Автоматический выключатель
Автоматический выключатель (его еще иногда называют “автомат защиты”) предназначен для отключения, оборудованной им, электрической цепи при коротком замыкании или превышении тока более определенной величины.
Работа автоматического выключателя может быть основана на тепловом или электромагнитном принципах. Стоит отметить, что большинство современных выключателей одновременно используют оба эти принципа. Как это работает поясняет рисунок 1.
Ток, протекающий между точками подключения автомата (А-В), проходит через катушку электромагнита L и биметаллическую пластину 2.
Однако, здесь имеет место достаточно высокая инерционность, определяющая большое время срабатывания теплового расцепителя.
Электромагнитный расцепитель срабатывает при значительном превышении тока через катушку L, что вызывает перемещение сердечника 1, который также воздействует на контакт S, вызывая срабатывание выключателя, причем происходит это очень быстро.
Таким образом, комбинация перечисленных принципов работы автоматического выключателя позволяет отслеживать достаточно длительные, но не мгновенные превышения тока (тепловой) и резкое значительное возрастание тока, например, при коротком замыкании (электромагнитный).
Выбор автоматического выключателя
Перед тем как выбрать автоматический выключатель стоит ознакомиться с его основными техническими характеристиками. Предлагаю сделать это на конкретном примере (рисунок 2).
Если посмотреть на выключатель, то на его корпусе можно увидеть ряд маркировок.
- Торговая марка (производитель), ниже каталожный или серийный номер.
Производитель нам может быть интересен с точки зрения репутации, соответственно качества.
Серийный номер указывает на ряд таких технических характеристик выключателя как количество рабочих циклов, класс защиты, устойчивость к вибрационным нагрузкам и пр., то есть достаточно специфическая справочная информация.
Однако, он характеризует еще отключающую способность выключателя, которую по-хорошему учесть следует.
Находящийся вверху буквенно цифровой индекс определяет номинальный ток (In) – здесь 10 Ампер и тип (класс), определяющий ток мгновенного расцепления (выключения) (Ic):
- B (Ic=свыше 3*In до 5*In) – применяется при достаточно длинных силовых линиях, собственное сопротивление которых может существенно ограничить ток короткого замыкания,
- C (Ic=свыше 5*In до 10*In) – наиболее распространенный тип, подходит для бытовых линий с низкой индуктивной нагрузкой,
- D (Ic=свыше 10*In до 20*In) – рекомендован для защиты цепей питания мощных электродвигателей, других устройств, имеющих большие значения пусковых токов (индуктивная нагрузка).
Под ним указаны пределы рабочих напряжений, их тип – переменное (~) или постоянное (-).
Это схема выключателя, она похожа на ту, что я приводил выше. На ней видно, что данный выключатель имеет электромагнитный (а) и тепловой (в) автоматические расцепители.
Таким образом, выбор автоматического выключателя следует производить с учетом токовой нагрузки, которая определяется мощностью потребителей электроэнергии (про это можно посмотреть здесь) и описанных выше условий его эксплуатации.
2012-2019 г. Все права защищены.
Особенности работы автоматов защиты сети
К какому бы классу ни относился автоматический выключатель, его главная задача всегда одна – быстро определить появление чрезмерного тока, и обесточить сеть раньше, чем будет поврежден кабель и подключенные к линии устройства.
Токи, которые могут представлять опасность для сети, подразделяются на два вида:
- Токи перегрузки. Их появление чаще всего происходит из-за включения в сеть приборов, суммарная мощность которых превышает ту, что линия способна выдержать. Другая причина перегрузки – неисправность одного или нескольких устройств.
- Сверхтоки, вызванные КЗ. Короткое замыкание происходит при соединении между собой фазного и нейтрального проводников. В нормальном состоянии они подключены к нагрузке по отдельности.
Устройство и принцип работы автоматического выключателя – на видео:
https://youtube.com/watch?v=9bTw3wtgOWY
Токи перегрузки
Величина их чаще всего незначительно превышает номинал автомата, поэтому прохождение такого электротока по цепи, если оно не затянулось слишком надолго, не вызывает повреждения линии. В связи с этим мгновенного обесточивания в таком случае не требуется, к тому же нередко величина потока электронов быстро приходит в норму. Каждый АВ рассчитан на определенное превышение силы электротока, при котором он срабатывает.
За отключение питания под воздействием мощной нагрузки отвечает тепловой расцепитель, основой которого является биметаллическая пластина.
Этот элемент нагревается под воздействием мощного тока, становится пластичным, изгибается и вызывает срабатывание автомата.
Токи короткого замыкания
Поток электронов, вызванный КЗ, значительно превосходит номинал устройства защиты, в результате чего последнее немедленно срабатывает, отключая питание. За обнаружение КЗ и немедленную реакцию аппарата отвечает электромагнитный расцепитель, представляющий собой соленоид с сердечником. Последний под воздействием сверхтока мгновенно воздействует на отключатель, вызывая его срабатывание. Этот процесс занимает доли секунды.
Однако существует один нюанс. Иногда ток перегрузки может также быть очень большим, но при этом не вызванным КЗ. Как же аппарат должен определить различие между ними?
На видео про селективность автоматических выключателей:
Здесь мы плавно переходим к основному вопросу, которому посвящен наш материал. Существует, как мы уже говорили, несколько классов АВ, различающихся по времятоковой характеристике. Наиболее распространенными из них, которые применяются в бытовых электросетях, являются устройства классов B, C и D. Автоматические выключатели, относящиеся к категории A, встречаются значительно реже. Они наиболее чувствительны и используются для защиты высокоточных аппаратов.
Между собой эти устройства различаются по току мгновенного расцепления. Его величина определяется кратностью тока, проходящего по цепи, к номиналу автомата.
Типы расцепителей
Расцепители являются основными рабочими компонентами АВ. Задача их состоит в том, чтобы при превышении допустимой величины тока разорвать цепь, тем самым прекратив подачу в нее электроэнергии. Существует два основных типа этих устройств, отличающихся друг от друга по принципу расцепления:
- Электромагнитные.
- Тепловые.
Расцепители электромагнитного типа обеспечивают практически моментальное срабатывание автоматического выключателя и обесточивание участка цепи при возникновении в нем сверхтока короткого замыкания.
Они представляют собой катушку (соленоид) с сердечником, втягивающимся внутрь под воздействием тока большой величины и заставляющим срабатывать отключающий элемент.
Основная часть теплового расцепителя – биметаллическая пластина. Когда через автомат проходит ток, превышающий номинальную величину защитного устройства, пластина начинает нагреваться и, изгибаясь в сторону, касается отключающего элемента, который срабатывает и обесточивает цепь. Время на срабатывание теплового расцепителя зависит от величины проходящего по пластине тока перегрузки.
Некоторые современные устройства оснащаются в качестве дополнения минимальными (нулевыми) расцепителями. Они выполняют функцию выключения АВ, когда напряжение падает ниже предельного значения, соответствующего техническим данным устройства. Существуют также дистанционные расцепители, с помощью которых можно не только отключать, но и включать АВ, даже не подходя к распределительному щиту.
Автоматические выключатели АП50Б 3МТ на номинальные токи 40, 50 и 63 ампера с уставкой электромагнитного расцепителя 10·In в трёхполюсном исполнении, перечень технических характеристик
Продажа трёхполюсных автоматов АП50Б на токи 40, 50 и 63 ампера выпуска КЭАЗ:
- поддерживаем действительные цены с НДС;
- при поступление оплаты до 12:00 пересылаем сегодня же;
- транспортные компании САТ, Новая почта, Ночной экспресс;
- гарантия 2 года со дня ввода в строй.
Разбор маркировки автоматического выключателя АП50Б выпуска КЭАЗ
В общем случае маркировка выключателя АП50Б выглядит так:
АП50Б ХХХХ ХХ In IPХХ ХХА УХ
Или для одного из описываемых выключателей:
АП50Б 3МТ 10 In IP20 40А У3
В общем случае буква «Х» означает неизвестную букву или цифру.
АП50Б – условное обозначение серии автоматического выключателя;ХХХХ – число полюсов и встроенные расцепители:
- первая цифра 2 или 3 – два или три полюса;
- вторая буква М – наличие электромагнитного расцепителя (если его нет, буква опускается);
- третья буква Т – наличие теплового расцепителя (если расцепитель отсутствует буква опускается);
- четвёртой буквой могут выступать Н, Д, О и С:
- минимальный расцепитель напряжения (Н);
- независимый расцепитель (Д);
- максимальный расцепитель тока в нулевом проводе (О);
- расцепитель цепи управления (С);
- нет дополнительных расцепителей (буква отсутствует).
ХХ In – уставка при токе короткого замыкания (может принимать значение 3,5In и 10In);IPХХ – степень защиты, создаваемая корпусом автомата (может быть IP20 и IP54 – без оболочки и с дополнительной оболочкой соответственно);ХХА – значение номинального тока в амперах;
УХ – климатическое исполнение для умеренного климата и категория размещения (2 или 3 – для выключателей с оболочкой и без неё).
Описание маркировки выключателя представленного на этой странице:
Автоматический выключатель АП50Б с тремя полюсами (3) встроенными электромагнитным (М) и тепловым (Т) расцепителями, без дополнительных расцепителей (отсутствие буквы), уставка в зоне КЗ составляет 10·In (автоматическое срабатывание происходит при токе КЗ равном 10 от номинального или 400, 500 или 630 ампер соответственно), степень защиты IP20, рабочий ток 40, 50 или 63 ампера, климатическое исполнение У3 (умеренный климат, категория размещения 3 – без дополнительной оболочки).
Применение коммутационных аппаратов АП50Б 3МТ на 40, 50 или 63 ампера
Нормальная работа автоматических выключателей АП50Б обеспечивает протекание электротока, однако с выявлением КЗ или перегрузки, аппарат обесточивает защищаемую сеть. Исходя из функциональности, возможно их задействование в составе аппаратуры распределения в жилых домах, в административных и промышленных зданиях. Ручное управление энергоснабжением осуществляется при помощи кнопок «включить» и «выключить».При перегрузках срабатывает тепловой расцепитель, время отключения обратнозависимо от силы протекающего тока (чем меньше ток, тем медленнее нагревается биметаллическая пластина, срабатывание вызывается через несколько минут).При замыкании накоротко мгновенная отсечка производится электромагнитным расцепляющим устройством.
Оба расцепителя встраиваются во все три полюса. Если сверхток фиксируется в одном из полюсов, отключается все три фазы.
Аппараты изготовлены по ГОСТ 9098-78 (общие технические условия на низковольтные автоматические выключатели).
Заводские (технические) характеристики
3-полюсные автоматические выключатели серии АП 50 работоспособны в сетях с переменным напряжением до 500 Вольт частотой 50 Гц (ГОСТ 23366-78 номинальных напряжений переменного и постоянного тока).
Срабатывание электромагнитного расцепителя происходит при токах КЗ равным десятикратному значению номинального тока (уставка 10·In).
Маркировка 3МТ определяет комбинированный расцепитель (два расцепителя – электромагнитный и тепловой).Степень защиты от влаги и пыли IP20 (препятствование попадания пальцев, и других твёрдых предметов с размером более 12,5 мм).
Описание монтажа
Габаритные размеры приложены в технических данных (см. ссылку выше, справа от верхней фотографии).Зажимы главных контактов предназначены для подсоединения медных и алюминиевых проводников сечением 1,5 – 6 мм2 (без наконечников), а также медных проводов сечением до 16 мм2 (с наконечником).
К зажимам свободных контактов (в данном исполнении их не предусмотрено) подводят проводники сечением до 1,5 мм2.
Подробнее о монтаже и эксплуатации можно прочитать в «Руководстве по эксплуатации» Курского электроаппаратного завода.
Класс токоограничения
Цифра после тока КЗ (3 или 2) — класс токоограничения.
Выключатель с такой функцией не позволяет току короткого замыкания принимать его самое максимальное значение и производит отключение на как можно ранней стадии.
То есть, эта цифра показывает, насколько быстро внутри устройства гасится электрическая дуга, не позволяя отдельным элементам и деталям, нагреваться до предельных температур и способствовать пожару.
Класс ‘2’ ограничивает ток КЗ в пределах половины полупериода
Класс ‘3’ в пределах 1/3 полупериода
Грубо говоря, автомат с «троечкой», справится с последствиями тока КЗ быстрее, чем с «двоечкой». По времени это можно отразить следующей таблицей.
Устройства с «первым» классом, вообще никоим образом и никакими цифрами не маркируются.
Все вышеприведенные маркировки располагаются на лицевой стороне. Теперь переходим к боковой грани. Там тоже есть масса полезной информации.
Характеристики автоматических выключателей
Существует еще одна классификация автоматов – по их характеристикам. Этот показатель обозначает степень чувствительности защитного прибора к превышению величины номинального тока. Соответствующая маркировка покажет, насколько быстро в случае возрастания тока среагирует устройство. Одни типы АВ срабатывают моментально, в то время как другим на это понадобится определенное время.
Существует следующая маркировка устройств по их чувствительности:
- A. Выключатели этого типа наиболее чувствительны и на повышение нагрузки реагируют мгновенно. В бытовые сети их практически не устанавливают, защищая с их помощью цепи, в которые включено высокоточное оборудование.
- B. Эти автоматы срабатывают при возрастании тока с незначительной задержкой. Обычно они включаются в линии с дорогостоящими бытовыми приборами (жидкокристаллические телевизоры, компьютеры и другие).
- C. Такие аппараты – самые распространенные в бытовых сетях. Отключение их происходит не сразу после повышения силы тока, а через некоторое время, что дает возможность ее нормализации при незначительном перепаде.
- D. Чувствительность этих приборов к возрастанию тока самая низкая из всех перечисленных типов. Их чаще всего устанавливают в щитках на подходе линии к зданию. Они обеспечивают подстраховку квартирных автоматов, и если те по какой-то причине не срабатывают, отключают общую сеть.
Характеристики срабатывания защитных автоматических выключателей
Класс АВ, определяющийся этим параметром, обозначается латинским литером и проставляется на корпусной части автомата перед цифрой, соответствующей номинальному току.
В соответствии с классификацией, установленной ПУЭ, защитные автоматы подразделяются на несколько категорий.
Автоматы типа МА
Отличительная черта таких устройств – отсутствие в них теплового расцепителя. Аппараты этого класса устанавливают в цепях подключения электрических моторов и других мощных агрегатов.
Приборы класса А
Автоматы типа А, как было сказано, обладают самой высокой чувствительностью. Тепловой расцепитель в устройствах с времятоковой характеристикой А чаще всего срабатывает при превышении силой тока номинала АВ на 30%.
Катушка электромагнитного расцепления обесточивает сеть в течение примерно 0,05 сек, если электроток в цепи превышает номинальный на 100%. Если по какой-либо причине после увеличения силы потока электронов в два раза электромагнитный соленоид не сработал, биметаллический расцепитель отключает питание в течение 20 – 30 сек.
Автоматы, имеющие времятоковую характеристику А, включаются в линии, при работе которых недопустимы даже кратковременные перегрузки. К таковым относятся цепи с включенными в них полупроводниковыми элементами.
Защитные устройства класса B
Аппараты категории B обладают меньшей чувствительностью, чем относящиеся к типу A. Электромагнитный расцепитель в них срабатывает при превышении номинального тока на 200%, а время на срабатывание составляет 0,015 сек. Срабатывание биметаллической пластины в размыкателе с характеристикой B при аналогичном превышении номинала АВ занимает 4-5 сек.
Оборудование этого типа предназначено для установки в линиях, в которые включены розетки, приборы освещения и в других цепях, где пусковое повышение электротока отсутствует либо имеет минимальное значение.
Автоматы категории C
Устройства типа C наиболее распространены в бытовых сетях. Их перегрузочная способность еще выше, чем у ранее описанных. Для того, чтобы произошло срабатывание соленоида электромагнитного расцепления, установленного в таком приборе, нужно, чтобы проходящий через него поток электронов превысил номинальную величину в 5 раз. Срабатывание теплового расцепителя при пятикратном превышении номинала аппарата защиты происходит через 1,5 сек.
Установка автоматических выключателей с времятоковой характеристикой C, как мы и говорили, обычно производится в бытовых сетях. Они отлично справляются с ролью вводных устройств для защиты общей сети, в то время как для отдельных веток, к которым подключены группы розеток и осветительные приборы, хорошо подходят аппараты категории B.
Автоматические выключатели категории Д
Эти устройства имеют наиболее высокую перегрузочную способность. Для срабатывания электромагнитной катушки, установленной в аппарате такого типа, нужно, чтобы номинал по электротоку защитного автомата был превышен как минимум в 10 раз.
Срабатывание теплового расцепителя в этом случае происходит через 0,4 сек.
Устройства с характеристикой D наиболее часто используются в общих сетях зданий и сооружений, где они играют подстраховочную роль. Их срабатывание происходит в том случае, если не произошло своевременного отключения электроэнергии автоматами защиты цепи в отдельных помещениях. Также их устанавливают в цепях с большой величиной пусковых токов, к которым подключены, например, электромоторы.
Защитные устройства категории K и Z
Автоматы этих типов распространены гораздо меньше, чем те, о которых было рассказано выше. Приборы типа K имеют большой разброс в величинах тока, необходимых для электромагнитного расцепления. Так, для цепи переменного тока этот показатель должен превышать номинальный в 12 раз, а для постоянного – в 18. Срабатывание электромагнитного соленоида происходит не более чем через 0,02 сек. Срабатывание теплового расцепителя в таком оборудовании может произойти при превышении величины номинального тока всего на 5%.
Этими особенностями обусловлено применение устройств типа K в цепях с исключительно индуктивной нагрузкой.
Приборы типа Z тоже имеют разные токи срабатывания соленоида электромагнитного расцепления, но разброс при этом не столь велик, как в АВ категории K. В цепях переменного тока для их отключения превышение токового номинала должно быть трехкратным, а в сетях постоянного – величина электротока должна быть в 4,5 раза больше номинальной.
Аппараты с характеристикой Z используются только в линиях, к которым подключены электронные устройства.
Наглядно про категории автоматов на видео:
Что представляет собой однополюсный автоматический выключатель
АВ — коммутационный контактный прибор, предназначенный для защиты распределительных электрических сетей от перегрузок и коротких замыканий. Во включенном состоянии через прибор протекает ток, значение которого соответствует номиналу устройства.
Область применения
Однополюсные автоматические выключатели обеспечивают подачу напряжения потребителям и защиту цепи от перегрузок.
В быту приборы пришли на смену плавким предохранителям, часто называемым в народе «пробками».
Преимущество перед пробками:
- Восстановление работоспособности простым поднятием рычажка или нажатием кнопки.
- Характеристики устройства не меняются после многократных ручных циклов включения/выключения и аварийных срабатываний. В этом состоит отличие от пробок, куда «мастера» устанавливали «жучки», многократно повышая пропускную способность сети, что и приводило к возгораниям.
В домашних условиях распространение получили приборы для защиты одного провода — однополюсные АВ, про них и пойдёт речь ниже.
Общее устройство и принцип работы
Однополюсные АВ состоят из нескольких функциональных частей:
- корпуса;
- рабочей контактной системы;
- дугогасительного устройства;
- расцепителей и привода.
Расцепители – элементы, выполняющие защиту цепи, бывают электромагнитными и тепловыми.
Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку с подпружиненным подвижным сердечником. Перемещаясь, сердечник управляет положением связанного с ним подвижного контакта, замыкающего цепь.
В нормальном режиме потребления силы электромагнитной индукции, создаваемой протекающим через катушку током, не хватает для преодоления упругости пружины. В сеть подаётся напряжение, через приборы-потребители протекает ток.
При возникновении короткого замыкания ток через катушку многократно возрастает. Создаваемая электромагнитной индукцией сила преодолевает сопротивление пружины. Сердечник, перемещаясь в катушке, размыкает контакты.
Рабочим органом теплового расцепителя является биметаллическая пластина, управляющая замыканием контактов.
При включении в сеть приборов с общей мощностью, превосходящей номинал АВ, через пластину протекает ток повышенного значения. Нагреваясь, она деформируется и при заданном значении отключает АВ.
Важным элементом конструкции, повышающим срок эксплуатации, является дугогасительная камера. Она нужна для погашения искры между контактами, появляющейся во время размыкания.
Проверка работоспособности
Современные автомобильные предохранители иногда имеют встроенный индикатор перегорания. Он сообщает владельцу, что деталь нужно заменить. В слаботочных ПП через прозрачный корпус видно проволоку. Но часть ПП непрозрачна и не имеет индикаторов.
Если визуально определить разрыв проводника внутри ПП невозможно, то определить его работоспособность можно мультиметром. Перед тем как проверить предохранитель тестером, нужно выбрать минимальное значение сопротивления (Ом). Щупы тестера приложить к контактам ПП и определить показания прибора:
- при нулевом или близком к 0 значению сопротивления делают вывод о работоспособности вставки;
- если тестер показывает 1 или знак бесконечности, то ПП сгорел.
Если у тестера есть звуковое устройство, можно просто прозвонить предохранитель, приложив щупы к контактам. Писк тестера свидетельствует об исправности элемента.
Как перевести амперы в ватты и обратно?
Принцип работы и схема подключения теплового реле
Для чего нужен магнитный пускатель и как его подключить
Что такое УЗО — назначение, принцип действия, маркировка и виды
Какой автоматический выключатель ставить на ввод в квартиру и частный дом?
Какие виды систем заземления существуют и что такое защитное заземление?
Что такое автоматические выключатели
В отличие от предохранителей, эти элементы можно использовать многократно. Первый автоматический разъединитель появился еще в 1905 г. Усовершенствованные элементы используют и сейчас.
Для чего нужны
Автоматические выключатели (АВ) разъединяют электрическую цепь при прохождении тока, превышающего установленное значение. Это обязательные элементы проводки:
- для управления токовыми потоками в электросетях;
- для разъединения цепи в аварийной ситуации.
Иногда для ремонта проводки нужно обесточить линию электропередач. Эту возможность осуществляют путем нажатия тумблера АВ.
Также выключатели применяют для отключения слишком высокого тока или напряжения в электрических цепях.
Возможности проводки ограничены. Для предупреждения перегрева кабельной изоляции и возгорания нужно не превышать предельные показатели шнура и всех элементов цепи. Контроль за соблюдением этого условия осуществляют АВ.
Одним из примеров превышения допустимой нагрузки служит одновременное подключение большого количества мощных приборов при слабой электропроводке. Постоянное срабатывание выключателей-автоматов свидетельствует о необходимости замены кабеля или неправильном подборе АВ.
Неисправность приборов может привести к короткому замыканию. В этом случае отсутствие автоматики или неправильный выбор выключателей бывает причиной пожара.
Кроме того, во время подключения устройств возникает т.н. «стартовый ток» – мгновенный импульс, который может быть большим при одновременном подсоединении нескольких приборов. При этом тоже важен правильный выбор класса устройств автоматического отключения.
Принцип работы выключателей
Принцип действия автоматического электромагнитного расцепителя основан на влиянии электромагнитного поля, создающегося вокруг тороидального проводника во время прохождения электрического тока. Его сила будет тем больше, чем выше величина заряда.
Чтобы понять, как работает АВ, следует рассмотреть приведенный рисунок. Возле центра катушки расположен стержень, который закреплен на пружине. Слишком большой ток, проходящий по виткам тора, создает сильное электромагнитное поле, которое способно преодолеть сопротивление спирали. В результате сердечник втягивается внутрь, увлекая за собой пружину, прикрепленную к подвижному контакту, обрывающему цепь.
Его функцией является отключение цепи при перегрузке. Проходящий ток нагревает тепловой элемент. Поскольку 2 вида металла, из которых он состоит, имеют разный коэффициент расширения, часть пластины выгибается и нажимает на рычаг обрыва линии.
Как устроены – конструкция автоматики
В состав конструкции бытовых выключателей входят 2 расцепителя: тепловой и электромагнитный. Поскольку первый из них реагирует медленно (в зависимости от степени увеличения тока), в устройство входит второй разъединитель для моментальной реакции на большие значения тока при замыкании.
Кроме того, во время срабатывания расцепителей в силу физических явлений образуется электрическая дуга. Для того чтобы этого избежать, в конструкцию АВ входит элемент, состоящий из нескольких пластин. Электрическая дуга раздробляется и гасится в этой камере.
На рисунке ниже показано, как устроен автоматический выключатель.
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 — корпус;
- 2,3 — нижняя и верхняя винтовые клеммы для подключения провода;
- 4 — неподвижный контакт;
- 5 — подвижный контакт;
- 6 — дугогасительная камера;
- 7 — гибкий проводник (применяется для соединения подвижных частей автоматического выключателя);
- 8 — механизм взвода и расцепления
- 9 — катушка электромагнитного расцепителя;
- 10 — рычаг управления;
- 11 — тепловой расцепитель (биметаллическая пластина);
- 12 — регулировочный винт;
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 с находящимся в ее центре сердечником 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. 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, который размыкает подвижный контакт. В простой схеме это выглядит так:
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 токе превышающем номинальный в 1,45 раза тепловой расцепитель отключит автомат через 45 мин — 1 час.
Время срабатывания автоматических выключателей определяется по их время-токовым характеристикам (ВТХ)
При любом отключении автоматического выключателя под нагрузкой на подвижном контакте образуется электрическая дуга которая оказывает разрушающее воздействие на сам контакт, причем чем выше отключаемый ток, тем мощнее электрическая дуга и тем большее ее разрушающее воздействие. Для сведения к минимуму ущерба от электрической дуги в автоматическом выключателе она направляется в дугогасительную камеру, которая состоит из отдельных, параллельно установленных пластин, попадая между этих пластин электрическая дуга дробится и затухает.
Принцип работы предохранителя на видеоролике
При прохождении электрического тока меньше предельно допустимого, калиброванная проволока, соединяющая контакты предохранителя, нагревается до температуры около 70˚С. В случае превышения тока номинала предохранителя, проволока начинает нагреваться сильнее и при достижении температуры плавления металла, из которого она сделана – расплавляется, электрическая цепь разрывается, и течение тока прекращается.
Поэтому предохранитель и назвали плавким или плавкой вставкой. Видеоролик представлен в замедленном виде, для того, чтобы было хорошо видно, как происходит перегорание провода в предохранителе. В реальных условиях провод в предохранителе перегорает практически мгновенно.
Предохранитель защищает от превышения тока в цепи и, не имеет значения напряжение питающей сети, в которой он установлен, это может быть батарейка на 1,5 В, и автомобильный аккумулятор на 12 В или 24 В, сеть переменного напряжения 220 В, трехфазная сеть на 380 В.
То есть Вы можете установить один и тот же предохранитель, например номиналом 1 А и в колодке предохранителей автомобиля, и в фонарике и в распределительном щите 380 В. Все типы плавких предохранителей отличаются только внешним видом и конструкцией, а работают по одному принципу – при превышении заданного тока в цепи, в предохранителе из-за нагрева расплавляется проволока.
Основных причин выхода из строя предохранителя две, из-за бросков питающего напряжения или поломки внутри самой радиоаппаратуры. Редко, но встречаются отказы предохранителя и по причине плохого его качества.
Многие думают, что предохранитель ремонту не подлежит. Но это не совсем так. В экстренной ситуации, когда под рукой нет запасного и, например, из-за отказавшегося работать авто в пути или усилителя, и срывается музыкальное сопровождение школьного бала или свадьбы, а все магазины уже закрыты, выбирать не приходится.
При грамотном подходе можно с успехом восстановить для временного использования до замены новым перегоревший предохранитель, сохранив его защитные функции. Зачастую такие проблемы решают банальным замыканием контактов держателя предохранителя любой попавшейся проволокой, а еще хуже, просто вставляют вместо предохранителя гвоздь или кусок толстой проволоки. Такое решение может окончательно все испортить и способствует возникновению пожара.
Сколько автоматических выключателей можно использовать
Расчет групповой утечки тока В одном электрощите нельзя устанавливать выключатель дифтока групповой сети со значением более 30 мА. ПУЭ не запрещают подключение нескольких автоматов при условии, что не будет утечки тока. Перед началом работ следует вычислить групповую утечку.
- Переменным резистором измерить фактически показатель.
- Рассчитать теоретическую величину на основании п. 7 ПУЭ – на 1 А нагрузки приходится 0,4 мА и 10 мкА на 1 м кабеля.
Чтобы подобрать правильное количество УЗО, понадобится:
- При подключении, к примеру, 3-х УЗО на 16 А каждый сложить величины.
- Получившееся значение умножить на 0,4 мА.
- Подсчитать метраж провода по схеме квартиры и умножить на 10 мкА.
- Сложить величины и узнать утечку.
Зачем нужны автоматические выключатели
Существует множество причин, по которым ток в сети может превысить нормальные показатели. В основном это происходит из-за чрезмерной нагрузки, когда суммарная мощность подключенных приборов превышает величину, которую может выдержать сечение кабеля. В этом случае автомат выключается не сразу, а только после того как температура провода достигнет установленного уровня.
Если в сети происходит короткое замыкание, это приводит к многократному увеличению мощности тока в мгновение, поэтому автоматический выключатель сразу реагирует на ситуацию и блокирует подачу электроэнергии.
