Автоматический выключатель: что это и для чего нужен

Автоматическим выключателем называется контактный коммутационный прибор, призванный стабилизировать напряжение в электросети. Его устанавливают для того, чтобы защитить провода, кабели и электроприборы от перегрузки и короткого замыкания. Без автоматических выключателей невозможно организовать безопасную и надежную работу электропроводки, ведь они являются основным аппаратом в сфере распределения электроэнергии.

“Автоматы” устанавливаются на вводе в частную электросеть или на отдельную группу приборов. Как правило, монтируются они в специальные распределительные щитки. В каждом отдельном случае, будь то жилой дом или промышленное предприятие, подбираются разные выключатели, работающие при этом по единому принципу. Эксперты разобрались в устройстве автоматических выключателей (АВ) и делятся принципами их работы.

В этой статье вы узнаете, из чего состоит конструкция АВ, какие типы приборов существуют, как они работают, и как правильно подбирать устройство.

Конструкция АВ: из чего состоит прибор

Внешне автомат представляет собой корпус и рычаг управления, выполненный из ПВХ-пластика пониженной горючести. Снаружи сразу видны клеммы для подключения кабеля — именно с этими элементами и взаимодействуют обычные пользователи, не являющиеся специалистами в работе прибора.

А ключевыми элементами внутреннего устройства автоматических выключателей являются следующие элементы:

1. Силовые контакты.Эти детали обеспечивают процесс коммутации. В устройстве их два — подвижный и неподвижный.
2. Катушка и сердечник. По-другому их называют еще электромагнитом и якорем. Они выполняют функцию толкателя и электромагнитного расцепителя, предотвращая токи короткого замыкания.
3. Механизм взвода и расцепления.Еще один элемент автомата, участвующий в “расцепительной” функции. Только этот механизм связан еще и с рычагом управления.
4. Дугогасительная камера.Она быстро гасит дуговой разряд, который возникает в момент размыкания контактов.
5. Биметаллическая пластина.Это тепловой расцепитель, защищающий прибор от повышенной нагрузки. Здесь также есть регулировочный винт, с помощью которого регулируют значение тока для отработки данного расцепителя.

В целом среди рабочих узлов автоматического выключателя можно назвать клеммы, контакты для присоединения подводки и размыкания, расцепители, провода для подсоединения элементов и переключатели. В составе единой электрической цепи работа начинается с соединения подвижного силового контакта с катушкой электромагнитного (ЭМ) и теплового расцепителя. Нижняя клемма сочетается с пластиной ЭМ-расцепителя и проводниками от нагрузки, а верхняя — с кабелями от источника питания.

Разновидности АВ: классификация по признакам

В свою очередь автоматы различают по нескольким критериям. Именно на них опираются при выборе прибора для тех или иных целей.

Специалисты  рассказывают о следующих типах АВ, которые есть и в ассортименте продукции магазина.

Количество полюсов

По-другому полюса называют “фазами”, подведенными к жилищу. В зависимости от них и от мощности электроустановок автоматы подразделяют на одно-, двух-, трех- и четырехполюсные.

• 1-полюсные. Это простейший тип автомата, предназначенный для защиты проводника от перегрева. При его подключении нейтраль остается подсоединенной, поэтому прибор не дает полной защиты электроцепи.
• 2-полюсные. Они применяются для подключения мощных однофазных бытовых электроприборов, а также в качестве вводных. В момент срабатывания защиты в аппарате происходит отключение нуля и фазы.
• 3-полюсные.Их подключают для трехфазного электрооборудования, такого как насосы, станки и двигатели. Они могут быть как водными, так и отдельными приборами для установок. На вводе подаются 3 фазы, которые на выходе образуют единую трехфазную сеть.
• 4-полюсные. С помощью них защищают трехфазные сети с нейтралью. Они призваны обезопасить электропроводку при подключения мощных видов оборудования, таких как трехфазные моторы. На выводах фаз автоматы могут использоваться отдельно.

Времятоковая характеристика

Автоматы для каждого конкретного случая применяются и со своими времятоковыми параметрами. Эти значения нужны для того, чтобы предотвратить ложное срабатывание ввиду неравномерности нагрузки. Величина определяет время, за которое произойдет отключение, и кратность превышения силы тока номинального значения.

На практике автоматические выключатели подразделяются на классы A, B, C и D, срабатывающие при разных уровнях номинального тока (In).

• Тип A.Максимально чувствительный тип, предназначенный для оборудования, уязвимого даже перед малейшими перегрузками. Срабатывает при In 1,3-3.
• Тип B.Эти приборы монтируют для защиты электроцепей, где вероятность резких скачков тока низка. Срабатывает при превышении In в 3-5 раз.
• Тип С.Обычно этот тип устанавливают на ввод в жилых помещениях. Они прерывают подачу сигнала при In в значении 5-10.
• Тип D.Аппараты подходят для схем с мощным трехфазным оборудованием. Они способны отключать ток при In, превышающем норму в 10-20 раз.

Номинальная отключающая способность

Этот параметр описывает назначение автоматов. Здесь они подразделяются на 3 сферы по уровню максимальной величины электрического тока (кА):

• Уровень 4,5 кА. Приборы с таким значением устанавливают в частном жилище с сопротивлением проводки не более 0,05 Ом и силой тока 500 ампер.
• Уровень 6 кА.Применяется в жилых домах и общественных местах, где сопротивление электроцепи составляет 0,05 Ом.
• Уровень 10 кА.Этот тип приборов монтируют в  распределительные щиты на промышленных предприятиях. Он отличается самым высоким уровнем электрического тока.

Рабочая сила тока

В данном случае автоматические выключатели подразделяются по величине рабочего тока (А) и сфере применения:

• Величина тока 1-3 А. Такие приборы подходят для цепи с маленькой нагрузкой. В состав схемы входят устройства с низкой суммарной мощностью потребления, такие как светильники и цифровая техника.
• Величина тока 6-16 А. В данном случае автоматы используются для отдельных комнат, помещений или домов со средней нагрузкой. Например, 3- и 4-полюсные оборудования применяются для трехфазного оборудования.

Особенности конструкции

АВ подразделяются и по типу корпуса:

• Модульные.Подходят для бытовых условий с небольшим уровнем номинального тока. Обычно это 1- и 2-полюсные модели.
• Литые.Они обладают литым корпусом. Применяются для мощного оборудования, так как включают в себя 3-4 полюса.

Есть и воздушные автоматические выключатели, также включающие 3-4 полюса и подходящие для мощного оборудования.

Принцип действия АВ: как работает прибор в разных ситуациях

Автоматические выключатели призваны защищать электропроводку при возникновении аварийных случаев. При этом в разных видах чрезвычайных ситуаций устройство ведет себя по-разному.

Для понимания того, как прибор реагирует на аварии, нужно знать, как он работает в нормальном состоянии.

Нормальный режим

При исправной работе АВ весь принцип работы строится на коммутации силовых контактов. Для этого во время взвода рычага управления приводится в движение механизм взвода и расцепления. Этот процесс осуществляет выключатель.

После коммутации ток переходит от питающего кабеля через зажим по контактам: сначала неподвижному, а затем по подвижному. Кабель пути должен быть при этом подключен к винтовому зажиму. После этого ток проходит путь через гибкую связь, катушку электромагнита, затем снова по гибкой связи и биметаллической пластине. В конце через нижний винтовой зажим ток идет уже к отходящей линии, которая “питает” электроприбор.

Перегрузка

За защиту прибора от перегрузки отвечает тепловой расцепитель. Когда ток, протекающий через биметаллическую пластину, приравнивается или превышает установленные значения, пластина нагревается и начинает постепенно изгибаться. Достигнув большого угла изгиба, она надавливает кончиком на рычаг спускового механизма прибора. В этот момент автомат отключается.

Для срабатывания теплового расцепителя требуется много времени, в отличие от электромагнитного. Зато в составе  он является более точным, и поддается настройке намного легче.

Короткое замыкание

При возникновении короткого замыкания уже задействован электромагнитный расцепитель — именно он должен произвести мгновенное отключение нагрузки. При сильном превышении номинального тока возникает мощное магнитное поле, которое тянет якорь с подвижным контактом вниз. Якорь в этот момент надавливает на рычажок спускового механизма, отключая тем самым нагрузку.

В момент размыкания может возникнуть дуговой разряд между подвижным и неподвижным контактами. Дуга в этом случае движется в сторону дугогасительной камеры, а попадая на пластины — расщепляется. Затем она завлекается внутрь камеры и тухнет, а образовавшиеся продукты горения и избыточное давление выходят наружу через специальное отверстие в корпусе прибора.

Выбор АВ: что нужно учитывать

Большинство автоматических выключателей похожи и почти не имеют между собой отличий. Однако это очень важное устройство, поэтому при его выборе нужно быть предельно внимательными даже к незначительным деталям.

Специалисты магазина Прораб.Шоп рекомендуют придерживаться следующей инструкции перед покупкой АВ:

1. Определить параметры электрической сети.Здесь, по мнению экспертов, нужно учитывать величину напряжения, количество фаз (полюсов), переменный или постоянный тип тока и частоту переменного тока. От этих показателей будет зависеть предназначение и качество работы устройства.
2. Подобрать времятоковую характеристику работы расцепителя.В этом случае необходимо иметь в виду максимально возможный пусковой ток от подключенной электрической нагрузки. Например, при превышении номинального значения в 3-5 раз, выбирают тип В, при превышении в 5-10 раз — тип С. Тип А подойдет для низкой нагрузки, а тип D — для мощных электроприборов.
3. Выбрать параметры селективности.Это относится к корпусным выключателям. Чтобы обеспечить непрерывную работу ответственных участков электроснабжения, нужно осуществлять систему защиты с соблюдением принципа селективности. Для тонкой настройки работы системы необходимо комплектовать корпусные модели регулятором величины токовой установки расцепителя.
4. Рассчитать мощность автоматического выключателя.Здесь нужно подсчитать максимальное суммарное значение мощности подключенной электрической нагрузки. А подбирая защитное устройство, рекомендуется руководствоваться правилом округления в сторону наибольшего значения номинального тока.
5. Посчитать ток короткого замыкания.Эти данные оказываются полезными при возникновении аварийного режима, во время замыкания между фазами или при протекании тока. Чтобы обеспечить безопасное коммутирование тока, превышающего номинальные значения, следует подбирать автомат, способный реагировать на токи короткого замыкания получившихся величин.
6. Определиться с потребностью дополнительной защиты.Автоматический выключатель предназначен для защиты всей электрики и электрической сети от аварий, поэтому для максимального уровня безопасности можно дополнительно укомплектовать прибор. Например, подобрать аппараты, включающие в себя тепловой, электромагнитный или комбинированный расцепитель, а также модуль дифференциальной защиты.
7. Принять решение о дополнительных функциях прибора.На этом этапе нужно определиться, понадобятся ли такие опции, как дистанционное включение и отключение прибора с помощью электромагнитного привода. А также закрыть потребность в приобретении вспомогательных контактов, расцепителей, указателей положения контактов или наличии кнопки тестирования.
8. Выбрать исполнение корпуса. Оптимальное решение для жилых и административных объектов, а также маломощного оборудования — модульные выключатели. Для промышленного оборудования чаще всего используют корпусные силовые устройства, способные отключать высокие токи. Они же применяются и в качестве вводных защитных выключателей.
9. Определить способ монтажа.АВ устанавливаются чаще всего на DIN-рейку или болтовое соединение. Оба эти варианта нужно учитывать еще на этапе подготовки проектной документации. Например, тип крепежных изделий обычно выбирают в зависимости от веса прибора. Перед покупкой нужно обязательно этот момент уточнить у продавцов строительных магазинов.

Автоматические выключатели обеспечивают безопасную эксплуатацию электрической сети. От правильного выбора прибора зависит качество работы электричества в помещениях и безопасность пребывания. Чтобы приобрести надежное оборудование с длительным сроком службы, стоит покупать продукцию только у официальных производителей.

В интернет-магазине Прораб вся продукция сертифицирована и поставляется только от официальных дилеров. Если вы выбираете автоматические выключатели и электрику для вашего дома или офиса — обращайтесь именно в Прораб.Шоп. Менеджеры магазина помогут подобрать вам устройство для вашего объекта.