Более века люди пользуются электрическим током. Чтобы электричество было безопасным, необходим его контроль. Для этой цели существуют автоматические выключатели, которые способны защитить электропитание на любом объекте от перегруза и коротких замыканий. Если подключить одновременно несколько бытовых приборов, возможна перегрузка, что приведет к выводу линии из строя и даже к возгоранию. Автоматы предназначены для предотвращения опасности. Для включения достаточно поднять рычаг или нажать на кнопку. Этот прибор нужен для защиты электросети, а не бытовой техники, поэтому нужно выбирать модель в соответствии с характеристиками линии.
Почему используют автоматические выключатели
Чтобы ток мог работать нормально, а при перегрузе или возникновении КЗ отключался, применяют автоматические выключатели. Они также нужны при срочных включениях-отключениях электрических цепей (30 раз за 24 часа). При возникновении риска аварийной ситуации опасный участок отключается. Включение и отключение электроцепи происходит при нормальной работе аппарата. Устройство предназначено, чтобы защитить проводку при аварии.
Электропитание отключается при работе проводов, если максимум допустимого тока превышен, из-за чего изоляция перегревается, возможно возгорание. Чтобы этого не случилось, срабатывает автомат. Происходит отключение подачи электричества на участке сети, защищаемой аппаратом. Обычно эти приборы устанавливают на вводный электрощит, шкаф, бокс или около электротехники большой мощности, такой как электроплита.
Внутри выключателей есть все элементы, обеспечивающие электричеством, защищающие от КЗ, токовых утечек, перегруза. При монтаже вне помещений необходимо выбирать приборы с IP65 и более. Чтобы аппарат был надежно защищен от влаги и пыли, цифры должны быть достаточно высокими. При выборе автомата нужно знать, какова у линии длина, напряжение (380 В или 220 в), потребляемая мощность.
Принцип работы
Автоматический выключатель функционирует так же, как бытовой выключатель света. При включении электроток проходит по клеммам, и в сети возникает напряжение. Когда устройство отключено, ток по клеммам пройти не может, поэтому сеть обесточена. Большинство потребителей подключают электроприемники на сети с 3 фазами. Бытовая техника – на одной фазе (230 В), для промышленности – к трехфазной (400 В).
Производители выпускают автоматические выключатели, имеющие от одного до четырех полюсов. Аппараты однополюсные и двухполюсные обычно монтируют в однофазные электросети, трехполюсные или четырехполюсные – в промышленные линии с тремя фазами. Защитные приборы с несколькими полюсами подключают и отключают одновременно все линии.
Причины срабатывания автоматического выключателя
При установке необходимо учесть, что отключение происходит не потому, что подключено много техники, а из-за того, что на защищенном участке превышен суммарный электроток. Автомат срабатывает тогда, когда появляется перегруз или в цепи замыкают провода. Чтобы знать причину, по которой происходят отключения, требуется знать принцип работы автомата.
Если возникает короткое замыкание
В качестве основного защитного компонента выступает соленоид. В него встроен подпружиненный сердечник (расцепитель с электромагнитом). Кабель питания необходимо подсоединить клеммам наверху и внизу устройства. При включенной ручке электроток поступит на контакты по верхней клемме и далее на электромагнитную катушку к нижней клемме. При электрическом контакте между фазным и нулевым проводником происходит короткое замыкание. В этот момент сила тока повышается до нескольких сот ампер, что приводит к мгновенному срабатыванию.
Когда по автомату проходит электроток, происходит намагничивание электромагнита. С увеличением силы электротока повышается сила притяжения электромагнита. При достижении опасного параметра тока намагничивание увеличивается настолько, что притягивает магнитопровод, воздействующий на устройство, которое отключает автомат. Защитный импульс срабатывает почти мгновенно, потому что создание магнитного поля происходит на большой скорости.
При перегрузке
Основной защитой является биметаллическая пластина, работающая с выдержкой времени. Также она называется тепловым расцепителем. При кратковременной перегрузке менее 13% не происходит отключение:
- при прохождении тока происходит нагрев пластины, которая греется, изгибается и действует на механизм, отключающий автомат;
- только при превышении номинальной силы тока электропитание отключается;
- время, за которое срабатывает автомат, находится в обратной пропорциональности от силы тока.
Это наиболее распространенное явление. При множественном подключении мощных электроприборов возникает перегрузка. Чаще всего это случается зимой, так как, чтобы согреться, в сеть включают 2-3 электрообогревателя. У этой защиты есть особенность – она срабатывает не сразу, а через некоторое время. Величина перегрузки и время отключения зависит от типа аппарата и производителя.
Характеристики и параметры автоматических выключателей
Эти приборы различаются по таким параметрам, как класс срабатывания, расчетный электроток, информация об этом указана на выключателе. Буквами обозначается класс, при котором срабатывает аппарат, они указывают на игнорируемый прибором ток:
- B – самое быстрое отключение, применяется, чтобы защитить подключенные нагрузки и линии, в европейских странах применяется только этот вид;
- C – более позднее отключение, применяется, чтобы защитить электроцепи с подключенными и небольшими индуктивными нагрузками, наиболее распространен в России и запрещен в европейских странах, стоит меньше;
- D – применяют в линиях, куда подключены приборы, у которых пусковой ток очень высок, типа электрического двигателя.
Каждая серия автоматов имеет предел тока КЗ. Причем если выключатель справится с таким уровнем электротока, то превышение параметров приводит к тому, что контакты свариваются или подгорают.
Цифры указывают на расчетную силу электротока, пропускаемую переключателем. При превышении этого значения происходит реагирование и отключение электроцепи. Стандарт – 6…100 А.
Однофазные устройства устанавливают в жилых помещениях. Двухфазные и типа «фаза–нейтраль» менее распространены и используются, чтобы размыкать провода на «0» и «фаза». Для производственных механизмов, использующих высокий номинал напряжения, устанавливают 3-, 4-фазные аппараты.
Что такое модульный автоматический выключатель
При помощи модульных автоматических выключателей электроцепи переменного и постоянного тока защищают от КЗ, перегрузок, оперативного включения-выключения. Приборы монтируют на DIN-рейку. Такие модульные аппараты на 1 и 2 фазы устанавливают на медные провода.
Из-за того, что алюминиевая проводка хуже проводит ток, номинал выключателя должен быть на ступень ниже, чем для медной проводки такого же сечения.
Характеристики
Такой аппарат дифференциального исполнения представляет собой сборную конструкцию, в которую входит механизм свободного расцепления, соленоид с сердечником, биметаллическая пластина, схема контактов, дугогасительный механизм, корпус:
- Чтобы управляющая рукоять и основные контакты находились в независимом положении, используют устройство свободного расцепления. Автомат срабатывает за счет установленного механизма, контакты разомкнутся, хотя рукоять будет удерживаться во включенном положении.
- Пластина теплового расцепителя выполнена из двух сплавов, поэтому при нагревании происходит изгиб. За счет этого аппарат модульного исполнения отключается. Такая пластина – это защита проводов от перегруза.
- В качестве электромагнитного расцепителя используется катушка, в которой установлен подвижный магнитопровод. При протекании через аппарат электротока, у которого расчетное значение превышено, происходит втягивание сердечника. При этом автомат отключается мгновенно. Конструкция предназначена для предохранения от КЗ.
- На систему гашения дуги отводится дуга, разбиваемая на несколько частей, постепенно угасающих.
- На зажимы клемм подключают проводники к электросети и нагрузке.
- При помощи указательного флажка показывается, в каком состоянии находится контактная группа. При красном цвете контакты замкнуты, при зеленом – находятся в разомкнутом состоянии.
В технических условиях указаны параметры, по которым делают калибровку автоматического выключателя. На производстве каждый модульный автомат проверяют на стендах.
Как выбрать
В квартире, доме делают установку входного автомата. Дополнительно сеть каждой комнаты также оборудуется отдельным выключателем. Домашние автоматические выключатели устанавливают класса C. В зависимости от типа кабелей и мощности подключаемой бытовой техники подбирается номинальный ток. При этом выносливость кабелей должна быть выше расчетного тока. На медный кабель сечением 2,5 мм² устанавливают автомат до 20 А, на 4 мм² – не более 32 А.
Вывод
Наиболее простым и эффективным решением по защите промышленных и домашних электросетей являются автоматические выключатели. Они способны не допустить перегрузки и короткого замыкания. При выборе автомата обращают внимание на тип электросети и максимально допустимый ток.