Автоматический выключатель – что это такое, устройство, принцип действия, маркировка, классификация, правила выбора

Автоматический выключатель – это специальный прибор контроля, устанавливаемый на вводе в частную электросеть, а также на отдельную группу приборов или даже какое-нибудь одно мощное оборудование. Основная его задача – не допустить скачков тока и нагрева проводки. Разберем, как устроен, по какому принципу работает и для чего предназначается электроавтомат, как расшифровывается маркировка, как выглядит классификация, и что нужно учесть при его выборе.

Автоматический выключатель – что это такое, устройство, принцип действия, назначение

Электротехнический прибор для подключения, прохождения и отключения электротока в сети называется автоматическим выключателем. Автомат выполняет, прежде всего, защитную функцию и предотвращает негативные последствия перепадов параметров электросети для проводки и подключенной техники.

Назначение коммутатора сводится к следующему ряду задач:

1. Пропуск электрического тока заданных характеристик неограниченный период времени.
2. Ручное включение/отключение питания сети, отдельной ветки или оборудования.
3. Отключение подачи при обнаружении скачков силы тока при коротком замыкании и перегрева при избыточной мощности потребления.

Главный рабочий показатель автоматического выключателя – времятоковая характеристика. Величина определяет временной отрезок, за который прибор прерывает электроподачу при обнаружении превышения параметров сети выше установленной нормы.

Устройство включает следующие рабочие узлы:

1. Корпус с крепежом.
2. Контакты для подсоединения проводки.
3. Размыкающий контакт.
4. Пластинки для гашения дуги.
5. Эластичный провод для соединения подвижных элементов.
6. Э\м-катушка с сердечником и пружиной – э/м-расцепитель.
7. Пластинка из биметалла – тепловой расцепитель.
8. Устройство для приведения механизма разрыва контактов в действие.
9. Переключатель – для приведения устройства в рабочее/отключенное состояние.

Автоматический выключатель в защите сети от короткого замыкания и перегрузок работает на основе 2-х главных механизмов расцепления:

• Электромагнитный.

Защищает электроцепь от кратковременного разрушительного повышения силы тока в момент короткого замыкания. Ввиду характера события, время действия механизма исчисляется долями секунды.

Обеспечивается это устройством и принципом действия э/м-расцепителя:

• В основе лежит э/м-катушка, сердечник которой помещен на пружину.
• В нормальном состоянии ток проходит через замкнутые контакты, обеспечивая электроснабжение.
• Силы э/м-поля недостаточно, чтобы сдвинуть узел, сжав пружину.

• При замыкании ток в сети возрастает в несколько раз, благодаря чему величина э/м-поля достигает нужного для сдвига пружинного элемента значения.
• В результате пружина сжимается, контакты разрываются и сеть обесточивается.

Расцепление сети происходит настолько быстро, что повышение силы тока в цепи не успевает достичь критического значения.

Справка! Отключение автомата под нагрузкой приводит к пробою электродуги на подвижной части контакта. Чтобы исключить ее разрушающее действие применяются дугогасящие пластины.

• Тепловой.

В основе применяется биметаллический элемент. Расцепитель теплового типа защищает сеть от перегрузки, приводя в действие автоматический выключатель по следующему алгоритму:

1. При включении в сеть приборов с большей, чем положено суммарной мощностью потребления возникает перегрев проводки.
2. Пластинка из биметалла начинает нагреваться и изгибаться, и в определенный момент контакты разжимаются.
3. В результате электроснабжение прерывается, и проводка сохраняется от перегрева, плавления изоляции и возгорания.

Во время перегрузки сила тока не достигает критической величины и не несет разрушающего воздействия. Поэтому отключение происходит не мгновенно, а по мере роста нагрева проводки. Например, при повышении температуры проводки при силе тока в 1,5 раза большей номинала, автомат отключится не ранее, чем через 40-60 мин.

Маркировка

На корпусе находятся данные, отображающие главные свойства автомата – это, прежде всего, такая информация:

• Наименование компании-изготовителя. Как правило, изображается в виде логотипа насыщенного оттенка.
• Тип, серийный номер. Включает буквы и цифры. Дает представление о назначении прибора и возможность идентификации в каталоге.
• Номинальный ток, в амперах. Определяет величину оптимальной силы тока, которую проводник может пропускать без нагрева свыше нормы неограниченный период времени.
• Номинал рабочего напряжения, в вольтах. Характеризуется 3-мя разновидностями – для переменного, постоянного и смешанного.
• Отключающая способность, отображаемая в кА. Обозначает предельно допустимую силу тока в сети, при которой автомат может без повреждения прервать электроподачу.

Рекомендация! Для ввода в дом рекомендуется ставить автомат с отключающей способностью 6 кА, а для отдельных групп приборов – 4,5 кА.

• Токоограничение. Показывает скорость отключения. Разделяется на 3 класса – 1-ый от 10 мс, 2-ой 6-10 мс, 3-ий 2,5-6 мс. Отображается на корпусе в черной квадратной форме.
• Стандарты. Соответствие изделия ГОСТу и по возможности другим нормативам.
• Импульсный потенциал. Пиковая величина напряжения, которую способен без последствий перенести прибор.
• Момент закручивания контактов. Обозначается в Нм и определяет силу затяжки с помощью динамо-отвертки.

Еще один не менее важный рабочий параметр, отображаемый в маркировке автомата, это время токовая характеристика. Показывает границы величин силы тока цепи, в рамках которых произойдет отключение э/м-расцепителя за определенное временной отрезок.

Например, для категории С она равна 5-10-кратному повышению номинала автомата. Если взять модель на 25 А, то показатель будет – 25×5 – 25×10 = 125-250 ампер.

Всего есть 6 главных категорий – это A, В, С, D, К и Z. Каждая из них имеет свои особенности и сферу применения, что нужно учитывать при выборе прибора.

Классификация

Устройства автоматического выключения классифицируются по нескольким признакам:

1. Количеству полюсов.
2. Времятоковой характеристике.
3. Особенностям конструкции.
4. Номинальной отключающей способности.
5. Рабочей силе тока.

Разберем особенности каждого параметра более подробно.

Количество полюсов

В зависимости от количества фаз, подводимых к жилищу, и мощности подключаемых электроустановок автоматы бывают 4-х видов:

• 1-полюсные.

Устройство представляет собой простейший автомат с возможностью подключения 1 фазы. Предназначается для защиты проводника от перегрева. При этом в схеме нулевые и заземляющие жилы обходят прибор.

Ввиду этого устройство не применяется в качестве вводного. Так как при отключении нейтраль остается подсоединенной, что не дает полной защиты электроцепи. Устанавливаются 1-полюсные автоматы на рейку 18 мм.

Важно! Параметры автомата должны соответствовать состоянию проводки. При избыточном номинале и опасной ситуации он просто не выключится, а при малом – будет постоянно срабатывать без видимой причины.

• 2-полюсные.

2-х-полюсные виды автоматов применяются для подключения достаточно мощных 1-фазных бытовых электрических приборов, а также в качестве вводного. При срабатывании защиты происходит отключение нуля и фазы.

К устройству подсоединяются 4-ре проводника – 2 на ввод и 2 на вывод к внутренней сети. Монтируются с помощью рейки шириной 36 мм.

• 3-полюсные.

Предназначаются для подключения 3-х-фазного электрооборудования – насосов, двигателей, станков и проч. Применяются как в качестве вводного, так и отдельного для установок.

На ввод защитного приспособления подаются 3 фазы. На выходе образуются отдельные фазные проводники или единая 3-х-фазная сеть. Для монтажа используется дин-рейка на 54 мм.

• 4-полюсные.

Применяются для защиты 3-х-фазной сети с нейтралью. Служат защитой при подключении мощного оборудования, например, 3-фазного мотора по схеме «звезды» с выведенной нейтралью.

На выводах каждая фаза может использоваться отдельно с общим нулевым проводом. Для установки применяется рейка на 73 мм.

Времятоковая характеристика

Чтобы предотвратить ложное срабатывание, ввиду неравномерности нагрузки, для каждого конкретного случая применяются автоматы со своими времятоковыми параметрами. Величина определяется время, за которое произойдет отключение, а также кратность превышения силы тока номинального значения (Iн).

На практике чаще всего задействуются автоматические выключатели A, B, C, и D-типа – у каждого из них есть следующие свои рабочие характеристики:

• А. Отличается максимальной чувствительностью. Срабатывает при Iн, равной 1,3-3. Устанавливается для защиты оборудования, при работе которого не допустимы даже малейшие перегрузки.

• B. Отключается при превышении Iн в 3-5 раз в течение 5-20 сек. Монтируется для защиты электроцепей с низкой вероятностью резких скачков тока, протяженных линий и систем освещения.

• С. Прерывает подачу при Iн, равной 5-10. Время срабатывания – 1-10 сек. Приборы этого типа чаще других устанавливаются на ввод в жилых помещениях.

• D. Отключает ток при превышении Iн – 10-20 раз. Период срабатывания – 1-10 сек. Монтируется на схемы с мощным 3-х-фазным оборудованием.

Справка! Автовыключатели категорий К и Z срабатываются при 4-х и 10-кратном превышении показателя Iн, и применяются для защиты промышленного оборудования.

Конструкция

Применяемые в быту устройства выключения тока по типу корпуса разделяются на 2 вида:

1. Модульные. Предназначаются для бытовых условий с небольшим номинальным током. Как правило, это 1-2-полюсные модели.
2. Литые. Отличаются литым корпусом. Включают 3-4 полюса. Применяются для мощного оборудования.

Есть также воздушные автоматы. Они оснащаются 3-4 полюсами. Устанавливаются в схему мощного электрооборудования.

Номинальная отключающая способность

Данный параметр определяет назначение автоматических выключателей, и разделяет их на 3 сферы:

• 4,5 кА. Предназначается для частного жилища с сопротивлением проводки не более 0,05 Ом, что соответствует силе тока 500 ампер.
• 6 кА. Применяется в жилых домах и общедоступных местах с электроцепью сопротивлением 0,05 Ом и током до 4,5 кА.
• 10 кА. Используются для установок промышленного назначения.

В современной частной застройке на ввод устанавливаются автоматы на 6 кА, так как они более надежны, чем уже устаревшие варианты на 4,5 кА.

Рабочая сила тока

По величине рабочего тока и соответствующей сфере применения автоматы разделяются на такие группы:

• 1-3 А. Подходят для цепи с небольшой нагрузкой. В состав схемы входят приборы с малой суммарной мощностью потребления – светильники, цифровая техника.
• 6-16 А. Применяются для отдельных помещений, комнат или домов со средней нагрузкой. 3-4-полюсные модели на 16 А используются для 3-фазного оборудования.

• 20-32 А. Предназначаются для установки на ввод, группы и отдельного мощного оборудования в частных домах.
• 40-63 А. Используются для подключения мощного электрооборудования.

Обратите внимание! Чтобы сеть не обесточивалась при запуске оборудования с мощным начальным импульсом, автоматический выключатель следует правильно подбирать по соответствующей характеристике – А, B, C или D.

Параметры выбора

При выборе автомата для дома должны учитываться следующие параметры:

• Число полюсов. Должно соответствовать количеству фаз в сети и характеристикам оборудования.
• Мощность. Величина рассчитывается по суммарной мощности приборов.
• Номинальная мощность. Рассчитывается путем перемножения показателей мощности и напряжения сети.
• Характеристика срабатывания. Определяется особенностями сети и электроприборов.

Рабочий ток автомата должен, прежде всего, соответствовать реальным параметрам электропроводки – сечению и материалу жил, способу их укладки. Его номинал должен быть равным или меньшим действительного тока проводника.

Коротко о главном

Автоматический выключатель предназначен для пропуска, ручного включения/выключения и аварийной защиты электропроводки и приборов. Защищает он как от скачков тока при коротком замыкании, так и перегрузки при избыточной мощности потребления.

Обеспечивается это 2-мя типами специальных механизмов – электромагнитного и теплового расцепителя. Маркировка содержит такие данные, как тип устройства, номинал тока и напряжения, отключающая способность, времятоковая характеристика и проч.

Есть несколько типов автоматических выключателей. Различаются они по следующему ряду признаков:

• Число полюсов.
• Характеристика срабатывания.
• Специфика корпуса.
• Номинальная отключающая способность
• Рабочий ток.

При выборе нужно учитывать ряд практических параметров и соответствие фактическому току электропроводки.