Что такое автономный выключатель

Автоматический выключатель — это электротехнический аппарат, предназначенный для автоматического отключения повреждённого участка электрической сети. За автоматическое отключение в аппарате отвечает особое устройство, именуемое «расцепитель». Собственно, из названия понятно, что устройство воздействует на механизм включения-отключения в автомате (так будем называть автоматический выключатель для краткости) и размыкает электрическую цепь.

Расцепители в автоматах бывают двух типов — электромеханические и электронные. Электромеханические, в свою очередь, делятся на тепловые и электромагнитные.

Электронные расцепители рассматривать не будем, т.к. в быту такие автоматы не используются по одной простой причине — высокая стоимость и абсолютно неприменимая в бытовых условиях функциональность.

Итак, тепловые и электромагнитные расцепители — что они из себя представляют и для чего нужны?

Ток, проходящий через тепловой расцепитель вызывает нагрев данного расцепителя. При прохождении через автомат рабочего тока, не превышающего номинальное значение автомата, нагрев незначительный и не вызывает никаких воздействий на отключающий механизм автомата. Но при длительном прохождении тока, превышающего номинальный, происходит отключение автомата. При этом, чем больше ток, тем меньше время отключения. Данный тип расцепителя защищает вашу электрическую сеть от перегрузок и позволяет сохранить работоспособность сети при кратковременном характере и незначительной величине этих перегрузок. Устроен данный тип расцепителей следующим образом — токопроводящая (либо расположенная над нагревательным элементом, по которому проходит ток) пластина состоит из двух пластин различных металлов, соединённых между собой. Называется такая пластина биметаллической. Ввиду различных физических свойств этих металлов, они обладают различным коэффициентом теплового расширения, в результате чего при нагревании такой пластины происходит её механическая деформация — изгиб. И благодаря такой деформации происходит механическое воздействие изгибающейся пластины на механизм отключения автомата.

Электромагнитный расцепитель. Как видно уже из названия, данный расцепитель состоит из электромагнита. Этот расцепитель предназначен для мгновенного отключения автомата при коротком замыкании. При прохождении токов короткого замыкания определённой величины, сердечник электромагнита втягивается и мгновенно отключает повреждённый участок.

Ниже приведены фотоизображения, на которых показаны устройство самых распространённых автоматических выключателей и обозначены вышеуказанные расцепители.

Ну и вот мы подобрались, наверное, к самому главному — чем определяется величина тока короткого замыкания, отключающего автомат? Помимо основных характеристик автоматических выключателей, таких как номинальный ток и количество полюсов, имеется ещё одна не менее важная — характеристика (кривая) отключения. В соответствии с ГОСТ Р 50345-2010, автоматические выключатели бывают с тремя основными видами электромагнитных расцепителей — B (диапазон отключения (3÷5)×I_ном), С (диапазон отключения (5÷10)×I_ном) и D (диапазон отключения (10÷20)×I_ном). Ну а нужны данные виды расцепителей для того, чтобы в вашей электрической сети была возможность обеспечения селективности срабатывания аппаратов защиты, иными словами — способность вашей электрической системы отключать повреждённый участок сети, не затрагивая неповреждённые.

Как это работает разберём на реальном примере. У многих из вас бывали ситуации, когда при коротком замыкании в каком-либо участке сети (к примеру, короткое замыкание в электроприборе, включённом в розетку) электричество отключалось во всём доме. И при проверке ваших распределительных щитов вы обнаруживали отключенные автоматы во всех щитах, вплоть до вводного, установленного на столбе.

Как избежать такой ситуации? — Установкой автоматов с различными типами расцепителя. Во-первых, такая ситуация возможна только тогда, когда у вас установлены автоматы с одним типом расцепителя, к примеру «С». При коротком замыкании возникает ток достаточной силы для отключения всех автоматов в цепи, а ввиду однотипности расцепителя, то отключаются они одновременно.

Читайте так же:

Мостовой кран концевой выключатель

Избежать подобной ситуации можно следующим образом.

При получении технический условий на подключение вашего дома к электрическим сетям, электросетевая организация предписывает вам установить в вводном щите (назовём его ЩУР — щит учётно-распределительный) аппарат защиты на номинальный ток 63 А (при разрешённой стандартной мощности 15 кВт и при подключении по одной фазе (220 В)). В доме у вас установлен один распределительный щит (назовём его ЩР — щит распределительный), в котором установлен вводной автомат на номинальный ток также 63 А (нагрузку щита возьмём в номинальные 15 кВт). Расстановка автоматических выключателей будет выглядеть следующим образом: т.к. подключение однофазное, в щите ЩУР устанавливаем двухполюсный автоматический выключатель на номинальный ток 63 А, расцепитель характеристики D (т.к. в случае короткого замыкания в электрической сети дома этот автоматический выключатель должен отключиться в последнюю очередь). Вводной автомат в щите ЩР устанавливаем аналогично вводному в щите ЩУР, но с расцепителем характеристики С. Ну а отходящие цепи в щите ЩР, с наибольшей вероятностью возникновения коротких замыканий (питание уличных электроприборов, питание электроприборов в сырых помещениях) лучше защищать с помощью автоматов с расцепителем характеристики В.

Устройство автоматических выключателей.

Одни из самых распространённых типов автоматических выключателей:

AE 1031M-2УХЛ4 с тепловым расцепителем.
ВА47-29 с комбинированным расцепителем (тепловой и электромагнитный).

Устройство автоматического выключателя AE 1031M-2УХЛ4:

Биметаллическая пластина, по которой проходит электрический ток.
Расцепитель.

Устройство автоматического выключателя ВА47-29:

Расцепитель.
Биметаллическая пластина со спиральным нагревательным элементом, по которому проходит электрический ток.
Электромагнит.
Силовой контакт выключателя.

Что такое автоматический выключатель?

С самого начала использования электроцепей на бытовом и промышленном уровне, возникла проблема защиты линий от токовых перегрузок. Это необходимо для сохранения приборов, бытовой техники, всех элементов в цепи от разрушения в случае короткого замыкания, в том числе и самих проводов. При токах, превышающих расчетное сечение проводов, изоляция и токопроводящая структура металла плавятся, чтобы этого избежать, цепь надо немедленно отключить от источника питания. К каждому участку цепи дежурного электрика не приставишь, отключения должны происходить в автоматическом режиме. Было придумано много способов: тепловые реле, биметаллические пластины, плавкие предохранители и другие. Последние приборы, которые сейчас эффективно используются в электросетях, — это автоматические выключатели.

Общие понятия и область применения

Конструктивно это обычное устройство коммутации, переключатель, положение которого можно устанавливать вручную (включено или выключено). Но этот прибор предусматривает автоматическое отключение при превышении номинального тока, проходящего через контакты. Повышенный ток может возникнуть при подключении электроприборов, потребляющих большую мощность, или коротком замыкании в цепи неисправных электропотребителей.

В производственных, жилых, административных зданиях и других сооружениях автоматы устанавливаются в распределительных щитах. Но производители бытовой техники, различного электрооборудования на своих изделиях тоже включают в схему автоматические выключатели, это является дополнительной защитой. Бытует ошибочное мнение, что автоматические выключатели защищают обслуживающий персонал от поражения электрическим током. Для этого в цепи устанавливается УЗО (устройство защиты от прикосновения), конструкция и принципы работы которого требуют отдельного более детального рассмотрения. Обычные автоматы защиты выполняют следующие функции:

коммутацию, подключение и выключение в ручном режиме;
автоматическое отключение цепи при токах, превышающих установленное значение;
практически мгновенное отключение при очень высоких токах короткого замыкания.

Получается, что эти приборы выполняют опции управления и защиты электросети, главная задача — исключить перегрев проводов и плавление изоляции, за которыми следует короткое замыкание. В итоге превышения токовых перегрузок может возникнуть возгорание со всеми вытекающими последствиями.

Виды автоматических выключателей

Все автоматические выключатели можно разделить по конструктивному исполнению и величине пропускаемого тока:

Воздушные автоматические выключатели — способны пропускать в рабочем режиме токи в тысячи ампер, поэтому используются на промышленных объектах с потреблением большой мощности электроэнергии.

Автоматы в литом корпусе — имеют широкий диапазон рабочего тока от 16 до 1000 А, поэтому они универсальны, широко применяются на бытовых и промышленных объектах.

Модульные автоматы выключения — такие изделия наиболее востребованы на бытовом уровне, используются для защиты электрических цепей в квартирах, частных домах и других объектах хозяйственного назначения, где используется электричество.

Производители делают изделия одного размера со стандартными креплениями на -рейку, но разные по номиналам рабочего тока: 1, 2, 3, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40 А и более.

Кроме разных величин рабочего тока, автоматические выключатели отличаются количеством полюсов, подключаемых к ним:

Однополюсные автоматы защищают участок цепи от распределительного щита до потребителя электроэнергии (до розетки или лампочки). Однофазный автомат повышает надежность работы, но не гарантирует полной защиты цепи от фазы из РЩ через нагрузку до нулевой шины в РЩ.

Чтобы повысить надежность защиты участка цепи, надо защитные автоматы устанавливать на оба полюса (на фазный и нулевой провод в распределительном щите).

Двухполюсный защитный автомат осуществляет полное отключение однофазной цепи (разрывается фазный и нулевой провода).

Такие автоматы применяют в сетях, где подключаются нагревательные электроприборы большой мощности, кухонные плиты, кондиционеры и сплит-системы. Используются в трехфазных сетях, где приборы рассчитаны на напряжение 380 В;

Трехполюсный электрический автомат устанавливается в трехфазной сети четырехпроводного кабеля. При эксплуатации электроприборов, подключаемых по схеме звезда или треугольник (электродвигатели), фазы проходят через автомат защиты, а нулевой провод минует его. При превышении установленного значения тока или температуры на одной из фаз отключаются все три.
Четырехполюсный электрический автомат чаще всего используется как вводный автомат для защиты сети, к которой подключен электродвигатель большой мощности по схеме звезда.

При аварии на одной из фаз сеть полностью обесточивается, защитные автоматы отключают все четыре провода от источника питания.

Основные технические характеристики

Независимо от марки автоматического выключателя важными для всех являются следующие электрические параметры:

максимально допустимое и рабочее напряжение;
максимально допустимый рабочий ток;
допустимая мощность;
величина тока отключения расцепителя;
время срабатывания расцепителя при превышении порогового значения тока;
предельно допустимая температура проводников;
время срабатывания автоматического выключателя при достижении пороговой температуры на биметаллической пластине и многие другие параметры, которые важны при выборе автоматического выключателя.

Профессионалы хорошо знают основные технические характеристики защитных автоматов различных моделей, у них не возникает вопросов, как выбрать автоматы защиты. Для потребителей на бытовом уровне, чтобы не вдаваться в сложные графики и физические формулы, достаточно знать перечисленные выше значения и следующую классификацию:

В – автоматический выключатель этой категории срабатывает при превышении номинального значения токов в 3–5 раз. Они эффективны при использовании на объектах со старой проводкой;

С – электрические автоматы этой категории срабатывают при превышении рабочей токовой нагрузки в 5–10 раз, их можно применять в новостройках, где установлена новая проводка с медными проводами;

D – автоматический выключатель с минимальным временным интервалом срабатывания при превышении пороговой температуры и тока. Отключение происходит мгновенно, что надежно защищает от перегорания обмоток электродвигателей.

Конструкция, основные элементы и принцип работы

Все рассмотренные виды автоматов имеют различные размеры, конструктивные особенности, технические характеристики, но принцип работы и основные элементы у них одинаковы. Поэтому рассмотрим, как работает панельный однополюсный электрический автомат.

Верхняя клемма, на вход которой подключается провод от источника электроэнергии.
Нижняя клемма, к которой подключается провод от нагрузки, розеток, освещения и других электропотребителей.
Пластиковый корпус, в котором монтируется вся конструкция автоматического выключателя.
Рычаг управления ручного переключения, верхнее положение — «включено», нижнее — «выключено».
Механизм взвода передвигает и фиксирует подвижный контакт в замкнутое состояние с неподвижным контактом цепи.
Электромагнитный расцепитель представляет собой соленоид, катушка с металлическим сердечником внутри. При протекании тока по проводам обмотки сердечник электромагнитным полем выталкивается из центра катушки. Чем сильнее сила тока, тем с большей силой выталкивается сердечник.
Металлический сердечник цилиндрической формы под воздействием электромагнитного поля давит на рычаг расцепительного механизма.
Гибкая перемычка обеспечивает контакт фиксированной катушки электромагнитного расцепителя с подвижным контактом, замыкающим цепь.
Винт регулирует положение подвижного контакта, для настройки более надежного соединения с неподвижным контактом и расцепления при установленной силе тока.
Неподвижный контакт подключен к верхней клемме, обеспечивает упор для подвижного контакта и замыкания цепи во взведенном положении расцепительного механизма.
Автоматические отключения контактов происходят при больших токах нагрузки, в таких случаях разрыв цепи всегда сопровождается электрической дугой с искрами, которые гасятся в искрогасительной камере. При отключенной нагрузке в режиме ручного переключения эффект дуги отсутствует.
Когда автоматический выключатель крепится на DIN-рейку в распределительных шкафах, верхний паз одевается сразу, а нижний освобождается подвижным фиксатором на пружине. После установки фиксатор отпускают, корпус жестко фиксируется на рейке.
После гашения искр при отключении, дым и газы отводятся через газоотводный канал;
Тепловой расцепитель дублирует действия электромагнитного сердечника, при повышении допустимой температуры биметаллическая пластина выгибается и толкает рычаг расцепителя.

Чем выше ток, больше температура, тем сильнее изгибается пластина, воздействуя на механизм размыкания контактов.

Основные характеристики автоматических выключателей указываются производителями на корпусе.

Если вам сложно ориентироваться, выбирая автоматы защиты, в терминологии технических характеристик, проконсультируйтесь у продавца или попросите грамотного специалиста помочь выбрать нужный автоматический выключатель.

Выключатель автоматический

Выключатели автоматические для монтажа на ровную поверхность и на DIN рейку
Автоматические выключатели классифицируются следующим образом:
• По количеству полюсов – 1, 2, 3 или 4 полюса;
• Токоограничивающие и не токоограничивающие;
• По виду расцепителя – с тепловым, электромагнитным, комбинированным, полупроводниковым расцепителем.
Модульные автоматические выключатели для разных нагрузок, предназначенные для защиты электроустановок от перегрузки и коротких замыканий.
Автоматические выключатели изготавливаются:
— однополюсными,
— двухполюсными,
— трёхполюсными
— четырёхполюсными и, как правило, состоят из конструктивных узлов:
главная контактная система;
дугогасительной система;
привод;
расцепляющее устройство;
расцепитель и вспомогательные контакты.

Типы выключателей


Автоматические выключатели серии ВА имеют два типа защиты: тепловую (выполненной с применением биметаллической пластины), предназначенную для защиты от длительных токовых перегрузок и динамическую (выполнена на электромагнитной катушке), предназначенную для защиты от токов короткого замыкания.

Устройство выключателя

Выбор выключателя

Расчет номинального тока
1. Рассчитываем ток в линии
  - Одиночный потребитель
    1. Однофазная сеть
    2. Трехфазная сеть
    1. Расчет тока в линии отличается для одиночного потребителя и для группы потребителей. В случае одиночного потребителя выбираем какая у нас сеть однофазная или трехфазная.
    В случае однофазной сети рассчитываем ток по формуле:
    
    Uном — напряжение 220вольт
    Рном — номинальная мощность, Вт
    cosφ — номинальный коэффициент мощности для обычных квартир составляет 0,96-0,98
    В случае трехфазной сети рассчитываем ток по формуле:
    
    cosφ — номинальный коэффициент мощности 0,96-0,98
    η — номинальный коэффициент КПД потребителя.
    Если в нашем случае требуется произвести расчет для группы потребителей и полной мощности S, то расчет проводится по формуле:
    
    Кс — коэффициент спроса,
    Р1, Р2, Рn — номинальные мощности отдельных потребителей, Вт
    cosφ — номинальный коэффициент мощности 0,96-0,98, для ламп накаливания и нагревательных приборов 1,0.
    Выбор номинального тока автомата равным Iрасч или ближайший больший из стационарного ряда 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 А.
    Выбор сечения провода. Выбираем значение тока на который должен быть рассчитано сечения провода из расчета, чтобы допустимые токовые нагрузки для данного провода Iн<=1,45хIдоп были не меньшем номинала выбранного тока автомата, при этом учитывается материал из которого изготовлен проводник. Обычно для квартиры устанавливается автомат на ток 25А или 16А (как правило для розеточной линии), а для линии освещения ток 10А.
    Если медный провод, то пользуемся таблицей ПУЭ 1.3.4 допустимого длительного тока для проводов в резиновой, полихлорвиниловой изоляции, если алюминиевый провод — таблица ПУЭ 1.3.5.
    Согласно требованиям ПУЭ сечение провода должно быть не менее 2,5 мм 2 (с учетом мощной электроплиты, стиральной машины и электроприборов следует брать с запасом 4,00 мм 2 , по крайней мере подводящие провода в квартиру).
    2. Выбор время — токовой характеристики. В основном используются три разновидности с характеристиками:
    B отключение при превышении тока в 3-5 In, лампы накаливания, обогреватели, электрические духовки и плиты.
    C отключение при превышении тока в 5-10 In, стиральные машины, кондиционеры, холодильники, офисные группы, газоразрядные группы.
    D отключение при превышении тока в 10-20 In мощные компрессоры, подъемные механизмы, насосы, станки.
    Деление условное и в каждом случае необходимо учитывать свои особенности.
    3. Селективность. Выбираем автоматы чтобы соблюдалось условие, вводной автомат должен превышать номиналы всех групповых автоматов и учитывать нагрузочную способность проводов. Автоматы стоящие на одной линии ставят по убывающей.
    4. Определение ПКС — предельная коммутационная способность. В зависимости от типа проводника медь ПКС не менее 6 000А или алюминий не менее 4 500А. Если рядом подстанция или новый дом, то не менее 10 000А.
    5. Класс токоограничения. Имеется три класса по скорости гашения дуги.
    1 класс более 10мс
    2 класс 6-10мс
    3 класс 2,5мс и более
    Предпочтение при выборе отдавайте 3 классу.
    6. Количество полюсов. В зависимости однофазная или трехфазная сеть, в случае однофазной сети это однополюсные и трехполюсные автоматы, при трехфазной трех или четырех полюсные.
    7. Дополнительные параметры. Напряжение питающей сети, род тока переменный или постоянный, частота сети, степень защиты IP, температурный режим работы. Стационарный или модульный, втычной, выкатной.
    8. По фирме производителю. Красивее смотрятся когда автоматы взяты одной серии и одного производителя, проще выполнить необходимый ряд.
    Что такое автоматический выключатель тока
    Срабатывание автоматической защиты выключателя происходит за счёт встроенного электромагнитного расцепителя. Повышение силы тока в цепи электросети приводит к срабатыванию этого электромагнитного устройства. Далее происходит автоматическое разъединение контактных групп устройства защиты источников потребления электрической энергии.Также автоматические выключатели обеспечивают защиту от коротких замыканий в цепях электроснабжения. До тех пор пока КЗ не будет устранено специалистами-электромонтёрами, устройство не позволит подать напряжение в цепи электропитания.
    Техническое назначение автоматов отключения токовой нагрузки
    Автоматический выключатель обеспечивает незамедлительное срабатывание в случае возникновения нестандартных ситуаций с электрооборудованием.Конструктивно автоматы отключения токовой нагрузки разделяются на однофазные и трёхфазные. Двухполюсный АВ имеет две клеммы сверху и снизу, этот тип устройства применяется в однофазных сетях. Трёхполюсный автомат имеет три клеммных подключения вверху и внизу своей конструкции. Такой вид электротехнического исполнения применяется в трёхфазных системах электроснабжения. Каждое устройство подключается в цепи питания энергопотребителей по соответствующей схеме. Используются на промышленных предприятиях, либо в качестве вводных устройств в распределительных шкафах жилых многоквартирных домов. Соответственно имеют требуемое количество клемм подключения. Технические характеристики автоматических выключателей указываются на корпусе изделия. Производитель электротехнического оборудования наносит маркировку на корпуса, где указывается номинальный ток автоматического выключателя, максимальное напряжение, класс защиты устройства, характеристика расцепителя.Рекомендуется выбирать автоматические выключатели с некоторым запасом по номиналу, для безопасной эксплуатации электроустановок.
    Электрическая мощность автоматических выключателей рассчитывается по формуле: токовая нагрузка Х напряжение снабжающей электросети
    Из этих показателей стоит исходить при подборе АВ для организации электропитания. Перед установкой устройств защиты на место эксплуатации желательно провести техническую проверку работоспособности изделия. Такие мероприятия позволят точно убедиться в полной работоспособности автоматических выключателей. В дальнейшем это обеспечит безопасные условия эксплуатации электрических потребителей.
    Подключение УЗО в щитке от профессионалов
    Доверяйте любые работы по электромонтажу профессионалом. Делаем надежно, с гарантией.
    Механическая конструкция автоматического выключателя
    Установка автомата в щиток не требует высокого физического усилия, но требует правильного подхода в выборе устройства Автоматические выключатели советских времен хорошо работают сейчас. При условии соблюдения норм обслуживания, эксплуатации такие электротехнические устройства служат достаточно долго.
    Конструктивно автоматы электропитания имеют подвижную группу контактов и неподвижную. Замыкание цепей производиться за счёт человеческого воздействия на рычаг управления устройством. Контактные группы изолированы друг от друга диэлектрическими деталями конструкции.
    Автоматическое срабатывание устройства защиты электропотребителей обеспечивает отключение в следующих случаях
    Скачки снабжающей сети
    Повышенный пусковой ток потребителя
    Перепады напряжения питающей электросети ведут к увеличению токовой нагрузки в цепях. Отчего происходит срабатывание автоматов защиты напряжения, также это приводит к нагреву контактных групп устройства. АВ в таких ситуациях самостоятельно производят отключение всей схемы электроснабжения.
    Корпуса устройств АВ выполняются из термостойких, негорючих диэлектрических материалов. При таком исполнении производителем обеспечивается безопасная эксплуатация, работа электротехнического прибора. Современные материалы, обеспечивающие электроизоляцию приборов, служат достаточно долго. Владельцам требуется соблюдать предписанные условия монтажа, эксплуатации данных технических изделий.После проведения электромонтажа автоматического выключателя следует прозвонить все цепи подключения электрическим магаомметром, рассчитанным на напряжение 500 вольт. Это устройство при работе довольно безопасное, позволяет выявить возможные неполадки в схемах электропитания.
    Наши специалисты
    Наши опытные мастера по электромонтажным работам готовы выполнить любые виды электромонтажных работ, электрике , ремонта, замены проводки в квартирах и домах. Полная проектная электротехническая документация.
    голоса
    Рейтинг статьи