Распространенные серии автоматических выключателей
Серия автоматического выключателя определяет эксплуатационные характеристики. Традиционно в промышленных и бытовых электроустановках принято использовать устройства 4 серий:
- АЕ;
- АП;
- АВМ;
- ВА.
Серия АЕ
Применяются в электроустановках напряжением до 660 В переменного тока. Рабочая частота аппаратов защиты серии АЕ составляет стандартные 50-60 Гц. Предназначены для эксплуатации в промышленных и бытовых условиях. Внешне имеют черный карболитовый корпус. Серия отличается надежностью. Многие выключатели АЕ до сих пор исправно служат с советских времен.
Выключатель-автомат малогабаритный АЕ 2046М
Серия АП
Данные приборы защиты в среде электромонтеров имеют неформальное название «апэшка». Их отличает нестандартный внешний вид. Вместо привычного рычага имеются две кнопки. Черная или серая — включает автомат, красная — выключает.
Серия АП подходит для защиты сетей переменного тока с напряжением до 550 В. Данная модель допускает многократное переключение в течение дня. Поэтому ее часто применяют в качестве обыкновенного выключателя для света или двигателя вытяжки.
Серия АВМ
Мощные автоматические выключатели, рассчитанные на работу в силовых электроустановках с номинальными токами до 2 кА. АВМ применяется в сетях напряжением до 500 В. Допустимо использование в цепях постоянного тока напряжением до 440 В.
Серия ВА
Автоматические выключатели воздушного исполнения. Позволяют подключить потребитель с током до 6,3 кА. Основные области применения — промышленные объекты. Рабочее напряжение составляет 660 В переменного тока.
Зачем нужны автоматические выключатели
Автоматические выключатели Существует множество причин, по которым ток в сети может превысить нормальные показатели. В основном это происходит из-за чрезмерной нагрузки, когда суммарная мощность подключенных приборов превышает величину, которую может выдержать сечение кабеля. В этом случае автомат выключается не сразу, а только после того как температура провода достигнет установленного уровня.
Если в сети происходит короткое замыкание, это приводит к многократному увеличению мощности тока в мгновение, поэтому автоматический выключатель сразу реагирует на ситуацию и блокирует подачу электроэнергии.
Обозначения и маркировка
Защитные устройства обладают техническими параметрами, нанесенными на лицевой панели прибора.
Кроме типа автомата на нем указываются:
- номинальное напряжение – определяется производителем;
- самая высокая величина тока, посредством которой автомат сохраняет работоспособность;
- номинальный ток расцепителя – при увеличении тока в электросети определенный период времени не будет происходить срабатывание автомата;
- период времени, в течение которого произойдет отключение;
- предельный ток срабатывания – это показатель тока короткого замыкания, при котором прибор сохраняет свою работоспособность.
Кроме этого изготовитель данного устройства определяет величину по току срабатывания. Если показатель превышает такое значение, происходит моментальное обесточивание цепи. Также указывается завод – изготовитель, который произвел данный прибор.
Электродинамические усилия в электрических аппаратах
Если эксплуатация электрического аппарата протекает в оптимальном режиме, электродинамические силы очень малы и не создают никаких трудностей для бесперебойной работы оборудования.
При возникновении короткого замыкания, такие силы могут привести к серьезным поломкам электрических устройств.
Для того чтобы избежать таких ситуаций, необходимо провести расчет аппарата или же отдельных его узлов, на электродинамическую устойчивость.
Потребность в таком расчете вызвана еще одной причиной. Дело в том, что реализация новых технических решений по минимизации элементов оборудования приводит к тому, что токопроводящие линии находятся в непосредственной близости друг от друга, что повышает риск возникновения короткого замыкания.
Установка автоматов защиты
Автоматы защиты в электрических цепях представляют собой устройства, автоматически выключающие электропитание путём размыкания контактов. Контакты размыкаются при коротком замыкании, превышении токовой нагрузки сверх расчётной и при появлении ненормированных токов утечки в сети. Автоматы защиты служат также в качестве выключателя для ручного размыкания сети. В свою очередь, автоматы защиты делятся на следующие группы:
модульные плавкие предохранители (разового использования);
модульные плавкие предохранители
электромеханические устройства (многоразового использования), реагирующие на токи выше тока срабатывания и на нагрев проводов вследствие превышения номинальных токов нагрузки, пришедшие на смену плавким предохранителям.
модульные автоматические выключатели
появившиеся относительно недавно устройства защитного отключения (УЗО), реагирующие на появление тока утечки, которого в нормальной сети быть не должно. Используются для защиты людей, попавших под угрозу поражения электрическим током, а также для защиты от риска возникновения пожара при нарушении изоляции проводов и контактов;
устройство защитного отключения
В последнее время появились также комбинированные приборы, совмещающие автомат защиты и УЗО, так называемые диффавтоматы.
диффавтомат — устройство защиты
В данной статье мы рассмотрим автоматы защиты, особенности их устройства, выбора и монтажа.
Зачем нужны автоматические выключатели
Автоматические выключатели
Существует множество причин, по которым ток в сети может превысить нормальные показатели. В основном это происходит из-за чрезмерной нагрузки, когда суммарная мощность подключенных приборов превышает величину, которую может выдержать сечение кабеля. В этом случае автомат выключается не сразу, а только после того как температура провода достигнет установленного уровня.
Если в сети происходит короткое замыкание, это приводит к многократному увеличению мощности тока в мгновение, поэтому автоматический выключатель сразу реагирует на ситуацию и блокирует подачу электроэнергии.
Из чего состоит автомат?
Обычный автомат состоит из следующих элементов:
- Ручка взвода. С помощью неё можно произвести включение автомата после его срабатывания или же отключить, чтобы обесточить цепь.
- Механизм включения.
- Контакты. Обеспечивают соединение и разрыв цепи.
- Клеммы. Подключаются к защищаемой сети.
- Механизм, срабатывающий по условию. Например, биметаллическая тепловая пластина.
- Во многих моделях может присутствовать регулировочный винт, для корректировки номинального значения силы тока.
- Дугогасительный механизм. Присутствует на каждом из полюсов прибора. Представляет собой небольшую камеру, в которой размещены омедненные пластины. На них дуга гасится и сходит на нет.
Виды и типы автоматических выключателей
Все наши электрические сети и цепи, а также бытовые электроприборы и электрооборудование надежно защищены автоматическими выключателями. Их главная задача — это в нужный момент обесточить электрическую цепь, т.е. отключить подачу электрического тока. Автомат (АВ) срабатывает, т.е. отключается, в случаях короткого замыкания и перегрузки в сети (нагрев проводов). Для различных электрических цепей существуют и различные виды и типы автоматических выключателей .
Виды автоматических выключателей (АВ)
• Все автоматы можно разделить на выключатели переменного тока, постоянного тока и универсальные, работающие при любом электрическом токе в сети.
• По своей конструкции АВ бывают: воздушные, модульные, а также в литом корпусе.
• Автоматические выключатели подразделяются по показателю номинального тока.
• Также еще одно различие — это номинальное напряжение. В большинстве случаев АВ работают в сетях с напряжением 220 или 380 Вольт.
• Электрические автоматы бывают токоограничивающие и нетокоограничивающие. Токоограничивающий автоматический выключатель — это выключатель с чрезвычайно малым временем отключения, в течение которого ток короткого замыкания не успевает достичь своего максимального значения.
• Все модели электровыключателей классифицируются по количеству полюсов. Они делятся на однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные автоматы.
• АВ подразделяются по виду расцепителей — максимальный расцепитель тока, независимый расцепитель, минимальный или нулевой расцепитель напряжения.
• По скорости срабатывания. Выделяют быстродействующие, нормальные и селективные автоматы. Бывают с выдержкой времени, без нее, независимой или обратно зависимой от тока выдержкой времени срабатывания. Характеристики могут сочетаться.
• Отличаются АВ и по степени защиты от окружающей среды — IP, механических воздействий, токопроводимости материала. По виду привода — ручной, двигатель, пружина.
• Также автоматы различают по наличию свободных контактов и способу присоединения проводников.
Типы автоматических выключателей
Что означает тип электрического автомата? Автоматические выключатели содержат внутри себя два вида размыкателей – тепловой и магнитный.
Магнитный быстродействующий размыкатель предназначен для защиты при коротком замыкании. Срабатывание размыкателя может происходить за время от 0,005 до нескольких секунд.
Тепловой размыкатель значительно медленнее, предназначен для защиты от перегрузки. Работает с помощью биметаллической пластины, нагревающейся при перегрузке цепи. Время срабатывания от нескольких секунд до минут.
Совместная характеристика срабатывания зависит от вида подключаемой нагрузки.
Существует несколько типов отключения АВ. Их еще называют — типы время-токовых характеристик отключения. Они обозначаются так — A, B, C, D, K, Z.
• A – применяется для размыкания цепей с большой длинной электропроводки, служит хорошей защитой для полупроводниковых устройств. Срабатывают при 2-3 номинальных токах.
• B – для осветительной сети общего назначения. Срабатывают при 3-5 номинальных токах.
• C – осветительные цепи, электроустановки с умеренными пусковыми токами. Это могут быть двигатели, трансформаторы. Перегрузочная способность магнитного размыкателя выше, чем у выключателей типа B. Срабатывают при 5-10 номинальных токах.
• D – применяются в цепях с активно-индуктивной нагрузкой. Для электродвигателей с большими пусковыми токами, например. При 10-20 номинальных токах.
• K – индуктивные нагрузки.
• Z – для электронных устройств.
Данные о срабатывании выключателей типов K, Z лучше смотреть в таблицах конкретно по каждому производителю.
Параметры автоматических выключателей
Характеристики автоматических выключателей – это еще один показатель, по которому они отличаются друг от друга
В первую очередь мастера обращают внимание, насколько защитное оборудование чувствительно к перепадам тока. Достаточно посмотреть соответствующую маркировку, чтобы понять, как устройство будет реагировать на возрастание силы тока
Одни сразу отключают доступ к питанию, в то время как другие срабатывают с задержкой.
В зависимости от чувствительности меняется и маркировка:
- А. Самые чувствительные и эффективные устройства, которые мгновенно отключают электроснабжение, как только фиксируется повышенная нагрузка. Их не используют в бытовых сетях. Основной сферой применения являются цепи, обеспечивающие питанием высокоточное оборудование.
- В. Когда фиксируется превышение током номинального значения силы, автомат отключает питание с небольшой задержкой. В преимущественном большинстве случаев сферой применения этих приборов являются линии, в которые подключается дорогая бытовая техника.
- С. Наиболее популярный вариант автоматов для бытового применения. Когда таким оборудованием регистрируется превышение силы тока, они не сразу отключают электропитание, а с некоторой задержкой. Благодаря этому, если перепад является незначительным, нагрузка может нормализоваться сама, не требуя принудительного отключения всего помещения.
- D. Имеют самую низкую чувствительность, из-за чего основной сферой их применения являются электрощиты, находящиеся на подходе к зданию. Другими словами, этими щитами обеспечивается своеобразная подстраховка квартирных устройств: если последние по каким-то причинам не срабатывают после обнаружения критической ситуации, общая сеть отключается этими приборами.
Принцип действия автоматического выключателя
Теперь разберемся, как работает автомат защиты сети. Подключение его осуществляется подъемом вверх рукоятки управления. Чтобы отключить АВ от сети, рычаг опускают вниз.
Когда автомат защитный электрический функционирует в обычном режиме, то электрический ток при поднятой вверх рукоятке управления поступает к аппарату через подсоединенный к верхней клемме кабель питания. Поток электронов идет к неподвижному контакту, а от него – к подвижному.
Затем по гибкому проводнику ток поступает на соленоид электромагнитного расцепителя. С него по второму гибкому проводнику электричество идет к биметаллической пластине, входящей в тепловой расцепитель. Пройдя по пластине, поток электронов через нижнюю клемму уходит в подключенную сеть.
Особенности работы теплового расцепителя
При превышении током цепи, в которой установлен автомат защиты, номинала устройства возникает перегрузка. Поток электронов высокой мощности, проходя через биметаллическую пластину, оказывает на нее термическое воздействие, делая более мягкой и заставляя выгнуться в сторону отключающего элемента. При вступлении последнего в контакт с пластиной происходит срабатывание автомата, и подача тока в цепь прекращается. Таким образом, тепловая защита позволяет не допустить чрезмерного нагревания проводника, которое может привести к расплавлению изоляционного слоя и выходу проводки из строя.
Нагревание биметаллической пластины до такой степени, чтобы она изогнулась и вызвала срабатывание АВ, происходит в течение определенного времени. Оно зависит от того, насколько величина тока превышает номинал автомата, и может занять как несколько секунд, так и час.
Срабатывание теплового расцепителя происходит в случае превышения током цепи номинала автомата как минимум на 13%. После остывания биметаллической пластины и нормализации величины текущего тока защитное устройство можно будет снова включить.
Если воздух в помещении, где установлен аппарат, имеет высокую температуру, то пластина нагреется до отключающего предела быстрее, чем обычно, и может сработать даже при незначительном возрастании тока. И наоборот, если в доме холодно, нагревание пластинки будет происходить медленнее, и время до отключения цепи увеличится.
Срабатывание теплового расцепителя, как было сказано, требует определенного времени, в течение которого ток цепи может прийти в норму. Тогда перегрузка исчезнет, и отключения устройства не произойдет. Если же величина электротока не снижается, автомат обесточивает цепь, предотвращая оплавление изоляционного слоя и не допуская возгорания кабеля.
Причиной перегрузки чаще всего становится включение в цепь устройств, суммарная мощность которых превышает расчетную для конкретно взятой линии.
Нюансы электромагнитной защиты
Электромагнитный расцепитель предназначен для защиты сети от короткого замыкания и по принципу работы отличается от теплового. Под действием сверхтоков КЗ в соленоиде возникает мощное магнитное поле. Оно сдвигает в сторону сердечник катушки, который размыкает силовые контакты защитного устройства, воздействуя на механизм расцепителя. Питание линии прекращается, благодаря чему исчезает опасность возгорания проводки, а также разрушения замкнувшей установки и автоматического выключателя.
Поскольку в случае КЗ в цепи происходит мгновенное возрастание тока до величины, способной за короткое время привести к тяжелым последствия, срабатывание автомата под воздействием электромагнитного расцепителя происходит за сотые доли секунды. Правда, при этом ток должен превысить номинал АВ в 3 и более раза.
Наглядно про автоматические выключатели на видео:
Дугогасительная камера
Когда контакты цепи, через которую протекает электрический ток, размыкаются, между ними возникает электрическая дуга, мощность которой прямо пропорциональна величине сетевого тока. Она оказывает на контакты разрушающее воздействие, поэтому для их защиты в состав устройства входит дугогасительная камера, представляющая собой набор пластинок, установленных параллельно друг другу.
При контакте с пластинами происходит дробление дуги, в результате чего снижается ее температура и происходит затухание. Газы, возникшие при появлении дуги, через специальное отверстие удаляются из корпусной части защитного устройства.
ПРОИЗВОДИТЕЛИ И БРЕНДЫ
Согласно аналитическим выводам журнала «Новости энергетики», львиную долю российского рынка коммутационного оборудования представляют зарубежные компании — АВВ, Legrand. Их товар можно встретить на полках любого специализированного магазина.
АВВ — швейцарская корпорация представленная более чем в сотне стран мира, одна из ведущих производителей электротехнической продукции. По отзывам пользователей коммутационные автоматы этого бренда отличаются качеством и долговечностью.
Второе место по объему продаж занимает французская компания Legrand, с более чем 150 летней историей, половину которой агломерат производит электрические коммутационные устройства.
Отечественная промышленность представлена десятками торговых марок.
Лидирующие позиции занимают:
- КЭАЗ — Курский электроаппаратный завод. Известен силовыми АВ, предохранителями, ПМЛ;
- IEK — российский бренд, группа компаний. Выпускает светотехническое оборудование, средства автоматики, коммутационные устройства.
Эти фирмы популярны среди специалистов, конкурируют с АВВ, Legrand. Отечественные коммутационные аппараты стоят на 30 — 40% дешевле западных аналогов, но могут уступать им по ряду параметров.
Разновидности защитных сетевых устройств
По конструктивному исполнению существует несколько типов защитных устройств:
- малогабаритные устройства;
- воздушные элементы;
- закрытые АВ;
- УЗО.
Небольшие модели
Маленькие аппараты предназначены для использования в цепях с небольшой нагрузкой. Они рассчитаны на протекание тока от 4,5 до 15 А. Такие элементы в большинстве случаев применяют в бытовых сетях. Это модульные устройства, размеры которых стандартизованы. Их ширина кратна 1,75 см. Благодаря заранее известной величине выключатели такого типа легко крепить на специальную планку – DIN-рейку.
Воздушные открытые устройства
Эти устройства применяют в мощных сетях. Чаще всего они используются в промышленности. Большинство из них трехфазные.
Воздушные АВ можно располагать в специальных шкафах снаружи здания. Но их главное преимущество – возможность изменять характеристики устройств, подстраивая их с помощью вставок.
Закрытые автоматические выключатели
АВ закрытого типа используют для эксплуатации в тяжелых условиях. Их корпус изготовлен из литого металла и герметичен. Такие автоматы применяют для контроля функционирования моторов заводских станков, а также другого мощного оборудования, поскольку они могут выдерживать большой ток.
Приборы защитного отключения
Функция разрыва сети используется и для ограждения человека от удара электрическим током. В этих целях применяют УЗО – устройства защитного отключения. Их задача – предотвратить ток утечки из-за попадания влаги или случайного соединения корпуса с фазным проводом.
Есть приборы, которые соединяют в себе задачи автоматического разъединителя и УЗО – дифференциальные выключатели. Они исключают токи перегрузки и короткого замыкания, а также контролируют утечку, т.е. то, от чего защищает УЗО. Чаще всего дифавтоматы применяют в отдельной ветке электрической цепи, подключенной к мощному устройству: духовке, кондиционеру, нагревателю и т.п.
Количество полюсов
Как уже было сказано, автомат защиты сети имеет полюса – от одного до четырех.
Подобрать для цепи устройство по их числу совсем несложно, достаточно лишь знать, где используются различные типы АВ:
- Однополюсники устанавливают для защиты линий, в которые включены розетки и осветительные приборы. Они монтируются на фазный провод, не захватывая нулевого.
- Двухполюсник нужно включать в цепь, к которой подсоединена бытовая техника с достаточно высокой мощностью (бойлеры, стиральные машинки, электрические плиты).
- Трехполюсники монтируются в сетях полупромышленного масшатаба, к которым могут подключаться такие устройства, как скважинные насосы или оборудование автомастерской.
- Четырехполюсные АВ позволяют защитить от КЗ и перегрузок электропроводку с четырьмя кабелями.
Применение автоматов различной полюсности – на следующем видео:
Устройство и принцип работы автоматического выключателя
На рисунке ниже представлено устройство автоматического выключателя с комбинированным расцепителем, т.е. имеющий и электромагнитный и тепловой расцепитель.
- 1 — корпус;
- 2,3 — нижняя и верхняя винтовые клеммы для подключения провода;
- 4 — неподвижный контакт;
- 5 — подвижный контакт;
- 6 — дугогасительная камера;
- 7 — гибкий проводник (применяется для соединения подвижных частей автоматического выключателя);
- 8 — механизм взвода и расцепления
- 9 — катушка электромагнитного расцепителя;
- 10 — рычаг управления;
- 11 — тепловой расцепитель (биметаллическая пластина);
- 12 — регулировочный винт;
Синими стрелками на рисунке показано направление протекания тока через автоматический выключатель.
Основными элементами автоматического выключателя являются электромагнитный и тепловой расцепители:
Электромагнитный расцепитель обеспечивает защиту электрической цепи от токов короткого замыкания. Он представляет из себя катушку с находящимся в ее центре сердечником который установлен на специальной пружине, ток в нормальном режиме работы проходя по катушке согласно закону электромагнитной индукции создает электромагнитное поле которое притягивает сердечник внутрь катушки, однако силы этого электромагнитного поля не хватает что бы преодолеть сопротивление пружины на которой установлен сердечник.
При коротком замыкании ток в электрической цепи мгновенно возрастает до величины в несколько раз превышающей номинальный ток автоматического выключателя, этот ток короткого замыкания проходя по катушке электромагнитного расцепителя увеличивает электромагнитное поле воздействующее на сердечник до такой величины, что его силы втягивания хватает на то что бы преодолеть сопротивление пружины, перемещаясь внутрь катушки сердечник размыкает подвижный контакт автоматического выключателя обесточивая цепь:
При коротком замыкании (т.е. при мгновенном возрастании тока в несколько раз) электромагнитный расцепитель отключает электрическую цепь за доли секунды.
Тепловой расцепитель обеспечивает защиту электрической цепи от токов перегрузки. Перегрузка может возникнуть при включении в сеть электрооборудования общей мощностью превышающей допустимую нагрузку данной сети, что в свою очередь может привести к перегреву проводов разрушению изоляции электропроводки и выходу ее из строя.
Тепловой расцепитель представляет из себя биметаллическую пластину. Биметаллическая пластина — эта пластина спаянная из двух пластин различных металлов (металл «А» и металл «В» на рисунке ниже) имеющих разный коэффициент расширения при нагреве.
При прохождении по биметаллической пластине тока превышающего номинальный ток автоматического выключателя пластина начинает нагреваться, при этом металл «B» имеет больший коэффициент расширения при нагреве, т.е. при нагреве он расширяется быстрее чем металл «A», что приводит к искривлению биметаллической пластины, искривляясь она воздействует на механизм расцепителя, который размыкает подвижный контакт. В простой схеме это выглядит так:
Время срабатывания теплового расцепителя зависит от величины превышения тока электросети номинального тока автомата, чем больше это превышение тем быстрее сработает расцепитель.
Как правило тепловой расцепитель срабатывает при токах в 1,13-1,45 раз превышающих номинальный ток автоматического выключателя, при этом токе превышающем номинальный в 1,45 раза тепловой расцепитель отключит автомат через 45 мин — 1 час.
Время срабатывания автоматических выключателей определяется по их время-токовым характеристикам (ВТХ)
При любом отключении автоматического выключателя под нагрузкой на подвижном контакте образуется электрическая дуга которая оказывает разрушающее воздействие на сам контакт, причем чем выше отключаемый ток, тем мощнее электрическая дуга и тем большее ее разрушающее воздействие. Для сведения к минимуму ущерба от электрической дуги в автоматическом выключателе она направляется в дугогасительную камеру, которая состоит из отдельных, параллельно установленных пластин, попадая между этих пластин электрическая дуга дробится и затухает.
Виды автоматических выключателей — какие бывают автоматы
Автоматическими выключателями называются устройства, задача которых состоит в защите электрической линии от воздействия мощного тока, способного вызвать перегрев кабеля с дальнейшим оплавлением изоляционного слоя и возгоранием. Возрастание силы тока может быть вызвано слишком большой нагрузкой, что происходит при превышении суммарной мощностью устройств той величины, которую кабель может выдержать по своему сечению – в этом случае отключение автомата происходит не сразу, а после того, как провод нагреется до определенного уровня. При КЗ ток возрастает многократно в течение доли секунды, и устройство тут же реагирует на него, мгновенно прекращая подачу электричества в цепь. В этом материале мы расскажем, какими бывают типы автоматических выключателей и их характеристики.
