Автоматический выключатель: принцип работы, классификация, конструкция, назначение

Автоматические выключатели

Автоматический выключатель (автомат) — это коммутационный аппарат предназначенный для защиты электрической сети от сверхтоков, т.е. от коротких замыканий и перегрузок.

Определение «коммутационный» означает, что данный аппарат может включать и отключать электрические цепи, другими словами производить их коммутацию.

Автоматические выключатели бывают с электромагнитным расцепителем защищающим электрическую цепь от короткого замыкания и комбинированным расцепителем — когда дополнительно с электромагнитным расцепителем применяется тепловой расцепитель защищающий цепь от перегрузки.

Примечание: В соответствии с требованиями ПУЭ бытовые электросети должны быть защищены как от коротких замыканий, так и от перегрузки, поэтому для защиты домашней электропроводки следует применять автоматы именно с комбинированным расцепителем.

Автоматические выключатели делятся на однополюсные (применяются в однофазных сетях), двухполюсные (применяются в однофазных и двухфазных сетях) и трехполюсные (применяются в трехфазных сетях), так же бывают четырехполюсные автоматические выключатели (могут применяться в трехфазных сетях с системой заземления TN-S).

Устройство и принцип работы автоматического выключателя.

На рисунке ниже представлено устройство автоматического выключателя с комбинированным расцепителем, т.е. имеющий и электромагнитный и тепловой расцепитель.

1,2 — соответственно нижняя и верхняя винтовые клеммы для подключения провода

3 — подвижный контакт; 4 — дугогасительная камера; 5 — гибкий проводник (применяется для соединения подвижных частей автоматического выключателя); 6 — катушка электромагнитного расцепителя; 7 — сердечник электромагнитного расцепителя; 8 — тепловой расцепитель (биметалли́ческая пласти́на); 9 — механизм расцепителя; 10 — рукоятка управления; 11 — фиксатор (для крепления автомата на DIN-рейке).

Синими стрелками на рисунке показано направление протекания тока через автоматический выключатель.

Основными элементами автоматического выключателя являются электромагнитный и тепловой расцепители:

Электромагнитный расцепитель обеспечивает защиту электрической цепи от токов короткого замыкания. Он представляет из себя катушку (6) с находящимся в ее центре сердечником (7) который установлен на специальной пружине, ток в нормальном режиме работы проходя по катушке согласно закону электромагнитной индукции создает электромагнитное поле которое притягивает сердечник внутрь катушки, однако силы этого электромагнитного поля не хватает что бы преодолеть сопротивление пружины на которой установлен сердечник.

При коротком замыкании ток в электрической цепи мгновенно возрастает до величины в несколько раз превышающей номинальный ток автоматического выключателя, этот ток короткого замыкания проходя по катушке электромагнитного расцепителя увеличивает электромагнитное поле воздействующее на сердечник до такой величины, что его силы втягивания хватает на то что бы преодолеть сопротивление пружины, перемещаясь внутрь катушки сердечник размыкает подвижный контакт автоматического выключателя обесточивая цепь:

При коротком замыкании (т.е. при мгновенном возрастании тока в несколько раз) электромагнитный расцепитель отключает электрическую цепь за доли секунды.

Тепловой расцепитель обеспечивает защиту электрической цепи от токов перегрузки. Перегрузка может возникнуть при включении в сеть электрооборудования общей мощностью превышающей допустимую нагрузку данной сети, что в свою очередь может привести к перегреву проводов разрушению изоляции электропроводки и выходу ее из строя.

Тепловой расцепитель представляет из себя биметаллическую пластину (8). Биметаллическая пластина — эта пластина спаянная из двух пластин различных металлов (металл «А» и металл «В» на рисунке ниже) имеющих разный коэффициент расширения при нагреве.

При прохождении по биметаллической пластине тока превышающего номинальный ток автоматического выключателя пластина начинает нагреваться, при этом металл «B» имеет больший коэффициент расширения при нагреве, т.е. при нагреве он расширяется быстрее чем металл «A», что приводит к искривлению биметаллической пластины, искривляясь она воздействует на механизм расцепителя (9), который размыкает подвижный контакт (3).

Время срабатывания теплового расцепителя зависит от величины превышения тока электросети номинального тока автомата, чем больше это превышение тем быстрее сработает расцепитель.

Как правило тепловой расцепитель срабатывает при токах в 1,13-1,45 раз превышающих номинальный ток автоматического выключателя, при этом при токе превышающем номинальный в 1,45 раза тепловой расцепитель отключит автомат через 45мин — 1 час.

Время срабатывания автоматических выключателей определяется по их время-токовым характеристикам (ВТХ)

При любом отключении автоматического выключателя под нагрузкой на подвижном контакте (3) образуется электрическая дуга которая оказывает разрушающее воздействие на сам контакт, причем чем выше отключаемый ток, тем мощнее электрическая дуга и тем большее ее разрушающее возде йствие. Для сведения к минимуму ущерба от электрической дуги в автоматическом выключателе она направляется в дугогасительную камеру (4), которая состоит из отдельных, параллельно установленных пластин, попадая между этих пластин электрическая дуга дробится и затухает.

3. Маркировка и характеристики автоматических выключателей.

ВА47-29 — тип и серия автоматического выключателя

Номинальный ток — максимальный ток электрической сети при котором автоматический выключатель способен длительно работать без аварийного отключения цепи.

Стандартные значения номинальных токов автоматических выключателей: 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 13; 16; 20; 25; 32; 35; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300, Ампер.

Номинальное напряжение — максимальное напряжение сети на которое рассчитан автоматический выключатель.

ПКС — предельная отключающая способность автоматического выключателя. Данная цифра показывает максимальный ток короткого замыкания который способен отключить данный автоматический выключатель сохранив при этом свою работоспособность.

В нашем случае ПКС указан 4500 А (Ампер), это значит что при токе короткого замыкания (к.з.) меньшем, либо равном 4500 А автоматический выключатель способен разомкнуть электрическую и остаться в исправном состоянии, в случае если ток к.з. превысит данную цифру возникает возможность оплавления подвижных контактов автомата и их привариванию друг к другу.

Характеристика срабатывания — определяет диапазон срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя.

Например в нашем случае представлен автомат с характеристикой «C» его диапазон срабатывания от 5·I_н до 10·I_н включительно. (I_н— номинальный ток автомата), т.е. от 5*32=160А до 10*32+320, это значит что наш автомат обеспечит мгновенное отключение цепи уже при токах 160 — 320 А.

Характеристика срабатывания является одним из параметров время-токовых характеристик автоматических выключателей подробнее о которых читайте в статье: «Время-токовые характеристики (ВТХ) автоматических выключателей»

Примечание:

• Стандартными характеристиками срабатывания (предусмотренными ГОСТ Р 50345-2010) являются характеристики «B», «C» и «D»;
• Область применения указана в таблице согласно установившейся практике, однако она может быть иной в зависимости от индивидуальных параметров конкретных электрических сетей.

4. Выбор автоматического выключателя

Примечание: Полную методику расчета и выбора автоматических выключателей читайте в статье: «Расчет электрической сети и выбор аппаратов защиты»

Выбор автомата осуществляется по следующим критериям:

— По количеству полюсов: одно- и двухполюсные применяются для однофазной сети, трех- и четырехполюсные — в трехфазной сети.

— По номинальному напряжению: Номинальное напряжение автоматического выключателя должно быть больше либо равно номинальному напряжению защищаемой им цепи:

U_{ном. АВ}⩾ U_{ном. сети}

— По номинальному току: Определить необходимый номинальный ток автоматического выключателя можно одним из четырех следующих способов:

1. С помощью нашего калькулятора расчета автомата по мощности.
2. С помощью нашего калькулятора расчета автомата по сечению кабеля.
3. С помощью следующей таблицы:

1. Рассчитать самостоятельно по методике приведенной в статье: «Расчет электрической сети и выбор аппаратов защиты«

— Выбираем характеристику срабатывания: зачастую характеристику срабатывания автоматического выключателя выбирают исходя из назначения защищаемой им сети (согласно таблице характеристик срабатывания выше) однако автомат выбранный таким образом может не обеспечить своевременное отключение цепи при коротком замыкании, характеристику срабатывания необходимо определять по методике приведенной здесь.

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

Автоматический выключатель: принцип работы, классификация, конструкция, назначение

Автоматический выключатель (для защиты от сверхтока) (circuit-breaker) — это контактное коммутационное устройство, способное к включению, проведению и отключению электрических токов при нормальных условиях электрической цепи, а также способное к включению, проведению в течение установленного времени и автоматическому отключению электрических токов при установленных анормальных условиях электрической цепи, например при коротком замыкании (определение на основе ГОСТ IEC 60050-441-2015) [1]. Данный термин имеет среди обычных лиц популярный жаргонизм “автомат”.

Автоматический выключатель замыкает и размыкает электрические цепи при помощи собственных контактов. Поэтому его идентифицируют в качестве контактного коммутационного устройства.

Принцип работы

Харечко Ю.В. описывает в своей книге [5] принцип работы автоматического выключателя следующим образом:

« Автоматический выключатель замыкает и размыкает одну или несколько подключенных к нему электрических цепей с помощью своих главных контактов. Под замыканием понимают оперирование, в результате которого автоматический выключатель переводится из разомкнутого положения в замкнутое; под размыканием – из замкнутого положения в разомкнутое. »

Рис. 1. Пример внешнего вида автоматических выключателей (А – однополюсный автоматический выключатель серии S 200, Б – трехполюсный автоматический выключатель серии S 200 P)

« Замкнутое положение автоматического выключателя обеспечивает предопределенную непрерывность его главной цепи, разомкнутое положение – предопределенный зазор между разомкнутыми контактами главной цепи автоматического выключателя. »

« При коммутации электрических цепей автоматический выключатель выполняет включение и отключение, а также включение с последующим автоматическим отключением. »

« Замыкание и размыкание, выполняемые без протекания электрического тока в главной цепи автоматического выключателя, относят к его механическому оперированию, т. е. к оперированию автоматического выключателя в условиях отсутствия электрического тока в его главной цепи. »

« Включение и отключение, осуществляемые при протекании электрического тока в главной цепи автоматического выключателя, относят к электрическому оперированию, т. е. к оперированию автоматического выключателя в условиях протекания электрического тока в его главной цепи. Электрическое оперирование называют также коммутацией. »

« Автоматическое оперирование автоматического выключателя происходит при появлении в его главной цепи тока перегрузки или тока короткого замыкания. Время отключения сверхтока зависит от индивидуальной время-токовой характеристики автоматического выключателя, которая должна находиться в пределах стандартной время-токовой зоны. »

Классификация

Стандарт МЭК 60050‑441 и ГОСТ IEC 60050‑441-2015 определили несколько видов автоматических выключателей [1]:

• «токоограничивающий автоматический выключатель (current-limiting circuit-breaker): Автоматический выключатель с достаточно коротким временем отключения, чтобы предотвращать достижение током короткого замыкания своего иначе достижимого пикового значения»;
• «автоматический выключатель со встроенными плавкими предохранителями (integrally fused circuit-breaker): Комбинация в одном устройстве автоматического выключателя и плавких предохранителей, в которой последовательно с каждым полюсом автоматического выключателя, предназначенным для присоединения к фазному проводнику, установлен один плавкий предохранитель»;
• «автоматический выключатель с блокировкой замыкания (circuit-breaker with lock-out preventing closing): Автоматический выключатель, в котором ни один из подвижных контактов не может включить электрический ток, если команду на замыкание инициируют в то время, когда сохраняются условия, которые должны вызвать размыкание»;
• «автоматический выключатель в литом корпусе (moulded-case circuit-breaker): Автоматический выключатель, имеющий опорный корпус из литого изоляционного материала, составляющий неотъемлемую часть автоматического выключателя»;
• «автоматический выключатель с заземленным баком (dead tank circuit-breaker): Автоматический выключатель, главные контакты которого расположены в заземленном металлическом баке»;
• «автоматический выключатель с баком, находящимся под напряжением (live tank circuit-breaker): Автоматический выключатель, главные контакты которого расположены в баке, изолированном от земли»;
• «воздушный автоматический выключатель (air circuit-breaker): Автоматический выключатель, контакты которого размыкаются и замыкаются в воздухе при атмосферном давлении»;
• «масляный автоматический выключатель (oil circuit-breaker): Автоматический выключатель, контакты которого размыкаются и замыкаются в масле»;
• «вакуумный автоматический выключатель (vacuum circuit-breaker): Автоматический выключатель, контакты которого размыкаются и замыкаются в оболочке с высоким вакуумом»;
• «автоматический выключатель с газовым дутьем (gas-blast circuit-breaker): Автоматический выключатель, в котором электрическая дуга образуется в потоке газа»;
• «элегазовый автоматический выключатель (sulphur hexafluoride circuit-breaker, SF6 circuit-breaker): Автоматический выключатель, контакты которого размыкаются и замыкаются в гексафториде серы (элегазе)»;
• «автоматический выключатель с воздушным дутьем (air-blast circuit-breaker): Автоматический выключатель с газовым дутьем, в котором используемым газом является воздух».

Автоматические выключатели, которые применяют в электроустановках зданий, обычно представляют собой воздушные автоматические выключатели в литом корпусе. Некоторые автоматические выключатели являются токоограничивающими автоматическими выключателями. Иногда используют автоматические выключатели со встроенными плавкими предохранителями.

В стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 [2] установлена следующая классификация автоматических выключателей по типу выводов:

автоматические выключатели с выводами резьбового типа для внешних медных проводников;
автоматические выключатели с выводами безрезьбового типа для внешних медных проводников;
автоматические выключатели с плоскими выводами быстрого соединения для внешних медных проводников;
автоматические выключатели с выводами резьбового типа для внешних алюминиевых проводников.

По способу крепления стандарт МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 [2] следующим образом классифицируют автоматические выключатели:

автоматические выключатели, электрическое присоединение которых не связано с механическим креплением;
автоматические выключатели, электрическое присоединение которых связано с механическим креплением, например: автоматические выключатели втычного типа, болтового типа и ввинчиваемого типа.

В стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 [2] установлена следующая классификация автоматических выключателей по числу полюсов:

однополюсные автоматические выключатели;
двухполюсные автоматические выключатели с одним защищенным полюсом;
двухполюсные автоматические выключатели с двумя защищенными полюсами;
трехполюсные автоматические выключатели с тремя защищенными полюсами;
четырехполюсные автоматические выключатели с тремя защищенными полюсами;
четырехполюсные автоматические выключатели с четырьмя защищенными полюсами.

В стандарте МЭК 60898‑2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 [3] для универсальных автоматических выключателей установлена иная их классификация по числу полюсов:

однополюсные автоматические выключатели;
двухполюсные автоматические выключатели с двумя защищенными полюсами.

Назначение и требования

Харечко Ю.В. в своем словаре [5] акцентирует внимание на том, что:

« Основным предназначением автоматического выключателя, как следует из требований стандарта МЭК 60364‑4‑43 и разработанного на его основе ГОСТ Р 50571.4.43, является защита от сверхтока проводников электрических цепей в электроустановке здания с целью обеспечения электрической и пожарной безопасности. Автоматический выключатель должен продолжительное время проводить без отключения любой электрический ток, величина которого не превышает его номинальный ток, и своевременно отключать электрические цепи при появлении в них тока перегрузки или тока короткого замыкания. »

[5]

« При типах заземления системы TN‑C, TN‑S и TN‑C‑S автоматический выключатель можно также использовать для осуществления защиты от поражения электрическим током в составе такой меры защиты, как автоматическое отключение питания. Основные требования к автоматическому отключению питания в электроустановках зданий изложены в разделах 411 «Защитная мера − автоматическое отключение питания» стандарта МЭК 60364‑4‑41 и разработанного на его основе ГОСТ Р 50571.3. В главе 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности» Правил устройства электроустановок седьмого издания изложены устаревшие требования к обеспечению защиты от поражения электрическим током, переписанные из ранее действовавшего ГОСТ Р 50571.3–94. В главе 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности» Правил устройства электроустановок седьмого издания изложены устаревшие требования к обеспечению защиты от поражения электрическим током, переписанные из ранее действовавшего ГОСТ Р 50571.3–94. »

Международные требования к автоматическим выключателям не бытового назначения изложены в стандарте МЭК 60947‑2, который применяют в совокупности со стандартом МЭК 60947‑1. Национальные требования к ним содержатся в ГОСТ Р 50030.2-2010, который применяют совместно с ГОСТ IEC 60947-1-2017.

Стандарт МЭК 60947‑1 и ГОСТ IEC 60947‑1-2017 предназначены для согласования требований и рекомендаций общего характера, относящихся к низковольтной коммутационной аппаратуре и аппаратуре управления, с целью их унификации в соответствующих классах устройств и устранения необходимости испытаний по различным стандартам. В обоих стандартах изложены требования и рекомендации, которые являются общими для низковольтной коммутационной аппаратуры и аппаратуры управления, предназначенной для эксплуатации в электрических цепях переменного тока напряжением до 1000 В и постоянного тока – до 1500 В включительно. Требования этих стандартов применяют совместно с требованиями других стандартов, входящих в состав комплексов МЭК 60947 «Низковольтная коммутационная аппаратура и аппаратура управления», ГОСТ IEC 60947 и ГОСТ Р 50030.

Стандарт МЭК 60947‑2 и ГОСТ Р 50030.2 распространяются на автоматические выключатели, предназначенные для работы в электрических цепях переменного тока напряжением до 1000 В и постоянного тока – до 1500 В включительно. Такие автоматические выключатели могут иметь любые номинальные токи, различные конструкции и способы применения. Стандарты также содержат дополнительные требования к автоматическим выключателям со встроенными плавкими предохранителями.

Указанные автоматические выключатели применяют в низковольтных распределительных устройствах, установленных в различных сооружениях, на трансформаторных подстанциях, в распределительных пунктах и др. Эти автоматические выключатели используют также во вводно-распределительных устройствах, во вводных устройствах, в главных распределительных щитах и других низковольтных распределительных устройствах электроустановок жилых, общественных, производственных и других зданий.

Международные требования к автоматическим выключателям для электрического оборудования (АВО), которые специально предназначены для защиты электрических цепей в электрооборудовании, изложены в стандарте МЭК 60934. Национальные требования к этим автоматическим выключателям содержатся в ГОСТ IEC 60934-2015. Эти автоматические выключатели применяют в цепях электрического оборудования переменного тока, имеющих напряжение до 440 В, и постоянного тока при напряжении до 250 В включительно. Номинальный ток АВО не может быть более 125 А.

Международные требования к автоматическим выключателям бытового назначения, предназначенным для применения в электроустановках зданий, изложены в стандартах МЭК 60898‑1 и МЭК 60898‑2. Национальные требования к ним содержатся в ГОСТ IEC 60898-1-2020 и ГОСТ IEC 60898-2-2011.

В стандарте ГОСТ IEC 60898-1-2020 приведены требования к воздушным автоматическим выключателям, контакты которых замыкаются и размыкаются в воздухе при атмосферном давлении. Автоматические выключатели предназначены для работы в электрических цепях переменного тока частотой 50 и (или) 60 Гц. Они должны иметь номинальное напряжение не выше 440 В, номинальный ток – до 125 А и номинальную коммутационную способность при коротком замыкании – не более 25000 А.

Автоматические выключатели бытового и аналогичного назначения предназначены для использования обычными лицами и не нуждаются в обслуживании. Эти автоматические выключатели могут иметь одно или несколько значений номинального тока. Однако механизм, с помощью которого в автоматическом выключателе осуществляют переход от одного значения номинального тока к другому, в нормальных условиях эксплуатации должен быть недоступным потребителю, а само переключение должно быть возможным только при помощи инструмента.

Автоматические выключатели, номинальный ток которых регулируют средствами, доступными потребителю, а также автоматические выключатели, предназначенные для защиты электродвигателей, не рассматривают в стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020.

С помощью автоматических выключателей, конструкция которых соответствует требованиям стандарта МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020, в электроустановках зданий можно реализовать функцию разъединения. То есть автоматические выключатели бытового назначения могут быть использованы в качестве разъединителей.

Стандарт МЭК 60898‑2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 устанавливают дополнительные требования к однополюсным и двухполюсным автоматическим выключателям1, предназначенным для использования также в электрических цепях постоянного тока и имеющим номинальное напряжение до 220 В (однополюсные) и до 440 В (двухполюсные), номинальный ток до 125 А и номинальную коммутационную способность при коротком замыкании (для постоянного тока) до 10000 А включительно.

Конструкция

Рассмотрим более подробно конструкцию автоматических выключателей бытового назначения, которые производят в соответствии с требованиям стандартов МЭК 60898‑1 и МЭК 60898‑2, ГОСТ IEC 60898-1-2020 и ГОСТ IEC 60898-2-2011.

Большая часть информации, которую вы прочитаете ниже основана на материалах из книги Ю.В. Харечко [5].

Харечко Ю.В. описывает конструкцию автоматического выключателя следующим образом:

« Автоматический выключатель имеет главную цепь и может иметь цепь управления и вспомогательную цепь.

Главная цепь объединяет все проводящие части автоматического выключателя, включенные в электрическую цепь, которую он предназначен замыкать и размыкать.

Рис. 2. Конструкция однополюсного автоматического выключателя серии S 200 (рисунок заимствован из книги [4] автора Харечко Ю.В.)

На рисунке 2 обозначено:

• 1 – орган управления;
• 2 – выводы;
• 3 – главный контакт;
• 4 – дугогасительная камера;
• 5 – тепловой расцепитель перегрузки (разновидность расцепителя сверхтока);
• 6 – электромагнитный расцепитель короткого замыкания

Цепь управления автоматического выключателя предназначена для осуществления его замыкания и размыкания или выполнения обоих оперирований. Эта цепь включает в себя проводящие части автоматического выключателя, применяемые для его управления, за исключением тех частей, которые входят в состав главной цепи автоматического выключателя.

Вспомогательная цепь объединяет все проводящие части автоматического выключателя, предназначенные для включения в электрическую цепь, используемую, например, для дистанционной индикации его коммутационного положения. К этой цепи не относят проводящие части автоматического выключателя, которые входят в состав его главной цепи и цепи управления.

Для оснащения автоматического выключателя цепью управления и вспомогательной цепью к нему следует прикрепить одно или несколько дополнительных устройств, таких, например, как блок-контакт, независимый расцепитель и расцепитель минимального напряжения.

Блок-контакт представляет собой выключатель с одним или несколькими контактами управления и (или) вспомогательными контактами, который механически приводится в действие автоматическим выключателем. Для автоматических выключателей выпускают блок-контакт положения (БКП), предназначенный для указания коммутационного положения автоматического выключателя, и блок-контакт срабатывания (БКС), предназначенный для указания срабатывания автоматического выключателя.

При замыкании главных контактов автоматического выключателя замыкающие контакты БКП замыкаются, а размыкающие контакты – размыкаются. При размыкании автоматическим выключателем своих главных контактов из-за появления в его главной цепи сверхтока, под воздействием независимого расцепителя или расцепителя минимального напряжения, а также при ручном управлении автоматическим выключателем замыкающие контакты БКП размыкаются, а размыкающие контакты – замыкаются.

Применение блок-контактов положения во вспомогательных цепях автоматических выключателей позволяет выполнить в электроустановке здания систему сигнализации и контроля их коммутационного положения. Кроме того, БКП могут быть использованы в цепях управления других коммутационных устройств, которые применяют в одной электроустановке здания.

При замыкании главных контактов автоматического выключателя замыкающие контакты БКС замыкаются, а размыкающие контакты БКС размыкаются. В исходное положение контакты БКС возвращаются в двух случаях: при размыкании автоматическим выключателем своих главных контактов из-за появления в его главной цепи сверхтока и при отключении автоматического выключателя с помощью независимого расцепителя или расцепителя минимального напряжения. При ручном отключении автоматического выключателя контакты БКС не меняют своего коммутационного положения. Блок-контакты срабатывания, как правило, используют во вспомогательных цепях для сигнализации об отключении автоматическим выключателем сверхтока, но их можно применять и в цепях управления других коммутационных устройств, установленных в электроустановке здания.

Независимый расцепитель и расцепитель минимального напряжения применяют для управления автоматическим выключателем.

Главная цепь автоматического выключателя состоит из одного, двух, трех или четырех полюсов. Под полюсом понимают часть автоматического выключателя, связанную исключительно с одним электрически независимым проводящим путем его главной цепи, оснащенную контактами, предназначенными замыкать и размыкать главную цепь, исключая те части, которые обеспечивают средства для монтажа и совместного оперирования всеми полюсами.

Наиболее широкое применение в электроустановках зданий получили однополюсные автоматические выключатели, предназначенные для использования в однофазных двухпроводных электрических цепях, и трехполюсные автоматические выключатели, которые используют в трехфазных трехпроводных и четырехпроводных электрических цепях. В однофазных двухпроводных и трехфазных четырехпроводных электрических цепях применят также соответственно двухполюсные и четырехполюсные автоматические выключатели.

Для выполнения функции по защите от сверхтока автоматический выключатель оснащают защищенными полюсами. Оставшийся полюс автоматического выключателя, если таковой имеется, может быть незащищенным полюсом или коммутирующим нейтральным полюсом.

Защищенный полюс оснащен расцепителем сверхтока. Незащищенный полюс не имеет расцепителя сверхтока, но во всем остальном он способен к той же самой работе, как защищенный полюс того же самого автоматического выключателя. Коммутирующий нейтральный полюс предназначен коммутировать электрическую цепь нейтрального проводника, но не предназначен иметь коммутационную способность при коротком замыкании.

В главной цепи каждого полюса автоматического выключателя имеются главные контакты. Главный контакт представляет собой контакт, включенный в главную цепь автоматического выключателя и предназначенный для проведения в замкнутом положении электрического тока, протекающего в его главной цепи.

При размыкании главной цепи автоматического выключателя, по которой протекает электрический ток (особенно – сверхток), возможно возникновение электрических дуг между разъединяемыми частями главных контактов. Поэтому автоматические выключатели оснащают дуговыми контактами, на которых предполагается возникновение электрической дуги.

Дуговой контакт обычно является главным контактом. Он имеет специальную конструкцию проводящих частей, которая обеспечивает перемещение электрической дуги в дугогасительную камеру, где она разбивается металлическими пластинами на несколько частей и интенсивно гасится.

В многополюсном автоматическом выключателе подвижные контакты всех полюсов (за исключением коммутирующего нейтрального полюса) должны замыкать и размыкать главную цепь практически одновременно как при автоматическом, так и при ручном оперировании. Контакты коммутирующего нейтрального полюса должны размыкаться позже, а замыкаться раньше контактов остальных полюсов автоматического выключателя.

В цепи управления автоматического выключателя имеются контакты управления, которые механически приводятся в действие этим же автоматическим выключателем. Вспомогательные контакты, если их используют, входят в состав вспомогательной цепи автоматического выключателя и механически приводятся в действие этим же автоматическим выключателем.

Каждый автоматический выключатель оснащают одним или несколькими расцепителями, которые предназначены для инициирования:

автоматического размыкания главных контактов в случае появления сверхтока в главной цепи автоматического выключателя;
автоматического размыкания автоматического выключателя при снижении напряжения или изменении других характеристик подключенных к нему электрических цепей и электрооборудования;
дистанционного отключения автоматического выключателя.

Расцепитель представляет собой устройство, механически связанное с автоматическим выключателем или встроенное в него, которое освобождает удерживающее приспособление в механизме автоматического выключателя и инициирует его автоматическое размыкание. Для выполнения автоматическими выключателями функций по защите от сверхтока их оснащают расцепителями сверхтока. Автоматические выключатели могут быть оснащены независимыми расцепителями и расцепителями минимального напряжения.

Независимый расцепитель представляет собой расцепитель, возбуждаемый источником напряжения. Он предназначен для дистанционного управления автоматическим выключателем. Его используют в тех случаях, когда существует потребность в дистанционном отключении каких-то электрических цепей с помощью автоматических выключателей.

После подачи напряжения на цепь управления независимого расцепителя его электромагнитный механизм воздействует на удерживающее приспособление автоматического выключателя, инициируя размыкание контактов его главной цепи. Управляющий сигнал для независимого расцепителя может быть сформирован вручную, например, посредством кнопочного выключателя с замыкающим контактом. Сигнал управления также может быть сгенерирован каким-либо коммутационным или электронным устройством по факту выполнения каких-то предопределенных условий, например, таймером при наступлении установленного часа.

Включение автоматического выключателя после осуществления его дистанционного отключения с помощью независимого расцепителя производят вручную.

Расцепитель минимального напряжения представляет собой расцепитель, инициирующий размыкание автоматического выключателя с выдержкой времени или без нее, когда напряжение на выводах расцепителя снижается ниже предопределенного значения. Основным его назначением является побуждение автоматического выключателя к отключению электрооборудования при недопустимом для него снижении напряжения. Расцепитель минимального напряжения обычно вызывает отключение автоматического выключателя при снижении напряжения в своей цепи управления до 75% от его номинального значения (например, равного 230 В переменного тока) и менее, а также препятствует включению автоматического выключателя, если напряжение в этой цепи меньше 85% от номинального напряжения.

Каждый автоматический включатель имеет механизм свободного расцепления, который обеспечивает размыкание главных контактов в момент включения автоматического выключателя, если в его главной цепи начинает протекать ток перегрузки или ток короткого замыкания.

Этот механизм позволяет осуществлять отключение автоматическим выключателем сверхтока в тот момент, когда выполняют его ручное управление. Например, при ручном оперировании автоматическим выключателем на включение электрической цепи, в которой имеется короткое замыкание, по замыканию главных контактов через главную цепь автоматического выключателя начнет протекать ток короткого замыкания. Под его воздействием расцепитель сверхтока освободит удерживающее приспособление в механизме автоматического выключателя. Главные контакты автоматического выключателя станут автоматически размыкаться, несмотря на то, что в рассматриваемый промежуток времени еще продолжается ручное управление на их замыкание.

В каждом автоматическом выключателе предусмотрена индикация его коммутационного положения, которая позволяет определить, в каком положении (замкнутом или разомкнутом) находятся его главные контакты. С этой целью автоматический выключатель может быть оснащен индикатором положения. В противном случае коммутационное положение автоматического выключателя указывает орган управления, который должен иметь два четко различающихся состояния покоя, соответствующих замкнутому и разомкнутому положению его главных контактов.

При автоматическом срабатывании автоматического выключателя из-за появления сверхтока в его главной цепи орган управления автоматического выключателя может занимать отдельное, третье положение. Орган управления вертикально установленного автоматического выключателя обычно перемещается вверх-вниз. При его перемещении вверх главные контакты автоматического выключателя замыкаются, а при перемещении органа управления вниз они размыкаются. Замкнутое положение автоматического выключателя обозначают знаком I (вертикальной чертой), разомкнутое положение – знаком О (окружностью).

Для электрического присоединения автоматического выключателя к проводникам внешних электрических цепей используют выводы, которые могут быть выводами резьбового типа и выводами безрезьбового типа. Обычно автоматические выключатели оснащают резьбовыми выводами: столбчатыми, винтовыми, штифтовыми, пластинчатыми, реже – выводами для наконечников. Наиболее распространенным видом выводов у современных автоматических выключателей является столбчатый вывод, в отверстие или полость которого вставляют проводник и зажимают его одним или несколькими винтами. Некоторые фирмы начинают производить автоматические выключатели, оснащенные выводами безрезьбового типа. »

Выбор номинала автомата защиты

Собирая электрощиток или подключая новую крупную бытовую технику, домашний мастер обязательно столкнется с такой проблемой как необходимость подбора автоматических выключателей. Они обеспечивают электро и пожарную безопасность, потому правильный выбор автомата — залог безопасности вас, семьи и имущества.

Для чего служит автомат

В цепи электропитания автомат ставят для предупреждения перегрева проводки. Любая проводка рассчитана на прохождение какого-то определенного тока. Если пропускаемый ток превышает это значение, проводник начинает слишком сильно греться. Если такая ситуация сохраняется достаточный промежуток времени, начинает плавиться проводка, что приводит к короткому замыканию. Автомат защиты ставят чтобы предотвратить эту ситуацию.

Пакетник или автомат защиты необходим для предотвращения перегрева проводников и отключения в случае КЗ

Вторая задача автомата защиты — при возникновении тока короткого замыкания (КЗ) отключить питание. При замыкании токи в цепи возрастают многократно и могут достигать тысяч ампер. Чтобы они не разрушили проводку и не повредили аппаратуру, включенную в линию, автомат защиты должен отключить питание как можно быстрее — как только ток превысит определенный предел.

Чтобы защитный автоматический выключатель исправно выполнял свои функции, необходимо правильно сделать выбор автомата по всем параметрам. Их не так много — всего три, но с каждой надо разбираться.

Какие бывают автоматы защиты

Для защиты проводников однофазной сети 220 В есть отключающие устройства однополюсные и двухполюсные. К однополюсным подключается только один проводник — фазный, к двухполюсным и фаза и ноль. Однополюсные автоматы ставят на цепи 220 В внутреннего освещения, на розеточные группы в помещениях с нормальными условиями эксплуатации. Их также ставят на некоторые виды нагрузки в трехфазных сетях, подключая одну из фаз.

Для трехфазных сетей (380 В) есть трех и четырех полюсные. Вот эти автоматы защиты (правильное название автоматический выключатель) ставят на трехфазную нагрузку (духовки, варочные панели и другое оборудование которое работает от сети 380 В).

В помещениях с повышенной влажностью (ванная комната, баня, бассейн и т.д.) ставят двухполюсные автоматические выключатели. Их также рекомендуют устанавливать на мощную технику — на стиральные и посудомоечные машины, бойлеры, духовые шкафы и т.д.

Просто в аварийных ситуациях — при коротком замыкании или пробое изоляции — на нулевой провод может попасть фазное напряжение. Если на линии питания установлен однополюсный аппарат, он отключит фазный провод, а ноль с опасным напряжением так и останется подключенным. А значит, остается вероятность поражения током при прикосновении. То есть, выбор автомата прост — на часть линий ставятся однополюсные выключатели, на часть — двухполюсные. Конкретное количество зависит от состояния сети.

Автоматы для однофазной сети

Для трехфазной сети существуют трехполюсные автоматические выключатели. Такой автомат ставится на входе и на потребителях, к которым подводятся все три фазы — электроплита, трехфазная варочная панель, духовой шкаф и т.д. На остальных потребителей ставят двухполюсные автоматы защиты. Они в обязательном порядке должны отключать и фазу и нейтраль.

Пример разводки трехфазной сети — типы автоматов защиты

Выбор номинала автомата защиты от количества подключаемых к нему проводов не зависит.

Определяемся с номиналом

Собственно, из функций защитного автомата и следует правило определения номинала автомата защиты: он должен срабатывать до того момента, когда ток превысит возможности проводки. А это значит, что токовый номинал автомата должен быть меньше чем максимальный ток, который выдерживает проводка.

На каждую линию требуется правильно выбрать автомат защиты

Исходя из этого, алгоритм выбора автомата защиты прост:

для конкретного участка.
• Смотрите, какой максимальный ток выдерживает данный кабель (есть в таблице).
• Далее из всех номиналов защитных автоматов выбираем ближайший меньший. Номиналы автоматов привязаны к допустимым длительным токам нагрузки для конкретного кабеля — они имеют немного меньший номинал (есть в таблице). Выглядит перечень номиналов следующим образом: 16 А, 25 А, 32 А, 40 А, 63 А. Вот из этого списка и выбираете подходящий. Есть номиналы и меньше, но они уже практически не используются — слишком много электроприборов у нас появилось и имеют они немалую мощность.

Пример

Алгоритм очень прост, но работает безошибочно. Чтобы было понятнее, давайте разберем на примере. Ниже приведена таблица в которой указаны максимально допустимый ток для проводников, которые используют при прокладке проводки в доме и квартире. Там же даны рекомендации относительно использования автоматов. Они даны в колонке «Номинальный ток автомата защиты». Именно там ищем номиналы — он немного меньше предельно допустимого, чтобы проводка работала в нормальном режиме.

Сечение жил медных проводов	Допустимый длительный ток нагрузки	Максимальная мощность нагрузки для однофазной сети 220 В	Номинальный ток защитного автомата	Предельный ток защитного автомата	Примерная нагрузка для однофазной цепи
1,5 кв. мм	19 А	4,1 кВт	10 А	16 А	освещение и сигнализация
2,5 кв. мм	27 А	5,9 кВт	16 А	25 А	розеточные группы и электрический теплый пол
4 кв.мм	38 А	8,3 кВт	25 А	32 А	кондиционеры и водонагреватели
6 кв.мм	46 А	10,1 кВт	32 А	40 А	электрические плиты и духовые шкафы
10 кв. мм	70 А	15,4 кВт	50 А	63 А	вводные линии

В таблице находим выбранное сечение провода для данной линии. Пусть нам необходимо проложить кабель сечением 2,5 мм 2 (наиболее распространенный при прокладке к приборам средней мощности). Проводник с таким сечением может выдержать ток в 27 А, а рекомендуемый номинал автомата — 16 А.

Как будет тогда работать цепь? До тех пор, пока ток не превышает 25 А автомат не отключается, все работает в штатном режиме — проводник греется, но не до критических величин. Когда ток нагрузки начинает возрастать и превышает 25 А, автомат еще некоторое время не отключается — возможно это стартовые токи и они кратковременны. Отключается он если достаточно длительное время ток превысит 25 А на 13%. В данном случае — если он достигнет 28,25 А. Тогда электропакетник сработает, обесточит ветку, так как это ток уже представляет угрозу для проводника и его изоляции.

Расчет по мощности

Можно ли выбрать автомат по мощности нагрузки? Если к линии электропитания будет подключено только одно устройство (обычно это крупная бытовая техника с большой потребляемой мощностью), то допустимо сделать расчет по мощности этого оборудования. Так же по мощности можно выбрать вводный автомат, который устанавливается на входе в дом или в квартиру.

Если ищем номинал вводного автомата, необходимо сложить мощности всех приборов, которые будут подключены к домовой сети. Затем найденная суммарная мощность подставляется в формулу, находится рабочий ток для этой нагрузки.

Формула для вычисления тока по суммарной мощности

После того, как нашли ток, выбираем номинал . Он может быть или чуть больше или чуть меньше найденного значения. Главное, чтобы его ток отключения не превышал предельно допустимый ток для данной проводки.

Когда можно пользоваться данным методом? Если проводка заложена с большим запасом (это неплохо, кстати). Тогда в целях экономии можно установить автоматически выключатели соответствующие нагрузке, а не сечению проводников. Но еще раз обращаем внимание, что длительно допустимый ток для нагрузки должен быть больше предельного тока защитного автомата. Только тогда выбор автомата защиты будет правильным.

Выбираем отключающую способность

Выше описан выбор пакетника по максимально допустимому току нагрузки. Но автомат защиты сети также должен отключаться при возникновении с сети КЗ (короткого замыкания). Эту характеристику называют отключающей способностью. Она отображается в тысячах ампер — именного такого порядка могут достигать токи при коротком замыкании. Выбор автомата по отключающей способности не очень сложен.

Эта характеристика показывает, при каком максимальном значении тока КЗ автомат сохраняет свою работоспособность, то есть, он сможет не только отключится, но и будет работать после повторного включения. Эта характеристика зависит от многих факторов и для точного подбора необходимо определять токи КЗ. Но для проводки в доме или квартире такие расчеты делают очень редко, а ориентируются на удаленность от трансформаторной подстанции.

Отключающая способность автоматических защитных выключателей

Если подстанция находится недалеко от ввода в ваш дом/квартиру, берут автомат с отключающей способностью 10 000 А, для всех остальных городских квартир достаточно 6 000 А. Если же дом находится в сельской местности иди вы выбираете автомат защиты электросети для дачи, вполне может хватить и отключающей способности в 4 500 А. Сети тут обычно старые и токи КЗ большими не бывают. А так как с возрастанием отключающей способности цена возрастает значительно, можно применить принцип разумной экономии.

Можно ли в городских квартирах ставить пакетики с более низкой отключающей способностью. В принципе, можно, но никто не гарантирует, что после первого же КЗ вам не придется его менять. Он может успеть отключить сеть, но окажется при этом неработоспособным. В худшем варианте контакты расплавятся и отключиться автомат не успеет. Тогда проводка расплавится и может возникнуть пожар.

Тип электромагнитного расцепителя

Автомат должен срабатывать при повышении тока выше определенной отметки. Но в сети периодически возникают кратковременные перегрузки. Обычно они связаны с пусковыми токами. Например, такие перегрузки могут наблюдаться при включении компрессора холодильника, мотора стиральной машины и т.д. Автоматический выключатель при таких временных и краткосрочных перегрузках отключаться не должен, потому у них есть определенная задержка на срабатывание.

Но если ток возрос не из-за перегрузки а из-за КЗ, то за время, которое «выжидает» автоматический выключатель, контакты его расплавятся. Вот для этого и существует электромагнитный автоматический расцепитель. Он срабатывает при определенной величине тока, которая уже не может быть перегрузкой. Этот показатель называют еще током отсечки, так как в этом случае автоматический выключатель отсекает линию от электропитания. Величина тока срабатывания может быть разной и отображается буквами, которые стоят перед цифрами, обозначающими номинал автомата.

Есть три самых ходовых типа:

• B — срабатывает при превышении номинального тока в 3-5 раз;
• C — если он превышен в 5-10 раз;
• D — если больше в 10-20 раз.

С какой же характеристикой выбрать пакетник? В данном случае выбор автомата защиты также основывается на отдаленности вашего домовладения от подстанции и состояния электросетей выбор автомата защиты проводят ползуясь простыми правилами:

• С буквой «B» на корпусе подходят для дач, домов селах и поселках, которые получают электропитание через воздушки. Также их можно ставить в квартиры старых домов, в которых реконструкция внутридомовой электросети не производилась. Эти защитные автоматы далеко не всегда есть в продаже, стоят немного дороже категории С, но могут доставляться под заказ.
• Пакетники с «C» на корпусе — это наиболее широко распространенный вариант. Они ставятся в сетях с нормальным состоянием, подходят для квартир в новостройках или после капремонта, в частных домах недалеко от подстанции.
• Класс D ставят на предприятиях, в мастерских с оборудованием, имеющим высокие пусковые токи.

То есть по сути выбор автомата защиты в этом случае прост — для большинства случаев подходит тип C. Он и есть в магазинах в большом ассортименте.

Каким производителям стоит доверять

И напоследок уделим внимание производителям. Выбор автомата нельзя считать завершенным, если вы не подумали о том, какой фирмы автоматические выключатели вы будете покупать. Точно не стоит брать неизвестные фирмы — электрика не та область, где можно ставить эксперименты. Подробно о выборе производителя в видео.

Источник https://elektroshkola.ru/apparaty-zashhity/avtomaticheskie-vyklyuchateli/

Источник https://www.asutpp.ru/chto-takoe-avtomaticheskiy-vyklyuchatel.html

Источник https://stroychik.ru/elektrika/vybor-avtomata