Основной задачей автоматических выключателей является обеспечение защиты электрических цепей и оборудования от аварийных режимов (перегрузки сети, токов короткого замыкания).
В независимости от вида автоматических выключателей, главная их функция остается неизменной, меняются только типы исполнений, конструктивные решения, электрические и временные характеристики, вспомогательные функции. Но в основе любого автоматического выключателя лежит тепловая и электромагнитная защиты.
Тепловая защита
Тепловой расцепитель обеспечивает защиту от перегрузок. В условиях превышения номинального тока теплочувствительная биметаллическая пластина нагревается и выгибается, тем самым приводя в действие механизм расцепления.
Электромагнитная защита
В электромагнитном расцепителе при мгновенном возрастании электрического тока, происходящим при коротком замыкании, сердечник втягивается в катушку соленоида, преодолевая сопротивление пружины и давит на спусковой механизм расцепления, в следствии чего контакты автомата размыкаются обесточивая сеть.
При размыкании контактов автомата образуется электрическая дуга, температура которой может доходить до 3000 градусов. Это может вызвать оплавление и разрушение контактов. Поэтому для защиты от разрушительного воздействия в автоматах предусмотрена дугогасительная камера, представляющая собой решетку из набора металлических пластин, которые изолированы друг от друга. Дуга, возникающая в момент размыкания контактов, направляется в дугогасительную камеру, где она распадается на мелкие части, остывает и гаснет.
Принцип работы автоматического выключателя
Принцип действия автоматического выключателя довольно прост. В штатном режиме, когда работа всего электрооборудования и электропроводки протекает нормально, автомат пропускает через себя электрический ток. В случае же аварийной ситуации, когда ток превышает номинальные значения, срабатывает автоматический выключатель и размыкает цепь.
Протекание тока через автомат происходит следующим образом - напряжение подается на верхнюю клемму автоматического выключателя, соединенную с неподвижным контактом. С неподвижного контакта ток проходит на подвижный контакт, далее через гибкий проводник подается на катушку соленоида, после катушки по гибкому проводнику на биметаллическую пластину теплового расцепителя, от него на нижнюю винтовую клемму и далее в цепь подключенной нагрузки.
Хотя в большинстве современных автоматических выключателях не важно, на какую клемму ( верхнюю или нижнюю) заводить питающий провод. Об этом говорят и сами производители.
Основные характеристики автоматических выключателей
К основным характеристикам, на которые необходимо обращать внимание при выборе, можно отнести:
· Количество полюсов
· Рабочее напряжение
· Класс токоограничения
· Номинальный ток
· Отключающая способность (ток короткого замыкания)
· Время-токовая характеристика
Количество полюсов
Я думаю, с этим параметром все понятно. В случае однофазной цепи устанавливаются автомат однополюсной или двухполюсной. Для трехфазных цепей применяют трех и четырехполюсные автоматы.
Единственное, что здесь можно отметить, что конструктивно двух и четырехполюсные автоматы могут быть выполнены с защитой всех полюсов, либо только фазных.
Рабочее напряжение
Следующий параметр — рабочее напряжение автомата. Этот параметр должен быть равным или больше номинального напряжения сети.
Класс токоограничения
Данный параметр указывает на время гашения дуги, или если говорить более развернуто, время от момента начала размыкания силовых контактов автоматического выключателя до момента полного гашения электрической дуги в дугогасительной камере.
Современные выключатели имеют третий класс, то есть дуга в них гасится за 3-5 миллисекунд.
Номинальный ток (In)
Этот параметр показывает значение допустимого тока автомата, при превышении которого он отключится и разомкнет цепь. Номинальный ток автомата выбирается в зависимости от сечения кабеля и мощности потребителей.
Например, нам надо подобрать автоматический выключатель для комнаты. Для начала определим общую суммарную мощность. Для этого необходимо суммировать мощность всех электроприборов, которые находятся в комнате. Предположим, общая мощность составляет 4000 Вт. Далее рассчитаем силу тока по формуле:
I = P/U
где Р — суммарная мощность всех электроприборов, Вт; U — напряжение сети.
В нашем случае, разделив 4000 на 220 получим 18,18 А. Зная величину тока, подбираем сечение провода. Для 18,18 А, выбираем сечение провода 2,5 кв.мм. Для данного сечения подбираем ближайшее значение номинального тока автомата и округляем в меньшую сторону. Значение номинального тока автомата будет составлять 16 А.
Отключающая способность
Данная характеристика показывает величину максимального тока, которую может выдержать автомат без последствий, то есть подвижные контакты автомата не приварятся к неподвижным в следствии возникновения и гашения дуги при размыкании.
Чем выше будет отключающая способность автомата, тем больше вероятность, что он прослужит дольше, но при этом и цена будет выше, причем иногда значительно.
Необходимость использования автоматического выключателя, с тем или иным максимальным током срабатывания, зависит от места подключения их в цепи по отношению к источнику электроэнергии, протяженности трассы, качества поставляемой электроэнергии. Вообще, при выборе данной характеристики автомата, руководствуются расчетными токами короткого замыкания.
У нас, в жилых помещениях используются автоматы с током срабатывания 4,5 или 6 кА, хотя, насколько мне известно, в Европе запрещено использование автоматических выключателей с отключающей способностью менее 6 кА.
Время-токовые характеристики отключения
Этот параметр показывает, за какой промежуток времени автомат отключится при прохождении через него тока, превышающего номинальный ток.
Существует несколько типов время-токовых характеристик, в зависимости от назначения.
На практике распространение получили только три типа – B, C, D.
· Тип B (кратковременное увеличение тока в 3-5 раз от номинального) применяются для защиты потребителей с преимущественно активной нагрузкой (цепи освещения, обогреватели, печи). Применяются в основном в квартирах и жилых помещениях.
· Тип C (кратковременное увеличение тока в 5-10 раз от номинального) наиболее широко применяемые. Предназначены для защиты цепей установок с небольшими пусковыми токами — розетки, холодильники, кондиционеры, газоразрядные лампы.
· Тип D (кратковременное увеличение тока в 10-50 раз от номинального) применяются в основном для защиты электродвигателей с частым запуском и большим пусковым током. Используются чаще всего на промышленных производствах.
Остальные типы характеристик можно не рассматривать, так как применяются они очень редко и в продаже их найти проблематично.
В завершении статьи хотел бы сказать, что автоматический выключатель устройство хоть и простое, но очень важное, поэтому выбор автоматического выключателя — дело ответственное, так как в случае возникновения аварийной ситуации правильно выбранный автоматический выключатель защищает не только имущество, электрооборудование, но и вас.