Автоматические выключатели (автоматы, АВ) – контактные коммутационные аппараты защитного назначения. Они позволяют исключить повреждения электрической цепи, связанные с прохождением тока больших величин.
Выключатели выполняют роль проводника способного отключать потребителей в автоматическом режиме, если нарушаются нормальные условия в электроцепи. Их необходимо устанавливать повсеместно для защиты электрических приборов, устройств и оборудования, токонесущей кабельной продукции в быту и промышленности.
Особенности функционирования АВ
Автоматический выключатель тока оснащен несколькими видами расцепителей:
- Механический – позволяет выполнять отключение вручную.
- Тепловой – срабатывает автоматически в случае, когда наблюдается перегрузка.
- Электромагнитный – реагирует на короткие замыкания.
Существует 4 типа АВ, разделение на которые происходит по количеству полюсов и в соответствии с условиями эксплуатации:
- 1-полюсные – используются в условиях цепи с одной фазой. Подключаются ко входу каждой линии одно-, двух- или трехфазного провода, обеспечивая его защиту от возгорания.
- 2-полюсные – применяются, если необходимо одновременно отключать оба полюса. Устанавливаются для защиты оборудования, запитанного двумя проводами.
- 3-полюсные – обеспечивают одновременную защиту трех однофазных колодок или одной трехфазной цепи. Обеспечивают защиту электродвигателей.
- 4-полюсные – применяются в схемах с раздельными рабочим и защитным нулем типа «звезда с выделенной нулевой точкой».
Конструкция автоматических выключателей
Автомат состоит из внешних элементов (расположенных на корпусе) и скрытых внутренних. К первым относится рычаг ручного управления, обычно окрашенный в отличный от корпуса цвет для повышения его заметности. С противоположных от него сторон находится пара металлических клемм для подключения проводки, которые у некоторых моделей для повышения безопасности закрыты. Корпус и рукоятка управления изготовлены из ПВХ-пластиката, обладающего пониженной горючестью. Внутренние элементы выключателя напряжения состоят из рабочих и токонесущих механизмов:
- Подвижные и неподвижные силовые контакты – функционируют в паре, коммутируют входной и выходной проводники, осуществляя размыкание цепи в предусмотренных ситуациях.
- Механизм взвода и расцепления – соединен с управляющей рукоятью.
- Катушка и подвижный сердечник – представляют собой электромагнит и якорь, толкающий подвижный контакт. Работая в паре, разрывают цепь в случае короткого замыкания.
- Дугогасительная камера – предназначена для моментального гашения дугового разряда, возникающего в момент размыкания силовой контактной пары.
- Тепловой расцепитель – выполнен в виде биметаллической пластины, размыкающей цепь при возникновении повышенных нагрузок. Значения предельного тока, при котором защита АВ еще не сработает, регулируются посредством имеющегося рядом настроечного винта.
Режимы работы автомата
В зависимости от значений тока, протекающего через устройство, различаются и режимы работы автоматических выключателей. Ниже будет рассмотрен каждый из них.
Нормальный режим
При включении АВ посредством управляющего рычага происходит смещение подвижного контакта механизмом взвода и расцепления, вследствие чего он соприкасается с неподвижным контактом. Тем самым происходит коммутация. Ток протекает по схеме от входного до выходного винтового зажима, проходя последовательно через оба контакта, катушку и тепловой расцепитель.
Короткое замыкание
Возникновение замыкания приводит к моментальному отключению нагрузки. Ток, многократно превышающий свое номинальное значение, протекая через катушку, приводит к возникновению мощного магнитного поля. Под его действием якорь втягивается. Последний действует на спусковой механизм, за счет чего контакты размыкаются, а нагрузка отключается.
При коротком замыкании отключение выключателя происходит настолько быстро, что значительное повышение тока в цепи не успевает повлиять на работоспособность подключенной нагрузки.
Перегрузка
Сам термин «перегрузка» в контексте выключателем указывает, что проходящий ток равен установленному регулировочным винтом значению, либо превышает его. В этом случае, проходящий через биметаллическую пластину ток, нагревает её, что приводит к деформации. Во время изгибания кончик пластины приближается к спусковому механизму, а в момент соприкосновения тот срабатывает и подвижный контакт отщелкивается, размыкая цепь.
Расшифровка маркировки автоматических выключателей
Маркировка выключателей АВ, независимо от производителя и характеристик, осуществляется по единому принципу. Это позволяет подобрать необходимое изделие под соответствующие задачи. Наносится маркировка устойчивыми к истиранию красками и располагается на лицевой или боковой стороне устройства, чтобы была возможность изучения характеристик без извлечения из распределительного щита.
Логотип, название завода
Информация наносится в верхней части сравнительно большими символами над всеми остальными обозначениями. Это могут быть IEK, ABB, Schneider Electric и другие надписи, соответствующие названию компании, изготовившей выключатель.
Серия устройства
Буквенно-цифровое обозначение, необходимое для быстрой идентификации модели. Позволяет определить ценовую категорию автоматического выключателя и некоторые его характеристики.
Маркировка
Буквенное обозначение параметров, при которых произойдет размыкание цепи. В профессиональной среде маркировка более известна, как «время-токовые характеристики» (ВТХ). Представляет собой отношение величины протекающего через выключатель тока к номинальному (протекаемому в устройстве). Типы автоматических выключателей обозначаются буквами A, B, C, D, K, Z, где:
- Устройства класса А – подключаются к линиям, при постоянной работе которых нельзя допускать перегрузки. Например, цепи с включенными в них полупроводниковыми элементами.
- Автоматы классов B и C – подходят для установки в бытовых и административных зданиях.
- Модели класса D – применяются в основном на производственных объектах, где требуется обеспечить защиту установок, обладающих большими пусковыми токами, или электрических двигателей.
- Изделия класса K и Z – используются в составе электросети, имеющей особые эксплуатационные условия.
Токовая нагрузка
Номинальная токовая нагрузка располагается рядом с буквенной маркировкой (справа, пример – «C 25»), указывает на ток, при котором устройство продолжит свою работу без отключения. Значение справедливо для температуры окружающей среды в +30°С. При функционировании в иных температурных условиях, механизм расцепления может сработать на значениях, отличных от приведенных.
Максимальное напряжение
Значения указываются в вольтах и определяют максимальное напряжение, для работы с которым предназначено устройство. Тут приводится и тип напряжения, условно обозначающийся, как:
- «~» – для переменного напряжения. Рядом указывается дробное число, где первая цифра относится к однофазной сети, а вторая к трехфазной.
- «-» – для постоянного напряжения.
Максимальный ток короткого замыкания
Характеристика приводится в амперах, определяет отключающую способность устройства. Иными словами, она отражает ток короткого замыкания, при возникновении которого система обесточится, но сам АВ не выйдет из строя.
Класс токоограничения
Приводится в виде цифры, указывающей на время, по истечении которого сработает расцепитель в случае возникновении короткого замыкания в цепи:
- «1» – с момента появления сверхнагрузки до момента срабатывания расцепляющего устройства пройдет более 10 мс (маркировкой не отображается).
- «2» – 6-10 мс (приводится в виде цифры «2» в черном квадрате).
- «3» – 2,5-6 мс (приводится аналогично предыдущему классу).
Условно графическое изображение
Рисунок, на котором изображено расположение обоих расцепителей, наносится обычно слева от основной информации. Тут же указываются порядковые номера контактов, где:
- 1 – входной контакт.
- 2 – выходной контакт (на нагрузку).
Если речь идет об устройствах, предназначенных для работы с трехфазными сетями, входные контакты маркируются нечетными цифрами (1, 3, …), а выходные четными (2, 4, …). Некоторые модели дополнительно имеют обозначение места подключения нулевого рабочего проводника (обозначается как «N»). У моделей, предназначенных для работы с постоянным током, значки «+» и «-» указывают на места подключения соответствующих проводников.
Штрих-код
Автоматический токовый выключатель обязательно имеет на корпусе штрих-код. Обычно он наносится сбоку для удобства считывания лазерными сканерами, необходим для идентификации модели.
Индикатор устройства
Требуется для определения текущего состояния АВ. Обычно обесточенная цепь обозначается красным цветом или значком «0», а рабочее состояние – зеленым цветом, либо же символом “l”.
Как выбрать автоматический выключатель?
Выбор выключателя рассматриваемого типа всегда основывается на его характеристиках, которые должны соответствовать условиям дальнейшего использования. Важнейшими являются следующие критерии:
- Ток короткого замыкания - обычно подходят устройства на 3, 6 и 10 кА. Последний выбирается, если дом расположен недалеко от трансформаторной станции.
- Рабочий ток – подбирается по специальной таблице с учетом условий использования и характеристик кабеля.
- Ток срабатывания – подбирается под мощность потребителей.
- Производитель – рекомендуется выбирать модели не ниже средней ценовой категории от известных компаний, проверенных временем.