Виды автоматических выключателей

Правильно подобранный выключатель автоматического типа может спасти от пожара все здание, поскольку вовремя разъединит электрическую цепь. Ошибки при выборе ВА приводят к печальным последствиям. Рассмотрим виды автоматических выключателей, чтобы разобраться в их особенностях и подобрать подходящий для конкретного места эксплуатации.

Типы расцепителей автоматических выключателей

Автоматические выключатели (ВА) устанавливают на лестничных площадках в закрытых боксах (щитках), от которых организовывают подключение квартир и офисов. Иногда их дополнительно ставят внутри помещений, сразу после счетчика. Автоматы в электрической цепи срабатывают при перегрузке.

Например, если линия рассчитана на 2 кВт, а к ней подключается техника с мощностью 3-4 кВт, то проводка начнет перегреваться. В автоматическом выключателе предусмотрен расцепитель, который разъединяет цепь первее, чем провода успеют оплавиться. В противном случае произошел бы пожар.

Еще ВА реагируют на короткое замыкание, если проводник (фаза) где-то прикоснется оголенной частью к другому проводнику. В современных моделях бывают дополнительные режимы. Один из них — защита от токов утечки в электрической проводке, т.е. когда напряжение частично уходит на металлический корпус бытового прибора. Замыкания нет, но прикосновение к такому кожуху опасно. Автоматический выключатель вовремя “заметит” это и разомкнет цепь.

Внутри ВА используется несколько вариантов размыкания электроцепи. Рассмотрим как они устроены и работают.

Электромагнитный расцепитель

Состоит из катушки (соленоида) и подвижного бойка внутри. По обмотке катушки протекает ток, передающийся дальше на электрическую разводку по помещению. Когда величина тока превосходит номинальные значения в несколько раз, боек, под действием возросшего электромагнитного поля, начинает двигаться и давит на механизм расцепления.

В последнем предусмотрена механическая защелка, разрывающая контакт. Конструкция с электромагнитным расцепителем хорошо работает при мгновенном возрастании тока в момент короткого замыкания.

Тепловой расцепитель

Такой расцепитель состоит из двух соединенных пластин, пропускающих электричество. Но материал у них разный, а именно отличается коэффициент линейного расширения при нагреве. В результате повышения тепла одна сторона расширяется быстрее другой, что приводит к изгибанию элемента. За счет этого и происходит разрыв цепи.

Параметры расцепителя подбирают так, чтобы он начинал деформироваться, когда нагрузка на линию превышает максимальное значение на 20%. Чем выше нагрузка, тем быстрее сработает отключение. После остывания пластина выпрямляется и цепь восстанавливается.

Комбинированный расцепитель

Существуют модели, совмещающие оба типа расцепителей. Это наиболее эффективно, поскольку они одновременно отслеживают как параметры тока, так и температуру контактов.

Разница расцепителей

Рассмотрев варианты расцепителей можно заметить, что вариант с электромагнитной катушкой дает мгновенную отсечку, реагируя на сверхтоки, что эффективно при коротком замыкании. В случае тепловой версии все зависит от степени превышения номинального напряжения. Если она не слишком высокая, то оборудование еще продолжит работу какое-то время, но длительно нагружать линию таким образом не рекомендуется.

Полюсами в автоматических выключателях называют пару контактов, предназначенных для подключения одной отдельной цепи. В зависимости от количества полюсов, один автомат может работать с разным количеством отдельных линий и величиной напряжения.

Существуют следующие виды:

Однополюсные. Имеют две клеммы для подключения входа и выхода фазы. Устанавливаются в быту для защиты розеток или линий освещений. Используются только в сетях 220 В.

Двухполюсные. Оснащены двумя парами контактов и могут одновременно обслуживать две независимые линии (например розетку и освещение) или одну линию, но отключая сразу и фазу и ноль. Применяются лишь для сетей с напряжением 220 В. Включаются только вручную, выключаются вручную или автоматически.

Трехполюсные. За счет трех пар контактов подходят для трехфазных сетей. Применяются для подключения освещения в промышленных зданиях или подачи питания на электродвигатели станков и других установок. Отключаются вручную или автоматически.

Четырехполюсные. Тип выключателей бывает со встроенным расцепителем в одну, несколько или сразу во все фазы. Используются для трехфазных цепей переменного тока (подключение оборудования, сварочных аппаратов, машин и пр.).

.

ВА по пороговой силе тока (порогу чувствительности)

Изготовители выключателей закладывают на заводе в каждую модель свой порог чувствительности, обозначаемый буквой латинского алфавита.

В зависимости от этого есть более и менее чувствительные типы автоматических выключателей, срабатывающие при достижении:

• 6.3;
• 10;
• 16;
• 25;
• 32;
• 40;
• 50;
• 63;
• 100;
• 160 А.

Конечно, чем цифра меньше, тем чувствительность выше. Существуют версии с порогом 1000 и 2600 А, но они применяются только на сверхмощных станциях, поскольку в быту такая сила тока не используется.

РАСЧЕТ ПОРОГА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПРОИСХОДИТ ПО ФОРМУЛЕ:

Ватты=Вольтам х Амперы.

Поскольку в бытовой сети вольты известны (220 В), то несложно рассчитать допустимую нагрузку при каждом пороге чувствительности. Например у автомата 6.3 А номинал составит 1386 Вт. Если такая линия с автоматом будет проведена на кухонную розетку, то она “потянет” холодильник, кофемолку, миксер, мультиварку, микроволновку (если включать приборы по-отдельности). А вот мощный электрочайник 2 кВт приведет к срабатывания автомата.

Если нужно использовать кухонную технику одновременно, то понадобится более мощный автоматический выключатель, например на 25 или 32 А. Но его установка допустима при условии, что сечение заложенной проводки позволяет такие нагрузки.

Для расчета порога чувствительности ВА учитывают:

• сечение проводов;
• мощность подключаемых приборов;
• допустимую нагрузку на розетки и выключатели.

В зависимости от этого автоматы делятся на следующие категории.

Категория A

Является самой чувствительной. Имеет внутри электромагнитную катушку и тепловой расцепитель. Срабатывает при превышении номинала в 30%. Если мощность подключаемого потребителя в два раза больше номинальной, то время отключения составляет 0.05 с. Если такая нагрузка продолжается, но электромагнитный блок не сработал, задействуется тепловой прерыватель, которому понадобится 20-30 секунд, чтобы деформироваться и разорвать цепь.

Такие ВА очень чувствительны и использование их в квартире недопустимо, поскольку будут частые срабатывания. Оптимальная сфера применения — лаборатории, сервисные центры и другие помещения, где крайне важно защитить технику даже от небольших перегрузок.

Автоматы этой категории реагируют при превышении номинала в 200%, что делает их менее чувствительными. Электромагнитный расцепитель разрывает цепь за 0.015 с. Если он не справился со своей задачей, в дело вступает биметаллическая пластина.

У нее на нагрев и изгибание уйдет 4-5 секунд. Чаще всего такие ВА используют в бытовых сетях для подключения отдельных розеток и клавишных выключателей, связанных со светильниками. В этих линиях перегруз обычно небольшой и чувствительность категории В отлично с ним справляется.

Категория C

Для срабатывания механизма разъединения ток должен превысить максимальное значение нагрузки в 500% — только тогда электромагнитная катушка воздействует на боек. Тепловой расцепитель отреагирует за 1.5 с.

Чаще всего ВА категории С применяют на вводе в квартиру, подключая к ним не единичные розетки, а всю сеть, разделяя ее на ветви. Если в какой-то линии произойдет перегрузка, от отключится только она (например кухня или ванная), оставив напряжение в разводке по другим комнатам.

Категория D

Автоматы такой категории срабатывают при превышении нагрузки в 10 раз. Сперва возможность отключения цепи предоставляется электромагнитному устройству, а если оно не справится, то тепловой расцепитель выполнит свою задачу за 0.4 с. В качестве единственной защиты такой ВА не подойдет, поскольку проводка успеет чрезмерно разогреться и ее изоляция оплавится. Их используют в паре с автоматами других категорий в качестве подстраховки.

Монтируют устройства категории D обычно на вводе кабеля в здание. Если автоматические выключатели B и C не справятся со своей задачей, то при продолжении увеличения нагрузки цепь разорвет прибор категории D.

Еще актуально использовать ВА для запуска электродвигателей, компрессоров и других устройств, где присутствуют высокие пусковые токи. Поскольку они кратковременны, мгновенное обесточивание не требуется и автоматы с меньшей чувствительностью исключают ложные срабатывания.

Категория K и Z

Редкие типы ВА, применяемые только на промышленных предприятиях. Устройства категории К обладают внушительным разбросом величин реагирования у электромагнитной катушки и теплового прерывателя. Чтобы сработал соленоид, требуется нагрузка, превышающая предельную в 12 раз.

Если автомат установлен в сеть с постоянным напряжением, то порог реагирования поднимается до 18-кратного увеличения от номинала. Время отклика составляет 0.02 с. А вот тепловой расцепитель реагирует уже при превышении на 5%. Устанавливают ВА такого типа в трансформаторы, преобразователи и другое оборудование, где возникает реактивная индуктивная нагрузка.

Категория Z обладает меньшим разбросом значений. В случае переменного тока разъединение наступает при превышении номинала в 2 раза. Если по цепи течет постоянный ток, то лимит поднимается до 4.5 раз. Устройства категории Z необходимы для специфичных электроприборов и защиты электронных микросхем.

Автоматы по времени срабатывания

В зависимости от скорости реакции на превышение допустимой нагрузки ВА делятся на:

• быстродействующие — время срабатывания 0.005 с;
• селективные — 0.02 с;
• нормальные — около 0.1 с.

ВА по степени чувствительности к срабатыванию отключения

От чувствительности зависит, при каком перегрузе отреагирует автомат. В самых распространенных версиях порог составляет 140%. При этом значении устройство будет пропускать ток по цепи. Если напряжение превысит 1.5 раз, то задействуется быстрый расцепитель — электромагнитный.

Когда увеличение нагрузки наступает не сразу, а нарастает постепенно, в дело вступает тепловой расцепитель, но процесс может растянуться от нескольких минут до нескольких часов. Здесь все зависит от режима работы подключенной техники (например ТЭН духовки с термореле периодически выключается, поэтому нагрузка возрастает и падает) и температуры окружающего воздуха (биметаллическая пластина будет дополнительно охлаждаться, если в помещении прохладно).

Автоматические выключатели по конструкции

Еще одно отличие в видах ВА заключается в конструкции и сказывается на размерах корпуса и возможном месте установки. В продаже встречаются три типа.

Модульные выключатели

Это компактные версии, корпус которых отлит из диэлектрического материала, защищающего пользователя от поражения электрическим током. Имеют разборный кожух и монтируются ВА на DIN-рейку в щитке. В верхней и нижней частях предусмотрены отверстия под клеммы. Управление осуществляется рычагом на фронтальной панели, где верхнее положение — “включено”, а нижнее — ” разомкнуто”. Оптимальное место эксплуатации — квартиры, дома, офисные помещения, щитовые в подъездах.

Литые автоматы

Свое название получили из-за цельного, отлитого из огнестойкого пластика корпуса, что дает улучшенную защиту. Кожух неразборный. Внешне похожи на модульные, но обладают повышенными характеристиками, а это разрешает их применять в мастерских и на производстве для защиты проводки и оборудования. Отдельные версии выдерживают нагрузку в 250, 1000 или 3200 А. Модели бывают трехполюсные и четырехполюсные.

Силовые воздушные выключатели

Это самый крупный тип ВА, поскольку у них используется металлический корпус  с открытым исполнением. Форм-фактор обеспечивает визуальный контроль контактов и улучшенное воздушное охлаждение. Автоматы применяются на производствах для подключения трансформаторов, генераторов и других мощных установок, поскольку рассчитаны на токи до 6300 А, а отключение наступает при 13500 А.

Маркировка автоматических выключателей

Все важные технические характеристики автоматических выключателей наносятся на лицевую сторону устройства. Поскольку она очень узкая, то применяются сокращения и условные обозначения, содействующие компактности обильной информации. Перед покупкой нужно разобраться в значении символов, чтобы правильно выбрать автомат для конкретной цепи.

На лицевой стороне указываются:

• Серия устройства, используемая для внутреннего учета производителя.
• Логотип компании, выпускающей продукцию.
• Характеристика по току и времени срабатывания в виде категории (A, B. C, D, K, Z). На бытовых версиях чаще всего можно увидеть С или В.
• После буквы указывается рабочий номинал. Это величина тока, прописываемая в амперах, при которой ВА не будет размыкать цепь. Расчет предельной нагрузки происходит по формуле с участием вольт и ватт.
• Рядом всегда прописывается, для какого напряжение разработан автоматический выключатель. Обычно это 220-230 В или 380-400 В. Есть универсальные типы, которые можно использовать в обеих сетях. Значок волнистой или прямой линии сообщает о характеристиках напряжения — переменное или постоянное.
• Еще один показатель — ток отключения. Под ним подразумевается величина, среагировав на которую устройство не сгорит само. Например, у ВА с рабочим параметром 6 А, ток отключения достигает 6000 А. Если произойдет короткое замыкание, превышающее номинал в 1000 раз, автомат защитит цепь и сам останется цел. Устранив замыкание и установив рычаг в верхнее положение, можно восстановить электроснабжение в здании.
• Обязательно указывается класс токоограничения. Под ним подразумевается ограничение по продолжительности короткого замыкания.

Вот пример на картинке, где искать те или иные обозначения на корпусе ВА.

Сбоку на корпусе наносится менее важная информация, которую можно считать, демонтировав устройство из щитка. Например, производители указывают на автоматических выключателях артикулы, чтобы покупатели могли быстрее найти в каталоге аналогичную модель, когда требуется замена ВА на точно такой же.

Если товар прошел испытания в независимых лабораториях, то значки полученных сертификатов тоже выносятся на корпус. Это важно для сдачи объекта, выполненного по конкретному проекту, чтобы его приняли контролирующие органы.