Проектируя систему новую электроснабжения или реконструируя старую, многие задаются вопросом: а что лучше выбрать? На первый взгляд, любой ответ будет правильным, ведь у обоих коммутационных аппаратов есть свои неоспоримые преимущества.
Однако у них также есть и свои недостатки. Поэтому однозначно на этот вопрос ответить никто не сможет. Всё дело в деталях! А вот с этим нужно разобраться подробнее.
Устройство низковольтного предохранителя
Разумеется, что перед тем, как начать рассуждать о достоинствах и недостатках любого коммутационного аппарата, сначала следует разобраться в особенностях конструкции каждого.
Так как конструкция предохранителя довольно простая, да ещё не претерпела особых изменений с XIX века, то начать следует именно с неё.
Принципиальных отличий в конструкции высоковольтного и низковольтного предохранителей нет!
Итак, основным элементом в предохранителе является плавкий элемент. Обычно он изготавливается из медной калиброванной пластины или проволоки. Этот элемент спроектирован так, что при увеличении силы тока до определённого значения, он просто перегорает, тем самым разрывая электрическую цепь.
Для гашения электрической дуги, которая может возникнуть при разрыве цепи, плавкий элемент окружён песком. Ну а чтобы песок не высыпался, а также для того, чтобы в песок не попали посторонние вещества, плавкий элемент и песок помещают в закрытый керамический или стеклянный корпус.
Нужно отметить, что плавкая вставка — это только часть предохранителя, причём сменная одноразовая часть. Ведь для надёжного удержания плавкой вставки и обеспечения контакта с токоведущей частью предназначены губки (держатели), а для изоляции, соответственно, нужны изоляторы.
Конструктивные особенности высоковольтных предохранителей
Разумеется, что высоковольтные предохранители должны иметь несколько большие размеры, чем их низковольтные коллеги. Ведь чем выше напряжение, тем, соответственно, должен быть больше и размер изолятора.
Кроме того, высоковольтные предохранители часто рассчитаны на большие токи, и это также отражается на их конструкции.
Внутри стеклянного или фарфорового патрона параллельно друг другу размещаются несколько медных плавких вставок. Если предохранитель рассчитан на ток меньше 7,5 А, то вставки наматывают на керамический сердечник, для лучшей теплоотдачи.
Внимательный читатель наверняка уже обратил внимание на оловянные шарики, наплавленные на плавкие элементы как высоковольтного, так и низковольтного предохранителей. Такая особенность конструкции необходима для снижения времени, требующегося для плавления плавкой вставки.
Это происходит за счёт возникновения металлургического эффекта — явления, когда расплавление оловянного шарика вызывает растворение медной проволоки. В свою очередь, это вызывает локальное повышение температуры, приводящее к перегоранию плавкого элемента.
Индикаторы
Также внимательный читатель, вероятно, уже обратил внимание на наличие в конструкции предохранителя для внутренней установки сигнализатора срабатывания.
Как уже понятно из названия, указатель предназначен для визуального определения срабатывания плавкой вставки. Это позволяет сэкономить время при определении причины отсутствия напряжения.
Устройство автоматического выключателя
Разумеется, что прогресс не стоит на месте, а значит, инженеры будут стараться постоянно улучшить конструкцию различных коммутационных аппаратов, тем самым повышая удобство, и главное, безопасность человека при эксплуатации любой электроустановки.
Автоматический выключатель, как раз и стал таким коммутационным аппаратом, предназначенным для защиты электропроводки от различных повреждений, которые могут произойти при коротких замыканиях или при перегрузке.
Из рисунка понятно, что свои защитные функции автомат, как ещё называют этот выключатель для краткости, выполняет благодаря наличию в конструкции двух расцепителей, то есть специальных механизмов, предназначенных для размыкания электрической цепи. Нужно отметить, что здесь также прогресс не стоит на месте и уже, кроме тепловых и электромагнитных, разработаны термомагнитные, микропроцессорные и электронные расцепители.
Конечно, чем сложнее конструкция, тем выше стоимость данного коммутационного аппарата. Поэтому цены на автоматические выключатели с микропроцессорными, электронными и термомагнитными расцепителями весьма высоки и такие автоматы применяются, как правило, на производстве. Наиболее эффективными с экономической точки зрения для обычного потребителя являются автоматы с тепловым и электромагнитным расцепителями.
Конструкция электромагнитного расцепителя
Рассмотрим устройство электромагнитного расцепителя более подробно. Конструкция предполагает наличие катушки из изолированного провода со стальным сердечником. Как видно из рисунка, данный сердечник соединяется с механизмом взвода и расцепления.
Если сила тока, протекающего через автомат, будет превышать значение уставки, то образующееся в катушке магнитное поле, воздействуя на сердечник катушки, приведёт к срабатыванию механизма расцепления и, соответственно, к отключению подачи напряжения.
Конструкция теплового расцепителя
Если электромагнитный расцепитель по каким-либо причинам не сработал, его подстрахует тепловой расцепитель. Кроме того, тепловой расцепитель отключит автоматический выключатель, если перегрузка будет длительной, но всё же недостаточной для срабатывания электромагнитного расцепителя.
Принцип работы теплового расцепителя основан на прохождении электрического тока по проводнику, который опоясывает пластину, состоящую из двух соединённых вместе металлов с разными коэффициентами теплового расширения — биметаллическую пластину. Она изменяет свою форму при нагреве, когда по ней и по проводу проходит электрический ток, тем самым воздействуя на контактную систему автоматического выключателя.
Преимущества автоматического выключателя
После того как мы разобрались с особенностью конструкции автоматов и предохранителей, самое время перейти к рассмотрению преимуществ и недостатков этих коммутационных аппаратов. Ведь правильный выбор как раз и зависит от этого!
Возможность одновременного отключения
Это несомненное преимущество автоматов перед предохранителями. Ведь предохранитель, при возникновении короткого замыкания, конечно, перегорит, но таким образом он сможет защитить только одну фазу.
А как же быть, если подключён трёхфазный двигатель? Ведь вместо защиты, мы получаем потенциально опасный режим работы электродвигателя, при котором две остальные фазы будут в работе.
Разумеется, что если предохранители установлены на фазном и нулевом проводниках, то это крайне опасная ситуация. Допустим, что каким-то образом был нарушен контакт в предохранителе, защищающим нулевой рабочий проводник. Что произойдёт? Электроприборы не будут работать, но электричество по фазному проводу к ним будет приходить.
Поэтому установку в нулевом рабочем проводе предохранителей запрещает пункт 3.1.17 ПУЭ
Главное – безопасность!
Применение предохранителей требует наличия высококвалифицированного персонала. Если попытаться пренебречь этим правилом, поиск повреждения и замена плавкой вставки могут обернуться серьёзными неприятностями.
Допустим, что предохранитель сработал, значит, на защищаемом участке электрической цепи есть короткое замыкание. Следовательно, пока причина короткого замыкания не будет точно выявлена и устранена, производить замену плавкой вставки не имеет смысла.
В противном случае при включении рубильника будет небольшой фейерверк, со всеми вытекающими последствиями.
Преимущества предохранителей
Справедливости ради следует отметить преимущества предохранителей. Если попробовать их все перечесть, то получится весьма значительный результат.
Стоимость
Разумеется, что эти коммутационные аппараты конструктивно намного проще, чем автоматические выключатели, а значит — они дешевле.
Отключающая способность
Другая сильная сторона предохранителей — высокая отключающая способность. Ведь если просто сравнить технические характеристики автоматов и предохранителей, то можно прийти к выводу: простой предохранитель типоразмера 00С превосходит автомат во много раз.
При этом дело не в какой-то конкретной модели, нет, результаты будут примерно одинаковыми и для аналогичной продукции других производителей.
Корпус
Из какого материала изготавливают корпуса автоматов? Разумеется, что из пластика, который, как нам известно, не отличается высокой механической или термической стойкостью.
В этом плане фарфоровые или стеклянные корпуса плавких вставок предохранителей явно выигрывают как по термической, так и по механической прочности. Это факт, и спорить с ним бесполезно.
Надёжность
Ещё одна сильная сторона конструкции любого предохранителя — надёжность разрыва электрической цепи. Что произойдёт при многократном отключении значительной нагрузки автоматическим выключателем? Да ничего хорошего, ведь в итоге продукты гашения электрической дуги приведут к залипанию контактов автомата. То есть автомат перестанет выполнять свою защитную функцию.
Другое дело – предохранитель. Здесь залипания контактов не может быть в принципе. Ведь после того, как перегорел плавкий элемент, никакой возможности самостоятельного восстановления контакта нет. Плавкая вставка одноразовая и подлежит замене.
Видимый разрыв
Наконец, одно из самых значительных преимуществ предохранителей — видимый разрыв электрической цепи. Плавкая вставка перегорела, значит, её вынимаем из держателя, тем самым создавая надёжный и видимый разрыв электрической цепи.
Автоматический выключатель – это совсем другое дело. Ведь по положению рычага включения просто невозможно гарантированно определить, отошёл ли подвижный контакт от неподвижного контакта, или не отошёл. Корпус автомата, как правило, выполнен из непрозрачного пластика, поэтому определять отсутствие напряжения приходится при помощи указателей напряжения или специальных приборов.
Заключение
Как мы видим, сильные и слабые стороны есть как у автоматических выключателей, так и у предохранителей. Выбор, как говорится, за покупателем. Но, перед тем как выбрать, нужно учесть все факторы, которые были перечислены выше.
Автор статьи — Илья Корчагин