. Нетокоограничивающие выключатели не ограничивают ток КЗ в цепи, и он достигает максимального ожидаемого значения.
2. Токоограничивающие выключатели ограничивают ток КЗ с помощью быстрого введения в цепь дополнительного сопротивления дуги (в первый же полупериод, до того, как ток КЗ значительно возрастет) и последующего быстрого отключения КЗ. При этом ток КЗ не достигает ожидаемого расчетного максимального значения. Токоограничение начинается с некоторого значения тока, определяемого характеристикой токоограничения (рис.6.1).

Например, выключатели серии Compact NS (Merlin Gerin) обладают исключительной токоограничивающей способностью благодаря технологии двойного размыкания (очень быстрое разъединение контактов под действием электродинамических сил и возникновение двух последовательных напряжений дугового pазpяда с крутым волновым фронтом).

Выбор автоматических выключателей

Выбор автоматических выключателей производится:

1. по номинальному току,
2. времятоковой характеристике срабатывания (ВТХ),
3. отключающей способности, условиям монтажа и эксплуатации.

Правильный выбор характеристики автоматического выключателя является залогом его своевременного срабатывания.

Как правильно выбрать автоматический выключатель смотрите в видео ниже:

Номинальный ток и напряжение

Номинальным током Iн и напряжением Uн автоматического выключателя называют значения тока и напряжения, которые способны выдержать главные токоведущие части выключателя в длительном режиме. Номинальный ток расцепителя Iн.расц может отличаться от номинального тока автомата, поскольку в автомат могут быть встроены расцепители с меньшим номинальным током.

Другой, не менее важной, характеристикой автоматического выключателя является его предельная коммутационная способность (ПКС). ПКС называют максимальное значение тока КЗ, которое выключатель способен включить и отключить несколько раз, оставаясь в исправном состоянии.

Времятоковые защитные характеристики

Автоматические выключатели могут иметь следующие времятоковые защитные характеристики (ВТХ) (рис.6.2) [11]:

1. зависимую от тока ВТХ. Такие выключатели имеют только тепловой расцепитель и применяются редко вследствие недостаточной ПКС и быстродействия;
2. независимую от тока ВТХ. Такие выключатели имеют только токовую отсечку, выполненную с помощью электромагнитного или полупроводникового расцепителя, действующего без выдержки или с выдержкой времени;
3. ограниченно зависимую от тока двухступенчатую ВТХ. В зоне токов перегрузки выключатель отключается с зависимой от тока выдержкой времени, в зоне токов КЗ выключатель отключается токовой отсечкой с независимой от тока заранее установленной выдержкой времени (для селективных выключателей) или без выдержки времени (для неселективных выключателей); выключатель имеет либо тепловой и электромагнитный расцепитель (комбинированный), либо двухступенчатый электромагнитный, либо полупроводниковый расцепитель;
4. трехступенчатую защитную ВТХ. В зоне токов перегрузки выключатель отключается с зависимой от тока выдержкой времени, в зоне токов КЗ – с независимой, заранее установленной, выдержкой времени (зона селективной отсечки), а при близких КЗ – без выдержки времени (зона мгновенного срабатывания); зона мгновенного срабатывания предназначена для уменьшения длительности воздействия токов при близких КЗ. Такие выключатели имеют полупроводниковый расцепитель и применяются для защиты вводов в КТП и отходящих линий.

В соответствии со стандартами международной электротехнической комиссии (МЭК) по времятоковым характеристикам срабатывания выключатели бывают трех типов: B, C, D (рис.6.3).

Защитные характеристики автоматических выключателей

1. зависимая;
2. независимая;
3. ограниченно зависимая;
4. трехступенчатая;
   • с выдержкой времени при КЗ;
   • без выдержки времени при КЗ.

Времятоковые характеристики автоматических выключателей

t – время срабатывания электромагнитного расцепителя, k = I/Iн – кратность тока к номинальному значению.

Тип B – величина тока срабатывания электромагнитного расцепителя кратности k = 3 – 6. Для бытового применения, где ток нагрузки невысокий и ток КЗ может попасть в зону работы теплового, а не электромагнитного расцепителя.

Тип C – величина тока срабатывания электромагнитного расцепителя кратности k = 5 – 10. Для бытового и промышленного применения: для двигателей со временем пуска до 1 с, нагрузок с малыми индуктивными токами (холодильных машин и кондиционеров).

Тип D – величина тока срабатывания электромагнитного расцепителя кратности k > 10. Применяется для мощных двигателей с затяжным временем пуска.

Рисунок — Характеристики автоматических выключателей B, C, D, Z, K и S

Тепловые расцепители, используемые в автоматических выключателях, чувствительны к нагреву от посторонних источников. В практике нередко случается, что расцепитель промежуточного полюса при номинальном режиме отключается только из-за нагрева соседних полюсов. Это приводит к ограничению области его работы и к коррекции номинального тока с учетом графика рис.6.4.

Рис.6.4. Зависимость нагрузочной способности АВ при их близком расположении: Кн = I/Iн – коэффициент нагрузки, N – количество автоматических выключателей при их размещении рядом.

pue8.ru

Автоматические выключатели — электроавтоматы, тепловые расцепители, электромагнитные расцепители, принцип работы

Подробности

Опубликовано: 03.09.2014 14:35

Автор: Алексей Лукин (Prorab)

— Свет забрали!

Эту фразу хотя бы раз в жизни слышал каждый. И каждый знает, что означает она вовсе не апокалипсис, а то, что кина не будет, поскольку электричество кончилось. И каждый знает, что ответ на эту фразу обычно таков: «Наверно автомат выбило!» (как вариант – «пробки вылетели!»). И даже каждый знает, что в таком случае делать: пойти к электрощитку и пощёлкать тем самым автоматом вниз-вверх (если хорошо знаешь свой щиток, то своим, если нет – то ещё и с соседскими побалуешься), либо надавить на белую кнопку пробки, если красная торчит не так, как положено.
Но вот зачем нужен этот автомат, и почему он выбивается в самый неподходящий момент, когда идёт самая развязка серии или вот-вот будет пройден уровень (а бесперебойника нету, жаба задушила), чего он так бесит-то? Вот это уже знает не каждый. Значит, будем разбираться.

Для чего нужен автоматический выключатель

Автоматический выключатель, он же электроавтомат, он же просто автомат, нужен для защиты. Многие граждане кстати думают, что электроавтомат защищает всё что воткнуто в розетку, но это не так. Да, автоматический выключатель выполняет роль многоразового предохранителя (хоть внешне больше похож на тумблер), но предохраняет он не всё. Бытовые приборы автомат вообще никак не защищает, все микроволновки, телевизоры и прочие пылесосы ему как говорится, до лампочки. Как и сами лампочки. Автоматический выключатель защищает вашу электропроводку, а следовательно, и квартиру от пожара, который может возникнуть по причине хренового исполнения этой самой электропроводки. Что, к сожалению не редкость, если посмотреть сводки. Или даже просто новости по телевизору. Впрочем, и сами электроприборы могут послужить причиной возгорания проводки – слишком мощный прибор запитанный от слишком тонкого провода может неслабо нагреть проводку, вплоть до возгорания, либо расплавить её так, что в результате возникнет короткое замыкание, а это прямой путь к пожару.
Вот тут-то и пригодится автоматический выключатель, поскольку прежде чем весь вышеописанный кошмар произойдёт, он просто обесточит проводку и дело с концом. Если конечно, он подобран правильно. И как же он это делает?

Принцип действия автоматического выключателя

Не буду приводить тут всё устройство автоматического выключателя, лишь объясню в двух словах как это работает.

В современных бытовых автоматах установлены два расцепителя (в старых зачастую стоял лишь один из них), работающих совершенно на разных условиях срабатывания – тепловой и электромагнитный.

Тепловой расцепитель автоматического выключателя

Уже из термина понятно, что расцепитель – это что-то такое, что размыкает электрическую цепь, причём без участия человека. Тепловой расцепитель сделан из двух спрессованных металлических пластин имеющих разный коэффициент теплового расширения. Иными словами при нагреве один металл расширяется больше, другой – меньше, но, поскольку они теперь вместе, то пластина начинает искривляться. Нагревшись до определённой температуры, пластина изгибается настолько, что отщёлкивает контакты автоматического выключателя, тем самым размыкая (расцепляя) электрическую цепь, то есть обесточивает свой участок электропроводки.

Отчего может произойти нагрев пластины? В первую очередь, от повышенной нагрузки на участке цепи которую защищает электроавтомат (такие участки обычно называют группами). Допустим, выходной провод автоматического выключателя (тот, что заходит в квартиру) имеет сечение 1 мм², значит максимальная мощность допустимая на этой группе – 3.5 киловатта (кВт), а сила тока – 16 ампер (А). Если на этой группе работают несколько светильников, и телевизор – всё нормально, автоматический выключатель будет работать в штатном режиме, то есть просто проводит электрический ток. Если же воткнуть в розетки этой группы пару тройников и подключить ещё пылесос и стиральную машину с водонагревателем – сила тока станет явно больше и провод начнёт нагреваться, поскольку сечение 1 мм² на такое насилие не рассчитано.

Вот только помимо провода в этом случае нагреется ещё и биметаллическая пластина в автоматическом выключателе, и сделав свой изгиб она отключит группу. Через несколько минут (когда пластина остынет) автомат можно будет включить заново, вот только всё лишнее из розеток лучше вынуть, во избежание повтора. С одного раза может ничего страшного и не произойдёт, но если постоянно перегружать проводку, изоляция на ней лучше от этого не станет. Она станет намного хуже, и даже если сразу не сгорит или не рассыплется – будет ухудшаться постоянно, вплоть до совсем уж печального финала. Ну а чтобы автомат гарантированно сработал от перегрузки, он должен соответствовать проводке. Скажем, в приведённом примере допустимая сила тока в проводке 16 А, значит электроавтомат желательно устанавливать с аналогичной надписью – 16 А, это и есть номинальная сила тока данного автомата. Если этот номинал будет превышен, автомат сработает на отключение. Насколько этот номинал может быть превышен, зависит от типа выключателя, об этом чуть ниже. Если поставить электроавтомат «послабее», то его периодически будет вырубать даже при нормальной нагрузке, если же поставить «сильнее» — при слишком высокой нагрузке автомат скорее всего никак не среагирует, а вот проводка просто сгорит.

Электромагнитный расцепитель автоматического выключателя

При коротком замыкании (КЗ), тепловой расцепитель тоже отключает электричество, вот только делает он это очень медленно. Как правило, от КЗ до размыкания проходит не меньше (а то и больше) секунды. При таких условиях это уйма времени для того, чтобы изоляция на проводе или кабеле вспыхнула и повлекла за собой пожар, либо пришла в полную негодность (если она негорючая) и позволила раскалённым проводам что-нибудь поджечь. Значит, размыкать электрическую цепь при КЗ должно что-то другое, более быстрого реагирования, например электромагнитный расцепитель.

Электромагнитный расцепитель представляет собой небольшой соленоид, то есть катушку индуктивности с ферромагнитным сердечником. При обычной работе цепи электрический ток проходит через эту катушку, создавая слабое магнитное поле, которое никак не влияет на работу цепи в целом. Если же сила тока многократно возрастает, а при коротком замыкании она может возрасти в десятки раз – магнитное поле становится достаточно сильным для того, чтобы сердечник пришёл в движение и привёл в действие отключающий механизм. В отличие от биметаллической пластины, которой нужно время на нагрев, магнитное поле возникает мгновенно, поэтому автомат успевает отключиться до появления нежелательных (или даже страшных) последствий.

Типы мгновенного расцепления автоматических выключателей

Данная характеристика зависит от силы тока при которой срабатывает электромагнитный расцепитель и имеет свой буквенный индекс:

А – автоматические выключатели этого типа срабатывают при превышении силы тока в 2-3 раза от номинального;

B – срабатывание автомата при превышении силы тока в 3-5 раз;

C – срабатывание автомата при превышении силы тока в 5-10 раз;

D – срабатывание автомата при превышении силы тока в 10-20 раз.

Существуют ещё и типы K и Z, но в быту как правило не используются, поэтому нам они сейчас неинтересны. Впрочем, как и тип D, если конечно вы не планируете подключать у себя дома токарный станок, ну или что-то в этом духе. Наиболее же распространённые «домашние» электроавтоматы – это типы B и C.

Номинальная сила тока автоматических выключателей

Вообще «размерный ряд» выключателей по номиналу довольно широк, но это как раз тот случай, когда информация бывает лишней. Поэтому вкратце только о тех, которые применяются в быту, то есть какой номинал наиболее подходящий для той или иной группы.

10 А – освещение квартиры;

16 А – розетки для обычных бытовых приборов (телевизор, пылесос, компьютер и проч.);

25 А – розетки для накопительных водонагревателей (бойлеров);

32 А – розетки для проточных водонагревателей и электроплит.

Серии автоматических выключателей

Не так давно самой распространённой серией автоматических выключателей была АЕ. К работе таких выключателей особых нареканий не было – все опасные участки цепи они обесточивали исправно, сами при этом помимо дугогасительной камеры имели корпус из абсолютно негорючей пластмассы, кстати довольно твёрдой, правда хрупкой. Крепились такие электроавтоматы на винты или саморезы, что во-первых неудобно, во-вторых, чуть перетянул винт лишнего – корпус треснул. Тем не менее, они по прежнему используются, и на некоторых предприятиях эти автоматы производят до сих пор, правда, в модернизированном варианте.

В наши дни наиболее популярной является серия автоматических выключателей ВА. Они имеют меньший размер чем предшественники, больший ряд по номинальному току (если раньше вариантов было немного, скажем, после 16 А сразу шли 25 А и 40 А, то теперь добавились 20 А и 32 А), плюс гораздо удобнее в работе, поскольку на задней стороне выключателя имеется паз для крепления на специальную пластину, так называемую DIN-рейку. Согласитесь, всё-таки проще один раз прикрутить эту рейку и потом просто защёлкивать на неё оборудование (в том числе и автоматы), чем прикручивать каждый элемент отдельно.

Полюсы автоматического выключателя

Автоматические выключатели бывают одно, двух, трёх и четырёхполюсные. Но в отличие от батарейки в данном случае нет плюса и минуса, поскольку полюс означает вовсе не полярность, а количество групп (пар). Пара – это один входящий в электроавтомат провод и один выходящий из него. К примеру на однополюсный выключатель можно завести только один фазный провод, и вывести столько же (это и есть пара, или полюс), тогда как на двухполюсный можно завести как фазный, так и нулевой, в случае превышения силы тока в цепи отключатся оба полюса. На трёхполюсный можно завести три фазы, соответственно вывести тоже три, на четырёх – можно задействовать ещё и нейтральный провод.

Но это вовсе не значит, что на двухполюсный обязательно кидать нулевой провод, так же и на трёхполюсный вовсе не обязательно заводить три фазы. Да и где их взять-то в стандартной квартире? На двухполюсный автомат вполне можно завести одну фазу, при помощи специальной перемычки соединить на входе оба полюса и получить на выходе две группы – получится практически два автомата с одинаковыми характеристиками, правда с общей клавишей. И если на одной из групп произойдёт что-нибудь нехорошее, отрубятся обе. То же самое можно проделать с трёхполюсным автоматом – на входе одна фаза объединяет все три полюса перемычками, на выходе три разные группы, но опять-таки случись чего с одной из них, отключен всё равно будет весь коллектив. Поэтому лично я рекомендовал бы всё-таки несколько однополюсных, чем из-за экономии (один трёхполюсник как правило немного дешевле трёх однополюсных с аналогичными характеристиками) терпеть вот такие веерные отключения.

• Вперёд