Автоматические выключатели — преимущества и принцип действия

Из таблицы видно, что самым важным критерием выбора автомата является номинальный ток. Он должен быть на 10-15% меньше допустимой токовой нагрузки проводки, поскольку главной функцией устройства является ее защита. Затем выбирают автомат, ближайший из стандартного ряда.

Следующий критерий выбора – ток срабатывания. Его можно выбрать, исходя из назначения аппарата, как указано в вышеприведенной таблице.

В системе электроснабжения квартиры или дома может быть установлено несколько автоматов. Номиналы каждого выбираются, исходя из нагрузки каждой линии. При этом должна соблюдаться селективность, чтобы аппараты на верхнем уровне не срабатывали раньше устройств, установленных на низших уровнях.

Схема ввода предусматривает установку впереди счетчика главного двухполюсного автомата, а затем подключение однополюсников на каждую линию. На схеме перед ними установлен дифференциальный автомат, одновременно являющийся автоматом и УЗО.

Схема последовательного подключения автоматических выключателей

Для данной схемы вместо дифференциального выключателя можно установить УЗО, поскольку главный автомат уже есть.

Однополюсный автомат должен подключаться на фазу, а не на нейтраль. Иначе напряжение останется на нагрузке при обесточивании линии.

При трехфазном главном вводе устанавливается четырехполюсный автомат, а нагрузка на фазы равномерно распределяется по линиям. Если нагрузка трехфазная (электрический котел, электродвигатель станка), то к ней подключается четырехполюсный автомат с меньшим номиналом, чем у главного на входе. На рисунке изображена схема трехфазного ввода в дом.

Схема трехфазного ввода в частный дом

Основные однофазные потребители располагаются после счетчика и разделяются на три группы, для каждой из которых требуется свой предохранитель:

• тип D – силовая (электроплита, стиральная и посудомоечная машины);
• тип В – освещение;
• тип С – хозяйственные помещения (гараж, подвал).

На схеме также изображена трехфазная линия, которая обычно применяется для хозяйственных нужд. Для нее выбирается автомат типа С. Если в линии установлены станки с трехфазными двигателями, лучше применить аппарат типа D.

Электронные предохранители и ограничители тока

Электронные защитные устройства разделяются на три вида:

• самовосстанавливающие электрическую цепь после устранения аварии;
• устройства сигнализации об аварии;
• восстанавливающие питание за счет внешнего вмешательства.

В электронике применяются датчики тока, подключенные к нагрузке. При увеличении падения напряжения на датчике выше заданного, с него подается сигнал на защитное устройство, которое отключает цепь или ограничивает ток.

Простейшей защитой радиоэлектронных устройств от токовых перегрузок является стабилизатор напряжения 220в, изображенный на рис. а. Ток нагрузки здесь не может быть выше максимального тока транзистора КП302В. Для изменения величины выходного тока можно выбрать другой транзистор или включить их параллельно.

Электронные схемы ограничения предельного тока

На рис. б электрический ток также ограничивается транзисторами. VT1 работает в режиме насыщения, и напряжение входа практически полностью передается на выход. В рабочем режиме VT2 закрыт и светодиод HL1 не горит. Датчиком тока служит резистор R3. При превышении на нем порогового значения падения напряжения начинает открываться транзистор VT2, а VT1 – закрываться, ограничивая нагрузочный ток. При этом загорается светодиод HL1, сигнализируя о достижении током порогового значения.

Для больших рабочих токов применяется схема защиты на тиристоре (рис. в). В нормальном режиме тиристор заперт, а составной транзистор работает в режиме насыщения. Когда в нагрузке R_н появляется короткое замыкание, через управляющий переход тиристора протекает ток, открывающий его. При этом управляющая цепь транзисторов шунтируется открытым тиристором и ток в нагрузке снижается до минимума.

Видео про предохранители AES 50A, 70A

Об особенностях использования водозащищенных автоматических предохранителей серии AES 50A, 70A видео ниже.

Современный автоматический предохранитель, получивший развитие из обычной пробки до многофункционального аппарата, соответствует требованиям безопасности при работе электрической цепи. Важно правильно его подбирать под тип подключаемой нагрузки и характеристики проводки. Быстродействие и мощность автоматов достаточно высокие. Если необходимо защищать схемы на полупроводниках, применяются электронные устройства. Наиболее эффективной является защита с несколькими устройствами, включая плавкие предохранители.

Предохранитель или автоматический выключатель – что лучше?

Аппараты защиты – электрические аппараты, предназначенные для ручного или автоматического отключения защищаемой электрической сети при возникновении в ней аварийных режимов работы.

К аппаратам защиты электрических сетей предъявляются следующие требования:

• установка в групповых электрических сетях устройств защиты, ограничивающих мощность, ток и напряжение, определяется проектом;
• аппараты защиты должны отключать электрическую сеть при появлении опасных для них сверхтоков в минимальное время;
• аппараты защиты не должны перегреваться сверх допустимых для них температур в условиях нормальной эксплуатации;
• отключающая способность аппаратов защиты должна соответствовать токам короткого замыкания в начале защищаемого участка сети.

Эти требования изложены в современных нормативных документах, в том числе в Правилах устройства электроустановок, ТКП 121 «Пожарная безопасность. Электропроводка и аппараты защиты внутри зданий. Правила устройства и монтажа».

В процессе эксплуатации аппаратов защиты электрических сетей существует ряд обстоятельств, которые непосредственно влияют на их защитную функцию, и следовательно, способствуют повышению пожарной опасности электрических сетей. Существуют два основных вида аппаратов защиты по обеспечению защиты жилища от аварийных режимов работы электрических сетей, которые знакомы простому обывателю, – это предохранитель и автоматический выключатель.

Предохранитель и его разновидности

Пробковый предохранитель – электротехническое устройство, имеющее в большинстве случаев керамический корпус, в котором находится тонкий проводок (плавкий элемент). В его основании имеется контактная поверхность – цоколь. Плавкий элемент рассчитан на определенную мощность потребителей электрической энергии. Пробковый предохранитель монтируется в распределительном щитке, установленном на лестничной клетке, в коридоре жилого дома, квартиры. При аварийном режиме работы плавкий элемент перегорает в зависимости от величины тока, который через него проходит, что и приводит к обес­точиванию электрической сети после места установки предохранителя. Время срабатывания зависит от величины протекающего тока: чем больше сила тока, тем быстрее устройство обесточит электрическую сеть.

К достоинствам предохранителя относится простота монтажа, устройства. К недостаткам – большое время отключения при незначительно превышающих токах перегрузки. Отсутствие повторного включения требует замены плавкого элемента. Отсутствие возможности быстрых коммутаций также является изъяном: при вынужденном отключении электрической сети необходимо выкрутить пробковый предохранитель из основания, расположенного в силовом электрическом щитке. Защищает пробковый предохранитель только одну фазу электрической сети.

Разновидностью или, правильнее сказать, модернизацией пробковых предохранителей являются автоматические предохранители. В последнее время ими заменяют стандартные пробковые. Эти предохранители снабжены выключателем, который находится внутри их корпуса и способен отключить электрическую цепь с возможностью ее повторного включения.

В отличие от пробковых в автоматических предохранителях вместо плавкой вставки используется терморазмыкатель, работа которого основана на принципе действия биметаллической пластины. При прохождении через предохранитель тока, величина которого превышает допустимую, пластина изгибается таким образом, что действует на рычаг выключателя. В результате чего кнопка выдвигается из корпуса предохранителя. Для повторного включения ее необходимо вдавить.

Автоматические предохранители так же, как и пробковые, имеют керамический или пластмассовый термостойкий корпус, вкручиваются в основание электрического силового щитка и служат для защиты от аварийных режимов работы электрических сетей. К их недостаткам можно отнести сравнительную долгосрочность отключения при больших токовых нагрузках, в том числе и при незначительно превышающих номинальные токовые значения, защиту одной фазы электрической сети. Если предохранитель сработал по причине перегрузки в электрической сети, то необходимо две-три минуты для того, чтобы биметаллическая пластина вернулась в исходное положение и устройство было готово к работе.

Автоматический выключатель

Данный вид выключателя представляет собой электромеханическое переключающее устройство, способное коммутировать, в том числе и повторно, проводить и прерывать токи при нормальных условиях работы электрической сети, способное коммутировать и проводить токи в течение некоторого установленного времени и прерывать токи при определенных аварийных условиях, в том числе при коротких замыканиях. Автоматические выключатели по сравнению с уже рассмотренными аппаратами защиты обладают большей функциональностью, к тому же для них необходимым условием является требование малого времени размыкания электрической цепи.

К основной характеристике выключателя относится расчетный ток – рабочий ток, определяемый мощностью потребителей электрической энергии, согласно которому производится выбор выключателя. Расчетный ток указан на лицевой панели корпуса выключателя. При протекании тока, значение которого больше номинального (например, при перегрузке), через некоторое время срабатывает устройство выключателя. Оно зависит от того, насколько протекающий ток выше номинального. При токе короткого замыкания, равного или превышающего расчетный ток выключателя, аппарат защиты также срабатывает и отключает электрическую цепь.

В настоящее время корпус автоматического выключателя выполняется из реактопласта, что позволяет выдерживать большие температурные воздействия, не плавиться и не воспламеняться. Ранее корпуса выключателей изготавливались из термопласта и полистирола, предельная температура нагрева которых составляет 60–70 °C.

Устройство автоматического выключателя имеет следующие основные узлы:

• Тепловой расцепитель – реагирует на постепенное увеличение тока в электрической сети больше установленного значения, в основе его устройства лежит биметаллическая пластина. Защищает от токов перегрузки. Расцепитель не реагирует на небольшие и кратковременные увеличения значения силы тока – чем он больше, тем быстрее расцепитель разомкнет электрическую цепь.
• Электромагнитный расцепитель – реагирует на резкое, скачкообразное увеличение тока в сети. Состоит из катушки, сердечника и пружины. Принцип его действия основан на поведении стального сердечника электромагнитной катушки в измененном магнитном поле. Защищает от токов короткого замыкания. Расцепитель является быстродействующим – срабатывание происходит за доли секунды при превышении значения расчетного тока в несколько раз.
• Дугогасящая камера. Назначение камеры – принять, разделить и погасить дугу, возникающую при разрыве контактов выключателя.
• Контактная система. Состоит из неподвижных и подвижных контактов, Обеспечивает одинарный разрыв электрической цепи.

Выключатель может иметь дополнительные конструктивные элементы. Это вспомогательные контакты, устройство для запирания выключателя в положении «отключено», ручной и электромагнитный дистанционный приводы, сигнализация автоматического отключения и т. п. Автоматический выключатель способен защитить одну или несколько фаз сети. По способу размыкания электрической цепи автоматические выключатели делятся на:

• однополюсные;
• однополюсные с нейтралью;
• двухполюсные;
• трехполюсные;
• трехполюсные с нейтралью;
• четырехполюсные.

Принцип работы однополюсного автоматического выключателя следующий. При перегрузке нагревается биметаллическая пластина, которая расширяется и выгибается, тем самым толкает рычаг устройства – тепловой расцепитель, что вызывает размыкание электрической цепи и прекращает электроснабжение после места размыкания. При коротком замыкании происходит скачко­образное увеличение в несколько раз тока, который проходит через электромагнитную катушку однополюсного автоматического выключателя. Изменение магнитного поля вызывает изменение положения стального сердечника катушки так, что рычаг электромагнитного расцепителя срабатывает и происходит размыкание электрической цепи.

Характеристика срабатывания расцепителей автоматических выключателей зависит от типа подключаемой нагрузки. Различают следующие характеристики отключения автоматических выключателей. Выключатели с характеристикой отключения типа А предназначены для защиты электрических сетей большой протяженности. Автоматические выключатели с характеристикой отключения типа В используются преимущественно для осветительных сетей общего назначения, например для освещения коридоров, лестничных площадок в жилых домах. В свою очередь автоматические выключатели с характеристикой отключения типа С служат для коммутаций в осветительных и силовых сетях с умеренными пусковыми токами (освещение коридоров, рабочих мест люминесцентными лампами, работа ручного электроинструмента). Выключатели такого типа можно встретить на производстве при обеспечении защиты электрических сетей мастерских. В сетях с электродвигателями с большими пусковыми токами (подъемные механизмы, компрессорные, вентиляционные установки) предлагается использовать выключатели с характеристикой отключения типа D. Для подключения приемников электрической энергии с индуктивной нагрузкой (электрические печи, сушилки) рекомендуется использовать автоматические выключатели с характеристикой отключения типа К. Для защиты электронных устройств используются автоматические выключатели с характеристикой отключения типа Z.

Разнообразие видов, объединение нескольких функций защиты в одном устройстве, избирательность касательно потребителей электрической энергии и отключения одного или одновременно нескольких участков электрической сети, дополнительные конструктивные элементы для целей безопасности и другие достоинства указывают на то, что автоматические выключатели более приемлемы для защиты электрических сетей и включенных в них приемников электрической энергии, что и объясняется их повсеместной популярностью.

Меры предосторожности

Автоматические, пробковые предохранители в квартирах можно менять самостоятельно. Пробки, расположенные в силовых или осветительных щитках на лестничных площадках, могут менять только специалисты. Такая мера необходима для того, чтобы не установить ошибочно предохранитель с заниженными токовыми значениями. Задержка в отключении предохранителями электрической сети может стать причиной пожара.

Автоматические выключатели часто используются в качестве коммутационных переключений. Частые их включения и отключения, а также непригодность по причине ограниченного срока службы требует их замены. Сегодня целесообразно приобретать аппараты защиты в специализированных магазинах. На рынке велика вероятность покупки некачественной подделки, что чревато возникновением пожара при возможных перегрузках или коротких замыканиях в электрической сети.

По материалам А. А. Пукача, главного специалиста по пожарной безопасности РУП «МБИ»

Автоматический предохранитель

Автоматический предохранитель выступает в роли коммутационного аппарата, включающего, проводящего и отключающего токи при нормальных условиях в цепи. В условиях короткого замыкания устройство может включить, провести в течение определенного времени и автоматически отключить ток. В данной статье пойдет речь об особенностях прибора, его принципе работы и о том, как осуществляется замена пробок на автоматы своими руками.

Что представляет собой устройство

Каждый пользователь сталкивается в течение жизни с разнообразными выключателями, при помощи которых вручную включается электроэнергия в доме. Автоматическая современная пробка функционирует по схожему принципу, только отключает подачу электроэнергии она самостоятельно, без стороннего вмешательства, защищая тем самым сеть от перегрузок или короткого замыкания. Одним словом, данное устройство – предохранитель.

Если через предохранитель автоматический резьбовой пройдет ток, вдвое больший номинального показателя, выключатель сработает почти моментально. Мгновенное выключение происходит при резком (в 7 раз) возрастании силы тока.

С помощью выключателей защищаются однофазные осветительные электрические сети, трехфазные с различными показателями силы тока и так далее. Современные компании производят автоматические выключатели разных видов и марок, что делает их широко распространенными. Кроме того, их используют не только как выключатели, но и как предохранители. Теперь рассмотрим принцип действия устройства.

Как функционирует выключатель понятно: контакты электроцепи соединяются и разъединяются. У предохранителя несколько иной принцип. В автомате предохранителем выступает тепловое и электромагнитное реле. Также применяется реле комбинированного типа – расцепитель. Если через выключатель проходит ток выше номинального показателя тока расцепителя, реле активируется и разрывает цепь. Защита от перегрузок достигается за счет теплового расцепителя. Если данный элемент сработал, следует выждать немного времени, чтобы биметаллическая пластинка остыла, после чего перевести рычажок в положение «отключено» и заново включить предохранитель.

Что касается электромагнитного расцепителя, он функционирует как реле максимального тока. При достижении током заданного показателя, автоматический выключатель срабатывает мгновенно. Каждый автомат имеет те или иные значения. Как правило, указывается сила номинального тока и сила, при которой срабатывает расцепитель.

Важно, чтобы аппарат был изготовлен из качественных материалов. Так, для корпуса используются высококачественные термопласты, которым не страшны механические воздействия. Важно, чтобы в составе материала не присутствовали вредные вещества – галогены. Сам пластиковый корпус должен быть с добавками антипиренов – веществ, предупреждающих распространение горения.

Для изготовления проводящих элементов выключателей применяются материалы, имеющие низкое сопротивление электротоку, к примеру, медь. Контактные площадки производятся из сплавов серебра, что делает их долговечными, обеспечивает хорошую сопротивляемость свариванию.

Автоматы пользуются большим спросом, по сравнению с плавкими предохранителями, что обуславливается следующими их преимуществами:

• Более надежное срабатывание;
• Защищая трехфазное устройство, оно не станет работать в однофазном режиме. Если случается перегрузка или короткое замыкание, отключатся все три фазы;
• Снижение простоев электрического оборудования. Включить сработавший автомат быстрее, нежели заменить перегоревший предохранитель.

Особенности выбора автоматического выключателя

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Особенности замены автоматического выключателя в щите

Теперь разберемся с тем, как заменить пробки на автоматы, что позволит повысить электробезопасность и защитит проводку от больших токов. На данный момент пробки уже не выпускаются, в связи с чем пользователи заменили старый провод новым, более толстым и надежным, но в любом случае проводка остается незащищенной. Пробки для электрического счетчика все чаще заменяются автоматом, так как используются более мощные бытовые приборы с соответствующими требованиями. Даже начинающий электрик способен справится с данной задачей.

Прежде чем приступать к работам, следует обесточить участок электросети. ПУЭ запрещают работать с электросчетчиками и прочими устройствами, находящимися под напряжением. Бывает, что нет возможности отключить напряжение, а замену произвести нужно. Здесь следует ознакомиться с устройством щитков, которые бывают нескольких видов.

Если речь идет о подъездном щите, то для каждой квартиры предусмотрен свой пакетный выключатель, счетчик и две пробки (фаза и ноль). Для снятия напряжения в таком щите отключается пакетный выключатель. В квартирах расположен счётчик, монтированный на основание из карболита. Над ним находится две пробки: фаза и ноль. Чтобы снять напряжение, достаточно выкрутить фазу.

Если пробки все же не получилось отключить, есть определенная последовательность действий при таких работах. Сначала определяется пробка, по которой проходит фаза. Для этого потребуется снять защитный кожух с аппарата и использовать для проверки индикатор напряжения.

Со счетчика идет фазовый провод, находящийся на верхней клемме пробки. На второй пробке расположен ноль. Фазовый провод, точнее его крепление, аккуратно откручивается при помощи изолированной отвертки, после чего отводится в сторону.

Важно! Данный провод остается под напряжением, поэтому требуется его изоляция. Если он недостаточной длины, на него надевается клеммник, не требующий изоляции.

Откручиваются все провода от пробок, которых всего 4. Для выбора подходящего автомата опираться нужно на сечение провода. Если это алюминиевый провод с сечением 2.5 мм², то автомат должен быть 16А, если 4мм² – 25А. Если в помещении установлена крупная бытовая техника, к примеру, стиральная машина, ей требуется отдельный автомат, а также защита УЗО.

Далее в специализированном магазине подбираются 2 автомата 16А, УЗО на 40А. Для автоматов и УЗО достаточно небольшого щитка, предусматривающего шину для рабочего нуля. Щиток примеряется к основанию из карболита, после чего отмечаются и просверливаются отверстия.

Подводимые провода должны быть заранее подготовлены и удлинены посредством клеммника. К нулевой шине производится крепление верхнего и нижнего провода от нулевой пробки. К левому автомату подключают провод под напряжением. К клеммнику добавляется отрезок необходимой длины и заводится за автомат. К верхней клемме второго предохранителя посредством шлейфа подключается автомат стиральной машины.

На территории России каждый год случаются всевозможные аварии, связанные с тем, что электролинии или оборудование работает неисправно. Избежать этого можно, но необходимо в процессе проектирования и обслуживания закладывать в проект надежное защитное оборудование высокого качества. Автоматические предохранители устанавливаются и в квартирах, а о том, как поменять пробки, написано выше. При выборе устройства следует знать основные параметры и нюансы, тогда электропроводка не будет вызывать проблем при эксплуатации в дальнейшем.

Видео

Оценка статьи:

Загрузка...