В начале эпохи электричества защита линий осуществлялась при помощи предохранителей. Это простые и дешёвые, но одноразовые аппараты.
Сейчас повсеместно эти приспособления заменяются многоразовыми автоматами. Устройство автоматического выключателя обеспечивает более надёжную защиту и позволяет возвращать их в рабочее состояние без замены.
Назначение автомата
Основная функция автоматического выключателя - это защита электропроводки от перегрева, обусловленного тем, что по токопроводящей жиле протекает ток, превышающий предельно допустимые значения для данного сечения провода.
При этом кабель начинает перегреваться, что приводит к разрушению изоляции. Такая ситуация может быть вызвана двумя причинами - перегрузкой и коротким замыканием.
Как правило, перегрузка линии происходит при подключении к сети большого количества электроприборов большой мощности. При этом общий ток потребления этих аппаратов больше номинального тока кабеля.
Работа в таком режиме допускается только кратковременно, поэтому отключение производится при помощи тепловой защиты, время срабатывания которой обратно-пропорционально току линии.
Кроме слишком большой суммарной мощности аппаратов, причиной этого явления может быть неисправность электродвигателя или повреждение изоляции между фазой и заземлённым корпусом.
Более опасным является режим короткого замыкания. В этом случае происходит замыкание между собой фазного и нулевого проводов или фазы и зазёмлённой конструкции.
При этом сила тока ограничивается только сопротивлением линии и появляющийся при этом сверхток может привести к расплавлению токопроводящих жил.
Отключение питания при КЗ осуществляется максимальной защитой или электромагнитным расцепителем.
Из чего состоит автоматический выключатель
Внутреннее устройство этого аппарата определяется принципом работы автоматического выключателя.
Он состоит из следующих основных элементов:
- Корпус. Выполнен из негорючего пластика, на передней панели нанесена маркировка устройства с указанием модели и параметров устройства.
- Контактная группа. Состоит из подвижного и неподвижного контактов.
- Механизм отключения. Предназначен для ручного включения или отключения автомата, а так же для аварийного отключения питания.
- Биметаллическая пластина. Является основным элементом тепловой защиты.
- Катушка электромагнита. Используется для отключения питания при коротком замыкании.
- Дугогасительная камера. Служит для разрушения электрической дуги, возникающей при отключении прибора под нагрузкой.
- Клеммы. Предназначены для подключения к автомату проводов и кабелей.
Основные рабочие органы
В конструкции автомата можно отметить несколько элементов, определяющих его параметры и влияющий на надёжность защиты.
Контактная группа
Состоит из двух контактов для каждого полюса автомата. Изготовлены из меди, обладающей минимальным электрическим сопротивлением и достаточной механической прочностью.
Для предотвращения залипания и выгорания в месте соприкосновения на контакты припаиваются серебряные пластинки. Величина контактов определяет максимальный ток размыкания и номинальный ток аппарата.
Тепловая защита (биметаллическая пластина)
При длительном протекании тока, величина которого превышает номинальный для данной линии, провод начинает перегреваться вплоть до плавления изоляции.
Для предотвращения аварии и отключения защиты используется тепловая защита, главной частью которой является биметаллическая пластина, изготовленная из двух слоёв металла с различным коэффициентом теплового расширения.
При прохождении через автоматический выключатель повышенного тока пластина нагревается и, за счёт неравномерного увеличения длины слоёв, изгибается.
При этом она нажимает на механизм отключения, что приводит к срабатыванию защиты. Этот процесс происходит тем быстрее, чем больше сила тока, протекающего по линии.
Максимальный расцепитель (электромагнитный)
Этот элемент предназначен для отключения автомата при коротком замыкании. Рабочей частью этого узла является электромагнит с подвижным подпружиненным сердечником.
При увеличении тока выше уставки электромагнитного расцепителя сила притяжения катушки становится больше силы отталкивания пружины и сердечник втягивается в соленоид.
При этом он нажимает на механизм отключения, что приводит к размыканию контактов и выключению автомата. Время срабатывания максимальной защиты не более 4мс.
Дугогасительная камера
Ток в сети при отключении не может прекратиться мгновенно, поэтому при разрыве контактов появляется электрическая дуга. Она может расплавить контакты и привести к выгоранию автомата.
Поэтому для её разрушения во всех автоматических выключателях контактная группа находится внутри дугогасительной камеры.
Эта камера состоит из нескольких стальных пластин, разделённых воздушным промежутком. Благодаря специальной форме элементов электрическая дуга разделяется пластинами на короткие отрезки, которые гаснут, не причиняя вреда автомату.
Информация! В многополюсном автоматическом выключателе для каждого полюса используется отдельная дугогасящая камера.
Почему клеммы не делают из стали
На самом деле это не совсем так. Прижимные элементы клемм изготавливают именно из стали.
Этот материал отличается большей прочностью и обеспечивает надёжное прижатие проводов к контактным площадкам. Из меди изготавливают детали, которые служат для передачи электрического тока к контактам и защитным элементам.
Причина выбора именно этого материала заключается в том, что медь имеет высокую проводимость и меньше нагревается при работе, чем сталь.
Дополнительный нагрев нарушает температурный режим аппарата и может привести к ложному срабатыванию тепловой защиты.
Медь при этом покрывается тонким слоем олова для того, чтобы предотвратить гальванический эффект при подключении алюминиевых проводов.
