Автоматические выключатели. обзор

Характеристики срабатывания защитных автоматических выключателей

Класс АВ, определяющийся этим параметром, обозначается латинским литером и проставляется на корпусной части автомата перед цифрой, соответствующей номинальному току.

В соответствии с классификацией, установленной ПУЭ, защитные автоматы подразделяются на несколько категорий.

Автоматы типа МА

Отличительная черта таких устройств – отсутствие в них теплового расцепителя. Аппараты этого класса устанавливают в цепях подключения электрических моторов и других мощных агрегатов.

Приборы класса А

Автоматы типа А, как было сказано, обладают самой высокой чувствительностью. Тепловой расцепитель в устройствах с времятоковой характеристикой А чаще всего срабатывает при превышении силой тока номинала АВ на 30%.

Катушка электромагнитного расцепления обесточивает сеть в течение примерно 0,05 сек, если электроток в цепи превышает номинальный на 100%. Если по какой-либо причине после увеличения силы потока электронов в два раза электромагнитный соленоид не сработал, биметаллический расцепитель отключает питание в течение 20 – 30 сек.

Автоматы, имеющие времятоковую характеристику А, включаются в линии, при работе которых недопустимы даже кратковременные перегрузки. К таковым относятся цепи с включенными в них полупроводниковыми элементами.

Защитные устройства класса B

Аппараты категории B обладают меньшей чувствительностью, чем относящиеся к типу A. Электромагнитный расцепитель в них срабатывает при превышении номинального тока на 200%, а время на срабатывание составляет 0,015 сек. Срабатывание биметаллической пластины в размыкателе с характеристикой B при аналогичном превышении номинала АВ занимает 4-5 сек.

Оборудование этого типа предназначено для установки в линиях, в которые включены розетки, приборы освещения и в других цепях, где пусковое повышение электротока отсутствует либо имеет минимальное значение.

Автоматы категории C

Устройства типа C наиболее распространены в бытовых сетях. Их перегрузочная способность еще выше, чем у ранее описанных. Для того, чтобы произошло срабатывание соленоида электромагнитного расцепления, установленного в таком приборе, нужно, чтобы проходящий через него поток электронов превысил номинальную величину в 5 раз. Срабатывание теплового расцепителя при пятикратном превышении номинала аппарата защиты происходит через 1,5 сек.

Установка автоматических выключателей с времятоковой характеристикой C, как мы и говорили, обычно производится в бытовых сетях. Они отлично справляются с ролью вводных устройств для защиты общей сети, в то время как для отдельных веток, к которым подключены группы розеток и осветительные приборы, хорошо подходят аппараты категории B.

Автоматические выключатели категории Д

Эти устройства имеют наиболее высокую перегрузочную способность. Для срабатывания электромагнитной катушки, установленной в аппарате такого типа, нужно, чтобы номинал по электротоку защитного автомата был превышен как минимум в 10 раз.

Срабатывание теплового расцепителя в этом случае происходит через 0,4 сек.

Устройства с характеристикой D наиболее часто используются в общих сетях зданий и сооружений, где они играют подстраховочную роль. Их срабатывание происходит в том случае, если не произошло своевременного отключения электроэнергии автоматами защиты цепи в отдельных помещениях. Также их устанавливают в цепях с большой величиной пусковых токов, к которым подключены, например, электромоторы.

Защитные устройства категории K и Z

Автоматы этих типов распространены гораздо меньше, чем те, о которых было рассказано выше. Приборы типа K имеют большой разброс в величинах тока, необходимых для электромагнитного расцепления. Так, для цепи переменного тока этот показатель должен превышать номинальный в 12 раз, а для постоянного – в 18. Срабатывание электромагнитного соленоида происходит не более чем через 0,02 сек. Срабатывание теплового расцепителя в таком оборудовании может произойти при превышении величины номинального тока всего на 5%.

Этими особенностями обусловлено применение устройств типа K в цепях с исключительно индуктивной нагрузкой.

Приборы типа Z тоже имеют разные токи срабатывания соленоида электромагнитного расцепления, но разброс при этом не столь велик, как в АВ категории K. В цепях переменного тока для их отключения превышение токового номинала должно быть трехкратным, а в сетях постоянного – величина электротока должна быть в 4,5 раза больше номинальной.

Аппараты с характеристикой Z используются только в линиях, к которым подключены электронные устройства.

Наглядно про категории автоматов на видео:

Особенности работы автоматов защиты сети

К какому бы классу ни относился автоматический выключатель, его главная задача всегда одна – быстро определить появление чрезмерного тока, и обесточить сеть раньше, чем будет поврежден кабель и подключенные к линии устройства.

Токи, которые могут представлять опасность для сети, подразделяются на два вида:

• Токи перегрузки. Их появление чаще всего происходит из-за включения в сеть приборов, суммарная мощность которых превышает ту, что линия способна выдержать. Другая причина перегрузки – неисправность одного или нескольких устройств.
• Сверхтоки, вызванные КЗ. Короткое замыкание происходит при соединении между собой фазного и нейтрального проводников. В нормальном состоянии они подключены к нагрузке по отдельности.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя – на видео:

https://youtube.com/watch?v=9bTw3wtgOWY

Токи перегрузки

Величина их чаще всего незначительно превышает номинал автомата, поэтому прохождение такого электротока по цепи, если оно не затянулось слишком надолго, не вызывает повреждения линии. В связи с этим мгновенного обесточивания в таком случае не требуется, к тому же нередко величина потока электронов быстро приходит в норму. Каждый АВ рассчитан на определенное превышение силы электротока, при котором он срабатывает.

За отключение питания под воздействием мощной нагрузки отвечает тепловой расцепитель, основой которого является биметаллическая пластина.

Этот элемент нагревается под воздействием мощного тока, становится пластичным, изгибается и вызывает срабатывание автомата.

Токи короткого замыкания

Поток электронов, вызванный КЗ, значительно превосходит номинал устройства защиты, в результате чего последнее немедленно срабатывает, отключая питание. За обнаружение КЗ и немедленную реакцию аппарата отвечает электромагнитный расцепитель, представляющий собой соленоид с сердечником. Последний под воздействием сверхтока мгновенно воздействует на отключатель, вызывая его срабатывание. Этот процесс занимает доли секунды.

Однако существует один нюанс. Иногда ток перегрузки может также быть очень большим, но при этом не вызванным КЗ. Как же аппарат должен определить различие между ними?

На видео про селективность автоматических выключателей:

Здесь мы плавно переходим к основному вопросу, которому посвящен наш материал. Существует, как мы уже говорили, несколько классов АВ, различающихся по времятоковой характеристике. Наиболее распространенными из них, которые применяются в бытовых электросетях, являются устройства классов B, C и D. Автоматические выключатели, относящиеся к категории A, встречаются значительно реже. Они наиболее чувствительны и используются для защиты высокоточных аппаратов.

Между собой эти устройства различаются по току мгновенного расцепления. Его величина определяется кратностью тока, проходящего по цепи, к номиналу автомата.

Виды автоматов

Классификация автоматических выключателей происходит по следующим параметрам:

• количество полюсов;
• номинальный и предельный токи;
• применяемый тип электромагнитного расцепителя;
• максимальная мощность отключаемой способности.

Рассмотрим по порядку.

Количество полюсов

Количество полюсов — такое количество фаз, которое способен защищать автомат. По количеству полюсов автоматы могут быть:

1. Однополюсные. Обеспечивается защита одного выходящего провода, одной фазы.
2. Двухполюсные. Как правило, это два совмещенных однополюсных автомата с одной общей ручкой управления. В ситуации, когда ток одного из автоматов превышает разрешенную нагрузку происходит отключение обоих устройств. Используются двухполюсные автоматы для полного отключения нагрузки (одна фаза), отключая рабочую фазу и рабочий нуль.
3. Трехполюсные. Используются с трехфазными цепями, при превышении нагрузки происходит отключение трех фаз одновременно. Такие автоматы так же имеют один общий размыкатель цепи.
4. Четырехполюсные. Аналогичны двухполюсным, но предназначены для работы с трехфазными цепями. При превышении нагрузки происходит размыкание трех фаз и рабочего нуля одновременно.

Номинальный и предельный токи

Тут все просто — такая сила тока, при которой автомат будет размыкать цепь. При номинальном токе и даже немного больше заявленного будет осуществляться работа, однако только при превышении предельного тока на 10–15% произойдет отключение. Обусловлено это тем, что достаточно часто стартовые токи превышают предельно возможные токи на небольшой промежуток времени, поэтому в автомате есть определенный запас времени, по истечению которого произойдет размыкание цепи.

Тип электромагнитного расцепителя

Эта деталь автомата, которая позволяет размыкать цепь при коротком замыкании, а так же в случае повышения тока (перегрузки) на определенное количество раз. Расцепители разделяются на несколько категорий, рассмотрим самые популярные:

• B — размыкание при превышении номинального тока в 3–5 раз;
• C — при превышении в 5–10 раз;
• D — при превышении в 10–20 раз.

Максимальная мощность отключаемой способности. Такое значение тока короткого замыкания (определяется в тысячах ампер), при котором автомат останется рабочим после размыкания цепи из-за короткого замыкания.

Подбор оптимального сечения кабеля

Каждый кабель, как и автомат, имеет определенный разрешенный ток нагрузки. В зависимости от сечения и материала кабеля варьируется и ток нагрузки. Для выбора автомата по сечению кабеля следует использовать таблицу.

Необходимо заметить, что допускается выбирать кабель с небольшим запасом, но никак не пакетный выключатель! Автомат должен соответствовать планируемой нагрузке! В соответствии с правилами устройств электроустановок 3.1.4 — токи уставок автоматов следует выбирать такие, которые будут меньше расчетных токов выбираемых зон.

Рассмотрим на примере, на определенном участке электропроводка проложена кабелем сечением 2.5 мм квадратных, а нагрузка составляет 12 кВт, в данном случае при монтаже автомата (по минимальному току) на 50 А произойдет возгорание проводки, так как провод с данным сечением рассчитан на разрешенный ток в 27 А, а через него проходит значительно больше. В данном случае разрыва цепи не происходит, так как автомат адаптирован под данные токи, а провод — нет, автоматика отключит автомат только в случае короткого замыкания.

Пренебрежение данным правилом грозит серьезными последствиями!

Именно благодаря такому принципу проводка никогда не перегреется и, следовательно, не произойдет возгорания.

ГОСТ и стандарты

Например, соответствие стандарту. Вот модель от Шнайдер Электрик, которая одновременно отвечает двум международным стандартам.

Эти стандарты имеют отечественные аналоги. Для российского рынка чаще всего указывается ГОСТ Р50345.

Эта надпись означает, что выключатель можно применять только в бытовых условиях.

Обслуживать его могут рядовые потребители и лица, без прохождения какого-либо обучения и инструктажа.

Есть и другой ГОСТ Р500030.2

Эти модели уже предназначены для эксплуатации в промышленных условиях. Работать с такими аппаратами разрешается только квалифицированному персоналу.

Далее некоторые надписи могут дублировать информацию на передней панели.

U=400V — номинальное рабочее напряжение

Icn=6000А — наибольшая отключающая способность

50/60Гц — частота работы электросети

I=8In (С) — автоматический выключатель имеет характеристику «С» с пределом электромагнитного отключения 8 крат от номинального тока (+-20%).

Характеристики автоматических выключателей (ниже сокращенно – автоматов) важный фактор при выборе защиты электроприборов в каждом конкретном случае

• Номинальный ток автоматического выключателя
• Времятоковые характеристики электромагнитного и теплового расцепителей автомата
• Коммутационная способность автоматического выключателя
• Класс токоограничения автомата

Характеристики автоматических выключателей – обозначение

Автомат нужен нам, потребителям электрической энергии, чтобы защищать идущий к розетке, светильнику  и вообще к  любому электрическому прибору кабель. Нужен он, чтобы мы потребители не перегрели кабель и не сожгли его изоляцию, перегрузив его кучей мощных приборов, для которых сечение жилы слишком мало. Или же включив, допустим неисправный электроприбор, не расплавили жилы кабеля большим током короткого замыкания. Если сила тока превысит допустимую норму, которую могут вынести жилы и изоляция кабеля, автомат должен обесточить сеть автоматически.

Для того  чтобы мы могли правильно выбрать автомат, производитель пишет основные характеристики автоматических выключателей на его корпусе. В бытовом автомате обязательно стоят два защитных реле – тепловое в качестве  защиты от перегрузки и электромагнитное  для защиты от короткого замыкания. Реле эти и сам автомат в целом обладают различными характеристиками и некоторые из них  написаны на корпусе автомата, а другие нужно смотреть дополнительно в графиках и таблицах производителя.

Наверху обычно указана фирма производитель – IEK, Schneider  electric, Legrand и тому подобное. Чуть ниже написана серия автомата,  например C60a илиIc60N у Schneider или S201, SH203L у ABB. Вариантов серий у разных фирм великое множество. Первые буквы и цифры серии обычно ничего не говорят потребителю – просто родители так назвали автомат на заводе. Последние же символы серии обычно означают количество полюсов автомата, (то есть количество клемм крепления проводов входа и выхода, расположенных  вверху и внизу выключателя), номинальный ток и тому подобное. Более развернуто  серии  автоматов расписаны в каталогах изготовителей,  по которым удобно подбирать оборудование по  каждому конкретному монтажу.

Номинальный ток автоматического выключателя

Ниже серии, рядом друг с другом изображены латинская буква и число. Допустим  C25, B10 или  D32. Число означает номинальный ток автоматического выключателя (In). То есть,  это самое большое значение силы тока, который в принципе бесконечно долго может протекать через автомат в нормальных условиях. Нормальные условия – это около 30ºC, то есть комнатная температура плюс автоматы в узком пространстве электрощита греют друг друга. При понижении температуры автомат сможет выдерживать больший ток, так как лучше охлаждается, а при повышении  соответственно  будет отключаться  при токе меньше номинального.  В таблицах производителей среди факторов, оказывающих влияние на величину номинального тока, учитывается еще высота над уровнем моря,  частота тока и количество устройств в щите.

Времятоковые характеристики электромагнитного и теплового расцепителей автомата

Латинская буква в обозначениях  означает времятоковую характеристику электромагнитного расцепителя  (упомянутого выше реле, стоящего для защиты от короткого замыкания) и теплового расцепителя (биметаллической пластины, отключающей контакты при перегрузке) –  за какое время и при какой величине тока они отключит нагрузку от напряжения. Существуют следующие буквенные обозначения – A; B; C; D; L; U; K; Z. Обозначают они время отключения автомата при коротком  замыкании или перегреве в зависимости от величины номинального тока. В быту применяются в основном B; C; D. Их и рассматриваем в данном случае.

Так автоматы характеристики B отключат нагрузку при токе короткого замыкания превышающий номинальный от 3 (за время ≥0,1 секунды)  до 5 раз (за менее 0,1 секунды) и применяются для электрических цепей, при включении которых не происходит  резкого увеличения силы тока – лампы накаливания, тэны.

Автоматические выключатели с характеристикойC отключаются при токах в 5 (за ≥0,1 секунды)-10 раз (за

По сравнению с обычными выключателями автоматические размещаются в распределительных шкафах и предназначены для защиты электропроводки от коротких замыканий и перегрузок при скачках напряжения. Маркировка автоматических выключателей, нанесенная на корпус, содержит их основные характеристики. По ним можно получить полное представление о приборе.

Маркировка автоматических выключателей: обозначение и надписи

Маркировка автоматических выключателей со временем не должна стираться. Поэтому символы, буквы, надписи и цифры наносятся на корпус специальной несмываемой краской. Маркировка располагается на лицевой панели прибора. Это делается для того, чтобы в рабочем состоянии устройства не пришлось демонтировать прибор, для того, чтобы узнать нужные характеристики.

Маркировка автомата

Маркировка включает в себя такие показатели как:

• фирма-производитель;
• номинальный ток;
• напряжение; частота;
• ток отключения; модель;
• класс токоограничения;
• схема подключения;
• обозначение клемм;
• артикул.

Маркировочные данные дополнительно дублируются в техническом паспорте устройства.

Маркировка автоматических выключателей: обозначения и надписи

Номинальный ток

Данная характеристика обозначается в виде цифр и наносится рядом с временно токовой характеристикой. Производители выпускают пять видов автоматов: В, С, D, К, Z. Самыми популярными являются В, C, D. Для бытовых условий применяются автоматы, с временно токовой характеристикой типа С.

Остальные виды предназначаются для узкопрофильной направленности. После этого значения наносится цифра, обозначающая номинальный ток автоматического выключателя. Он указывает максимальное значения тока, при котором защитное устройство способно сохранять работоспособность.

В случае превышения этого значения автомат сработает. При этом номинальный ток рассчитывается на температурный режим, который соответствует величине + 30 градусов. Поэтому, если температура в помещении будет выше этого показателя, то защитный прибор может сработать, даже если сила тока была меньше указанной.

Принцип работы основан на защите двух расцепителей – теплового и электромагнитного. При этом тепловой расцепитель обесточит электрическую цепь в промежутке от нескольких секунд до нескольких минут. Электромагнитная защита сработает значительно быстрее – 0,01 – 0,02 секунды, иначе проводка начнет плавиться, что может повлечь дальнейший пожар.

Напряжение и частота

Номинальное напряжение располагается под время-токовой характеристикой. Данный норматив может относиться к постоянному и переменному току и указывается в вольтах. При этом постоянный ток обозначается «?», а переменный –« ~». Каждое значение соответствует данной электрической сети.

Напряжение указывается в двух обозначениях: одно для однофазной электрической сети, второе — для трехфазной. К примеру, маркировка в виде: 230/400V~, обозначает, что автомат предназначается для электросети, имеющих одну фазу и напряжение 230 вольт, а также для электрической цепи, обладающей тремя фазами и напряжением 400 вольт.

Ток отключения

Этот критерий обозначает ток короткого замыкания. При этом защитное устройство сработает без ущерба для своей работоспособности. Электрическая линия имеет достаточно сложное устройство, в которой иногда появляются повышенные токовые величины, вызванные коротким замыканием.

Это кратковременный процесс, но при этом ток слишком завышается. Автоматические выключатели обладают отключающейся способностью, когда ток превысит 4500А, 6000А или 10000А. При этом, чем выше этот показатель, тем больше гарантий, что защитный прибор сработает даже при самой тяжелой аварийной ситуации.

Производитель

В самой верхней части автоматического выключателя указывается бренд прибора. Для этого зачастую выбирается более яркий цвет краски. Обычно этот цвет совпадает с цветом рычага управления. Иногда для этого выбирается нейтральный серый цвет.