Автоматические выключатели. Типы, характеристики, расчет автоматического выключателя.

Автоматические выключатели совсем не похожи на обычные, которые устанавливаются в каждой комнате для включения и выключения света (рис. 1). Их задача несколько другая. Автоматические выключатели устанавливаются в распределительных щитах и служат для предохранения цепи от скачков напряжения и непериодического отключения энергии на определенных участках электросети.

Рис. 1. Автоматический выключатель

Автоматы, как их чаще называют, устанавливаются на входе в дом или квартиру и располагаются в специальных боксах, металлических или пластиковых (рис. 2).

Рис. 2. Распределительный щит с автоматами

Существует множество разновидностей автоматических выключателей. Некоторые из них служат лишь в качестве выключателей цепи и предохранения сети от перегрузки. Таковы, например, старые автоматические выключатели типа АЕ в черном карболитовом корпусе (рис. 3).

Рис. 3. Автоматический выключатель серии АЕ

В большинстве старых щитков в подъездах жилых домов стоят именно такие. Впрочем, они вполне надежны и эксплуатируются до сих пор.

Современные вариации допускают дополнительные функции, например защиту от токов пониженной нагрузки.

По времени срабатывания на недопустимое напряжение автоматы делятся на 3 вида: селективные, нормальные и быстродействующие. Время срабатывания нормального автомата колеблется от 0,02 до 0,1 с. В селективных автоматических выключателях это время такое же. Быстродействующие автоматические выключатели работают проворнее — у них данная величина составляет всего 0,005 с.

Все автоматические выключатели заключены в пластиковый небьющийся корпус со специальным креплением (планкой или рейкой) на задней плоскости. Устанавливать автомат на такое крепление очень легко — достаточно вставить его на рейку до щелчка. Снять можно при помощи отвертки, слегка потянув за специальное ушко сверху автоматического выключателя. Это существенно облегчает задачу по установке автомата в шкафу (рис. 4).

Рис. 4. Крепление автоматического выключателя

Внутри корпуса располагается «начинка» автомата, его главные предохранительные устройства, которых может быть 2 (рис. 5).

Рис. 5. Внутреннее устройство автоматического выключателя

Речь идет об электромагнитном и тепловом расцепителях — своеобразных механизмах автоматического прерывания цепи. Биметаллическая пластина при нагревании проходящим через нее током недопустимо высокого значения распрямляется и размыкает контакты — это тепловой расцепитель. По времени срабатывания он самый медленный.

Электромагнитный расцепитель работает по правилу «мертвой руки». Катушка, находящаяся в центре автомата, непрерывно поддерживается на месте стабильным напряжением. Стоит ему выскочить за номинальные пределы, как катушка буквально выскакивает со своего места, разрывая цепь. Такой способ разрыва цепи самый быстрый.
У всех автоматических выключателей есть контакты для присоединения подходящих и отходящих проводов (рис. 6).

Рис. 6. Провода подсоединяются к контактам автоматического выключателя при помощи винтовых зажимов

Автоматы различают по степени чувствительности к срабатыванию отключения. В стандартных наиболее распространенных моделях чаще всего применяются автоматические выключатели с пороговым значением, примерно равным 140 % от номинального. При повышении напряжения в полтора раза срабатывает электромагнитный (быстрый) расцепитель. При незначительном превышении номинального напряжения работает тепловой расцепитель. Процесс отключения при этом может растянуться на часы, что сильно зависит от температуры внешней среды. Однако автомат среагирует на изменение напряжения в любом случае.

Автоматические выключатели различают по количеству полюсов. Что это значит? В одном автомате может быть несколько независимых друг от друга электрических линий, которые соединены между собой общим механизмом отключения (рис. 7 и 8). Автоматы бывают одно-, двух-, трех- и четырехполюсными (это касается бытового применения).

Рис. 7. Двухполюсный автомат в пластиковом боксе в выключенном состоянии

Рис. 8. Трехполюсный выключатель: все линии срабатывают одновременно при отключении, они соединены вместе при помощи одной перемычки рычага

У автоматического выключателя есть различия по другим показателям. Они отличаются по пороговой силе тока, которую пропускают через себя. Чтобы автомат мог сработать и в аварийной ситуации отключить электросеть, он должен быть настроен на определенный порог чувствительности. Такую настройку производит изготовитель, поэтому на автомате сразу пишут числовое значение данного порога. Для бытовых нужд используют автоматы с показателями 6,3, 10, 16, 25, 32, 40, 63, 100 и 160 А (рис. 9). Есть автоматы со значениями и 1000, и 2600 А, но в быту они не используются. Эти цифры означают суммарную мощность всех потребителей электрического тока, которые будут подключаться к цепи, «охраняемой» автоматом.

Чувствительность автомата необходимо рассчитывать не только по суммарной мощности предполагаемых энергопотребителей, но и проводке, и электромонтажным изделиям — розеткам и выключателям.
В таблице 1 представлена типология автоматов. 

Таблица 1. Типы автоматов

Тип	Назначение
A	Дляразмыкания цепей с большой протяженностью электропроводки и защитыполупроводниковых устройств
B	Дляосветительных сетей общего назначения
C	Дляосветительных цепей и электроустановок с умеренными пусковыми токами(двигателей и трансформаторов)
D	Дляцепей с активно-индуктивной нагрузкой, а также защиты электродвигателейс большими пусковыми токами
K	Для индуктивных нагрузок
Z	Дляэлектронных устройств

Далее рассмотрим соответствие сечения кабеля и автомата, защищающего этот проводник, при помощи табл. 2 и 3. Также предложим расчет автоматического выключателя.

Таблица 2. Двухжильный проложенный в коробе медный кабель

Сечение,мм2	Максимальная длительная сила тока кабеля, А	Сила тока кабеля/1,45, А	Автомат, А	Превышение силы тока, %
1,5	19	13,1	13	—
2,5	27	18,62	16	—
4	38	26,2	25	—
6	50	34,48	32	—
10	70	48,27	40(50)	3,5
16	90	62,06	50(63)	1,5

Таблица 3. Двухжильный проложенный в коробе медный провод

Сечение,мм2	Максимальная длительная сила тока кабеля, А	Сила тока кабеля/1,45, А	Автомат, А	Превышение силы тока, %
1	15	10,34	10	—
1,5	18	12,41	10(13)	4,7
2	23	15,86	13(16)	0,87
2,5	25	17,24	16	—
4	32	22,06	20	—
6	40	27,58	25	—
10	48	33,1	32	—
16	55	37,93	32(40)	5,4

Максимальный длительный ток кабеля принят для температуры жил +65 и воздуха +25 °C. Количество одновременно прокладываемых проводников — до 4. Ряд автоматов: 0,5 A, 1 A, 2 A, 3 A, 4 A, 6 A, 10 A, 13 A, 16 A, 20 A, 25 A, 32 A, 40 A, 50 A и 63 A. Данные табл. 3 подходят и для трехжильного кабеля. В этом случае третья жила должна быть проводом защитного заземления или зануления.

Рис. 9. Ряд из однополюсных автоматов на 16 А. Допустим, за отдельный участок в квартире, например кухню, у нас отвечает один автомат на 6,3 А (бывает и такое — электрики пошутили). По известной формуле Ватт = Вольт х Ампер вычисляем, сколько приборов (и каких) может питаться от нашей сети. Получается, что это значение равно 1386 Вт, поскольку напряжение по умолчанию 220 В. Значит, на такой кухне нельзя включить даже мощный чайник, не говоря уже о холодильнике или электроплите — автомат сработает мгновенно и не даст недопустимому, на его взгляд, току проходить на подконтрольную территорию. В данном случае надо срочно менять автоматический выключатель на 25 или даже 32 А.

Классификация автоматических выключателей по типам и параметрам

Автоматические выключатели — устройства, которые обеспечивают защиту проводки в условиях короткого замыкания, при подключении нагрузки с показателями, превышающими установленные значения. Их следует выбирать с особым вниманием. Важно учитывать типы автоматических выключателей, их параметры.

Автоматы разных типов

Характеристики автоматов

Выбирая автоматический выключатель, имеет смысл ориентироваться на характеристики устройства. Это показатель, по которому можно определить чувствительность устройства к возможному превышению значений тока. Разные виды автоматических выключателей имеют свою маркировку — по ней легко понять, насколько оперативно оборудование будет реагировать на превышение значений тока к сети. Некоторые выключатели реагируют мгновенно, другие активизируются в течение определенного периода времени.

• А — маркировка, которая проставляется на самых чувствительных моделях оборудования. Автоматы такого типа сразу же регистрируют факт перегрузки и оперативно реагируют на нее. Они используются с целью защиты оборудования, характеризующегося высокой точностью, а вот в быту их встретить практически невозможно
• В — характеристика, которой обладают выключатели, срабатывающие с несущественной задержкой. В быту выключатели с соответствующей характеристикой используются вместе с компьютерами, современными ЖК-телевизорами и другой дорогостоящей бытовой техникой
• С — характеристика автоматов, которые имеют наиболее широкое распространение в быту. Оборудование начинает функционировать с небольшой задержкой, которой бывает достаточно для отложенной реакции на зарегистрированные сетевые перегрузки. Сеть отключается прибором только в том случае, если у нее есть неисправность, действительно имеющая значение
• D — характеристика выключателей, обладающих минимальной чувствительностью к превышению показателей тока. В основном, подобные устройства используются в рамках подвода электричества к зданию. Они устанавливаются в щитках, под их контролем находятся практически все сети. Такие устройства выбираются в качестве запасного варианта, так как они активизируются только в том случае, если автомат вовремя не включился.

Все параметры автоматических выключателей написаны на лицевой части

Важно! Специалисты считают, что идеальные показатели автоматических выключателей должны варьироваться в определенных пределах. Максимум — 4,5 кА. Только в этом случае контакты будут под надежной защитой, и разряды тока будут отводиться в любых условиях, даже при превышении установленных показателей.

Типы автоматов

Классификация автоматических выключателей основана на их типах и особенностей. Что касается типов, то можно выделить следующее:

• Номинальные показатели способности к отключению — речь идет об устойчивости контактов выключателя к воздействию токов с высокими показателями, а также к условиям, в которых происходит деформация цепи. В таких условиях возрастает риск подгорания, который нейтрализуется благодаря появлению дуги и повышением температуры. Чем более качественным, прочным является материал изготовления оборудования, тем более высокими являются его соответствующие способности. Такие выключатели стоят дороже, однако их характеристики полностью оправдывают цену. Выключатели служат долго, не требуют регулярной замены
• Калибровка номинала — речь идет о параметрах, в которых оборудование работает в нормальном режиме. Они устанавливаются еще на этапе производства оборудования, и уже в процессе его использования не регулируются. Данная характеристика позволяет понять, насколько сильные перегрузки способен выдерживать аппарат, период времени его работы в таких условиях
• Уставка — обычно этот показатель отображается в виде маркировки на корпусе оборудования. Речь идет о максимальных значениях тока в нестандартных условиях, которая, даже при частом отключении, не окажет никакого влияния на функционирование аппарата. Выражается уставка в токовых единицах, маркируется латинскими буквами, цифровыми значениями. Цифры, в данном случае, отображают номинал. Латинские буквы можно увидеть в маркировке только тех автоматов, которые изготовлены в соответствии со стандартами DIN

Таблица различных типов автоматов

Вас могут заинтересовать:

Типы и виды автоматических выключателей.

Основное предназначение автоматических выключателей—защита кабельно-проводниковой продукции (КПП), а также конечных потребителей от перегрузки выходных устройств и токов короткого замыкания. В этой главе я не буду рассматривать все типы, виды и категории автоматических выключателей, так как их есть великое множество, коснусь только тех, которые применяются для защиты жилых и офисно-магазинных помещений. То есть, современные автоматы евростандарта, которые крепятся на DIN-рейку. Самые распространённые автоматы принадлежат следующим компаниям: «Аско (Украина)«, «ИЕК» (Россия), «ABB» и «Moeller» (Германия), «Schneider Elektrik» (Франция), «Hager» (Франция), «Sez» (Cловакия), «SIEMENS», и др. Автоматы больших габаритов, применяемые на предприятиях, здесь рассматриваться не будут.

Модульные автоматические выключатели распределяются по следующим характеристикам:

В—домовая, на освещение. В таком типе автоматов установка тока срабатывания магнитного расцепителя отрегулирована в пределах 3÷5 Iном. Тип В позволяет устранить короткое замыкание с малым значением тока короткого замыкания (если защищается линия большой длины). Чтобы исключить ложные срабатывания такие выключатели не используют в установках с большими пусковыми токами.

С—общепромышленная. Ток срабатывания магнитного расцепителя выставлен в пределах 5÷19 от Iном. Данный тип является универсальным и применяется при обычных нагрузках.

D—для защиты электродвигателей. Данный тип используется в устройствах с повышенными пусковыми токами при включении. Ток мгновенного расцепителя установлен в пределах от 10 до 20 Iном.

Модульный означает что это один автомат с одним рычажком, это и есть один модуль, который имеет толщину самого автомата около 18 мм (рис.1). Далее на рисунке видно винтовые зажимы (1). На них можно подключать провод или же кабель на суммарное значение до 25 мм². Рычажный выключатель (2) позволяет включать и выключать автоматический выключатель, а механический индикатор (3) сигнализирует о положении выключателя. Основные параметры, на которые следует обратить внимание при покупке автомата это его тип (категория) (4), подводимое напряжение (6) и ток срабатывания (в Амперах) (5) при перегрузке или же при коротком замыкании .
При выбивании автомата нужно сначала устранить причину поломки, а только потом включить автоматический выключатель. Если при повторном включении автомат сразу выбивает, то есть факт наличия короткого замыкания на выходе и нужно определять причину. А если он начинает выбивать через 10÷600 сек., то параметры автомата не соответствуют подводимой нагрузке. В этом случае нужно уменьшить нагрузку и попробовать снова включить. Если снова выбивает, то автомат можно считать непригодным, вероятнее всего внутри подгорели контакты, и из-за этого возникает повышенный ток, что и приводит к ложному срабатыванию. Определиться с неисправностью поможет грамотный электрик.

Однофазные автоматы имеют следующий токовариат: 6; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63 Ампер. Они бывают однополюсные и двухполюсные (1р+N). Последний имеет две пары винтовых зажимов: одна—вход фаза и ноль, а вторая—выход тех же. Двухполюсный занимает два модуля. Трёхфазные автоматы (на 380 В) бывают трёхполюсные (3р) и четырёхполюсные (3р+N). Последние применяются в устройствах с трёхфазной электрической системой (чаще всего асинхронные электродвигатели), а также в местах с повышенными нагрузками, где её необходимо равномерно распределить. Трёхфазные автоматы чаще применяются на производстве, иногда в частных домах и в некоторых современных квартирах с электрическими плитами. В квартирах применяются однофазные автоматические выключатели (рис.1). О том, как устроен однофазный автоматический выключатель изнутри, можно посмотреть, нажав сюда .

Типы автоматических выключателей могут быть разными. Выбрать автомат нужно исходя из сечения провода и предстоящей нагрузки.

Виды и типы автоматических выключателей

Автоматические выключатели это защита конечных потребителей от  токов короткого замыкания, а также кабелей и проводов от перегрузки. Классификация автоматических выключателей происходит по следующим основным характеристикам.

В — домовая используется на освещение. В этом типе автоматов ток мгновенного расцепления установлен в пределах 3-5 I ном. Автомат типа В срабатывает в случаях короткого замыкания даже при малых токовых значениях  короткого замыкания (при защите линии большой протяженности). Для исключения ложных срабатываний данные автоматы не используют в электроустановках с большим пусковым токам.

С — общепромышленная. В этом типе автоматов ток мгновенного расцепления установлен в пределах 5-19 от I ном. Этот тип автоматов применяют при обычных нагрузках, и он является универсальным.

D — применяется для защиты электродвигателей. Автоматы этого типа применяются в устройствах с большим пусковым токам при включении. Ток мгновенного расцепления установлен в пределе от 10 до 20 I ном.

При срабатывании автомата надо сначала выяснить причину, а затем включать его снова. Если при включении автомата он сразу отключается, это говорит о наличии короткого замыкания и надо найти его причину. Если автомат выбивает через несколько секунд или минут  после включения (от 10 сек. до 10 минут), это означает что он не соответствует подводимой нагрузке. При этом надо уменьшить нагрузку на этот автомат и снова его включить. Если и в этом случае он снова отключится, возможно, что в нем подгорели контакты и из-за окалины будет возникать повышенный ток что и приведетт к ошибочному срабатыванию.

Однофазные автоматические выключатели имеют следующие варианты исполнения — 6,3 / 10 / 16 / 20 / 25 / 32 / 40 / 63 А. По исполнению они могут быть как однополюсные, так и двухполюсные (этот вариант содержит две пары  зажимов одна для фазы и две  для ноля). Также автоматы бывают трехполюсного (3р) и четырехполюсного (3р+N) исполнения которые используются в электроустановках с напряжением 380 В.

Компания Электромонтаж-ST быстро, качественно и с гарантией проведет монтаж автоматов защиты в Подольске, Климовске, Щербинке, Бутово, Домодедово, Москве, Троицке, Чехове и Серпухове.

Материалы, близкие по теме: