Принцип работы автоматического выключателя | Электрика в доме

Как работает автоматический выключатель

Нормальный рабочий режим автомата при номинальном или низком токе. Рабочий ток проходит по верхней клемме автомата, через подвесной контакт, по катушке электромагнитного расцепителя, затем проходит тепловой механизм расцепителя и нижнюю клемму автомата. При размерах тока превышающих номинал, срабатывает электромагнитная или тепловая защита.

Разновидности автоматических выключателей

С целью защиты от перегрузки по току в автомате используется тепловой расцепитель как защита от перегрузки, — это биметаллическая узкая полоса пластины собранная из двух типов сплавов, имеющих разные коэффициенты температурного расширения.

Составная биметаллическая пластина нагревается протекающим током и выгибается в сторону металла с маленьким расширением. Когда ток больше номинальной величины, то со временем пластина выгибается настолько, что этого изгиба хватает для реагирования тепловой защиты. Время, при котором среагирует расцепитель, зависит от степени превышения относительно номинального тока.

При значительном увеличении от номинала тока, тепловая защита отключит автомат быстрее, чем при малом превышении от номинала.  Второй тип защиты автомата срабатывает на короткое замыкание в нагрузке – это электромагнитный расцепитель. Он состоит из медной катушки с металлическим сердечником. Относительно величины проходящего тока растет и электромагнитное поля катушки, которое намагничивает стальной сердечник.

Демонстрация механизмов автомата

Намагниченный сердечник притягивается, преодолевая усилие удерживающей его пружины, толкает механизм электромагнитной защиты и разрывает контакты. Номинального тока и тока немного выше не хватает для намагниченности сердечника, чтобы сработал механизм расцепителя. А ток короткого замыкания создает намагниченность сердечника достаточную для отключения автомата за сотые доли секунды или даже меньше.

Защита автомата при разных перегрузках

Механизм теплового расцепителя не сработает при небольшом и недолгом токе выше номинального. При большой продолжительности тока больше номинального сработает тепловой расцепитель. Время, отключения автомата тепловой защитой, может доходить до часу.

Механизмы автоматического выключателя

Временная задержка позволяет не отключать автоматы при значительных пусковых токах двигателя и кратковременных бросках тока. Время токовая характеристика тепловых расцепителей зависит также от окружающей температуры. При повышенных температурах тепловая защита отработает быстрее, чем на холоде.

Вызвать перегрузку можно включением нескольких бытовых приборов — это чайник, стиральная машина, кондиционер, электроплита. При перегрузке автомат отключается, но сразу включить его невозможно, нужно ждать, чтобы остыла биметаллическая пластина.

Работа автомата при коротком замыкании

Большие токи короткого замыкания могут оплавить электропроводку или сжечь изоляцию. Чтобы сохранить электропроводку, используют электромагнитный расцепитель. При коротких замыканиях механика электромагнитного расцепителя срабатывает мгновенно, защищая электропроводку, и она не успевает нагреться.

Однако во время размыкания контактов появляется электрическая дуга с огромной температурой. Для защиты от обгорания контактов, разрушения корпуса предназначена дугогасительная камера. Конструктивно камера состоит из элемента с набором медных тонких пластин с небольшим зазором.

Электромагнитная и тепловая защита автоматического выключателя

Электрическая дуга касаясь набора пластин через медный провод соединенного с контактом, рассыпается на части, остывает и исчезает. При коротком замыкании образуются газы, которые выходят через отверстия в камере. Для повторного включения автомата, нужно устранить причину короткого замыкания, или автомат опять выбъет.

Виновника короткого замыкания можно определить последовательным выключением бытовых электроприборов. Но если после отключения всех приборов короткое замыкание не исчезает, то большая вероятность его происхождения в электропроводке. Состояние короткого замыкания могут вызвать электроосветительные приборы, которые также необходимо отключать.

Тоже интересные статьи

Влияние температуры на характеристики автоматов 0,4 кВ

Всем привет.

Если говорить про конечные уровни распределения в сетях 0,4 кВ (РЩ — нагрузка), то главная особенность выбора автоматов там — учет рабочей температуры. И это не только температура окружающего воздуха. Важно насколько нагревается сам автомат в ходе эксплуатации, а на этот процесс влияет несколько факторов. О них и поговорим в сегодняшней статье.

Когда температуру автомата 0,4 кВ нужно учитывать?

Есть два типа тепловых расцепителей автоматических выключателя по отношению к влиянию температуры — компенсированные и некомпенсированные.

Первые имеют встроенные системы компенсации температурных колебаний в широких пределах. Это относится к промышленным автоматам (ГОСТ Р 50030.2-2010 / МЭК 60947-2:2006) с термомагнитными и электронными расцепителями. Современные электронные расцепители по-сути представляют собой полноценные блоки релейной защиты и по принципу действия нечувствительны к температуре. Электромагнитные расцепители промышленных автоматов могут иметь температурную компенсацию (например, автоматы защиты двигателей), а могут не иметь. Это нужно уточнять по каталогу на конкретный автомат.

Обратная ситуация с бытовыми автоматами (ГОСТ Р 50345-2010 / МЭК 60898-1:2003). Их параметры срабатывания сильно зависят от температуры, причем как в сторону нагрева, так и в сторону охлаждения.

Таким образом, получаем краткую инструкцию:

• Бытовой автомат: всегда учитываем температуру при выборе автомата;
• Выключатель с термомагнитным расцепителем: наличие температурной компенсации уточняем по каталогу. Если ее нет, то учитываем влияние температуры;
• Выключатель с электронным расцепителем: температура не влияет на уставки расцепителя.

Правда есть один момент — при очень высоких температурах работы (50-70 гр. С) расцепитель должен защитить силовую часть выключателя от теплового повреждения. Тогда “жертвой” температуры становятся даже электронные расцепители, а вернее специалист, который считает для них уставки. Ему приходится ограничивать уставку теплового расцепителя (фактически снижать номинальной ток), чтобы автомату “не стало дурно” от таких тепловых режимов.

В чем состоит влияние температуры на автомат?

Чтобы ответить на этот вопрос давайте рассмотрим стандартную характеристику автомата (например, Acti9 iC60N) при различных температурах.
Контрольной температурой для бытовых автоматов является 30 гр.С. — ей соответствует правый график Рис.1.

Рис.1 Характеристики модульного автомата при различной температуре (из каталога «Acti 9», Schneider Electric)

Обратите внимание на гарантированные токи нерасцепления (Int=1,13*In) и расцепления (It=1,45*In) теплового расцепителя в верхней левой части этого графика. Для контрольного времени в 1 час (3600 с) при кратности 1,13 автомат точно не сработает, а при кратности 1,45 точно сработает и отключит присоединение. Думаю, вам знакомы эти величины.

А теперь посмотрим на левый график Рис. 1. Здесь те же кривые построены для температуры 50 гр.С. Как видно гарантированные токи стали меньше (1,05 и 1,3) и как бы сместились влево.

Такие же отклонения, только вправо, происходят при снижении температуры. Условно это можно показать на Рис. 2.

Рис.1 Характеристики модульного автомата при различной температуре (из каталога «System pro M compact», ABB)

Таким образом, при увеличении температуры возникает риск ложного отключения автомата от рабочих токов, или даже его термического повреждения, а при снижении — риск отказа защиты от перегрузки кабеля, если она выбрана по контрольной температуре.

Какие факторы влияют на температуру выключателя 0,4 кВ?

Очевидно, что основной фактор — это температура окружающей среды. Причем лучше всего знать не какую-то среднюю рабочую, а диапазон возможных температур на объекте и проверять граничные точки (максимальную и минимальную). Особенно, если устройство находится в неотапливаемом помещении, где возможны большие колебания температуры. Иначе получится, что летом защита от перегрузки работает, а зимой нет)

Рис. 3. Влияние температуры окружающей среды (из каталога «Acti 9», Schneider Electric)

Второй важный фактор относится к способу установки модульных автоматов (MCB) в шкафу. Если автоматы стоят в ряду, вплотную друг к другу (а это обычно так) то средние автоматы нагреваются больше, чем крайние. Это происходит даже при рабочих токах и нормальной температуре окружающей среды. Поэтому вы должны использовать понижающие коэффициенты при выборе тока срабатывания (читайте номинального тока) таких автоматов.

Рис. 4. Влияние способа установки автоматов в шкафу (из каталога «System pro M compact», ABB)

Третий фактор относится к воздушным автоматам (ACB) и автоматам в литом корпусе (MCCB). Если вы устанавливаете в корпус таких автоматов дополнительные модули (например, модуль дифф. токов), то стоящий рядом термомагнитный расцепитель может нагреваться сильнее, чем при контрольной температуре. Этот момент нужно уточнять по каталогам производителей.

Рис. 5. Влияние дополнительного оборудования (из каталога «Compact NSX 100-630 A», Schneider Electric)

Основной вывод, который можно сделать по данной статье — выбор автоматических выключателей 0,4 кВ не такая простая задача, как может показаться на первый взгляд. Нужно учитывать множество факторов и один из самых важных — это рабочая температура автомата.

Перед расчетом хорошенько изучите каталоги и рекомендации от производителей и обязательно запросите недостающие исходные данные. Это позволит предотвратить множество проблем.

Этот и другие вопросы, касающиеся выбора автоматов, будут рассмотрены в новом курсе “Защита сетей 0,4 кВ автоматическими выключателями”, который выйдет в начале сентября.

Всего хорошего!

подбор электриком нужной модели, тепловая и электрическая защиты

Во время модернизации или монтажа проводки возникает вопрос о её защите. Установка неавтоматических предохранителей или пробок уходит в прошлое. Современные автоматические выключатели повсюду вытесняют такую продукцию, обеспечивая безопасность проводов, зданий и бытовой техники при возникновении нештатных ситуаций.

Назначение прибора

Одной из целей размещения автовыключателей в цепи является прекращение подачи электричества при перегреве кабеля. Его жилы предназначены для прохождения токов определённого максимального номинала. Если этот норматив превышен, провод раскаляется и в течение малого времени разрушает изоляцию. В результате происходит короткое замыкание, а то и возгорание. Электроавтомат призван предотвратить подобную ситуацию.

Ещё одним предназначением защитной аппаратуры стало снятие напряжения в случае короткого замыкания. Это позволяет сохранить провода при возрастании токов и защитить подключённую к линии технику. Обесточивание в этом случае должно происходить практически мгновенно.

Для того чтобы электровыключатель исправно выполнял свои функции, нужно подбирать его в соответствии с заданными параметрами.

Сведения об изделии

Автомат защиты сети известен практически каждому. О том, что при большом токе он должен прекратить свою работу, также знают все. Осведомлены жители и о последствиях, которые грозят при неисправности такой аппаратуры — перегрев, возгорание, пожар, выход из строя бытовых приборов и промышленного оснащения.

Разновидности и типы АВ

В частной жизни и на производстве применяется оборудование различной мощности, напряжения, тока. Электроавтоматы, которые предохраняют его и сеть от разрушения, также бывают нескольких типов, в зависимости от категории обслуживаемой линии. Для каждого из них есть своя сфера применения. Среди отключающей аппаратуры можно выделить такие:

• По типу тока: переменные, постоянные и универсальные.
• Конструктивное исполнение бывает воздушным, модульным или в виде литого корпуса.
• В зависимости от скорости срабатывания, можно приобрести быстродействующую, нормальную или селективную модель.
• Характеризуются многочисленными параметрами по токовому номиналу.
• Рассчитаны преимущественно на напряжение 220 В или 380 вольт.
• Бывают токоограничивающими, срабатывающими очень быстро. За этот период ток не достигает своего максимума. При предельном показателе отключаются не токоограничивающие электрические автоматы защиты.
• Есть 1,2,3, или 4 полюсные пакетники.
• Существует градация по разнообразию расцепителей напряжения. Они бывают максимальными, независимыми, селективными или минимальными (нулевыми).
• Есть деление по IP-защищённости от воздействия окружающей среды, механических повреждений и токопроводности сырья, из которого изделие производится.
• Привод отключающего АВ бывает пружинным, ручным или оснащённым двигателем.

Устройство и принцип работы

Внутреннее оборудование автомата-выключателя находится в корпусе из диэлектрического сырья с нанесёнными на нём параметрами. На оборотной стороне располагается специальный механизм, с помощью которого на пакетнике фиксируется DIN-рейка. Она предназначена для крепления электротехнических установочных модулей и имеет стандартную ширину — 35 мм.

Сама оболочка соединяется четырьмя пластмассовыми заклёпками, которые высверливаются при разборке. Внутри можно обнаружить:

• Клемма в виде винта сверху и такой же элемент снизу.
• Фиксированный контакт.
• Подвижное соединение.
• Пластичный провод.
• Электромагнитная расцепляющая катушка.
• Сердечник расцепителя и его механизм.
• Управляющая рукоятка.
• Гибкая связь.
• Пластина из биметалла.
• Винт для регулировки расцепителя.
• Камера для гашения дуги.
• Отверстие, предназначенное для удаления продуктов горения.
• Замки фиксатора.

При перемещении клавиши вверх происходит подключение автомата защиты электросети к цепи, которую он будет обслуживать. Для отсечки ручным способом её надо просто опустить. В аварийной ситуации она сработает сама.

В тепловом расцепителе основным компонентом является биметаллическая пластина, нагревающаяся под воздействием проходящего внутри неё тока. При превышении максимального значения начинается деформация полосы, что заставляет сработать механический привод. Вследствие этих действий подача напряжения прекращается. Если в помещении, где располагается отключающая аппаратура, температура повышена, то сработка произойдёт раньше. Ток включения можно скорректировать настроечным винтом. После остывания оборудование снова готово к действию и последующему вводу в строй.

Электромагнитная защита будет работать за счёт соленоида. Он представляет собой катушку с навитой на пружинный сердечник проволокой. Если в сети происходит замыкание, в обмотке образуется электромагнитный поток, перемещающий стержень.

Преодолев силу пружины, он нажимает на механизм и прекращает работу сетевого защитника.

Перегрузка может быть вызвана одновременным включением в линии нескольких мощных установок. Если их суммарное потребление превышает номинал предохранительного устройства и сечение кабеля, то защита должна сработать и обесточит сеть. Для постоянного отключения в ручном режиме, т. е. использования в качестве обычного выключателя, а особенно под нагрузкой, такие приборы не подходят. При частом воздействии на рукоятку будут разрушаться контакты.

Классификация моделей

Ток срабатывания защиты является основной характеристикой АВ. На корпусе его наносят в виде классификационных латинских букв, за которыми стоит соответствующий цифровой номинал. Правила Устройства электроустановок (ПУЭ) предусматривают изготовление и продажу таких защитных автоматов:

• Изделия вида МА не имеют теплового расцепляющего механизма. Устанавливаются для отключения электродвигателей и прочих агрегатов большой мощности. Для предохранения от перегрузки в подобных автоматах имеется реле максимальной токовой защиты, а кабельные линии оберегаются только от токов КЗ.
• Самыми чувствительными являются приборы, относящиеся к группе А. Их тепловой расцепитель приходит в движение уже при перегрузке в 30%. Электромагнитная катушка срабатывает за половину секунды при превышении на 100% токового номинала, а если двойной нагрузки мало, за 20−30 секунд линию и оборудование спасёт полоска из биметалла. Автоматы этой группы ставят в цепочки, где есть аппаратура, не терпящая самых кратковременных и незначительных колебаний любого параметра. Чаще всего это приборы, использующие полупроводники и электронные схемы.
• Если ток выше номинала на 200%, а время срабатывания электромагнита составляет 0,015 секунды, то подобное устройство относится к классу B, тепловое реле в таких же параметрах обеспечивает отсечку за 4−5 сек. Потребителями линий, находящихся под защитой подобных автоматов, являются комплексы освещения и трассы с минимальными или отсутствующими пусковыми токами.
• В бытовых условиях оптимальным будет приобретение пакетников группы C. Они предполагают перегрузки в системе значительнее, чем представители предыдущих видов. Для срабатывания соленоида нужно пятикратное превышение тока, а теплушка обесточит линию за полторы секунды. В большинстве случаев такие автоматы играют роль вводных, а в качестве групповых используются аппараты с литерой B. Это обеспечивает избирательное отключение отдельных аварийных веток электросхемы.
• Излишек по номиналу в 10 раз, сработка биметалла за 0,4 секунды характеризует приспособления, относящиеся к виду D. Их установка оправдана в качестве подстраховки при неисправности или несвоевременном отключении автоматов низшего уровня, установленных в отдельных помещениях. А также возможна установка подобной продукции для отключения электрических машин с большими пусковыми токами.
• Меньшим спросом и распространением пользуются устройств типа K и Z. Это связано с тем, что первые срабатывают при перегрузке в 12 раз для переменного тока и в 18 раз для постоянного, а вторые при трёхкратной и четырёхкратной соответственно. Электромагниты и тепловые защиты приводятся в действие за 0,02 секунды и превышении номинала потока на 5%. Такие характеристики позволяют применять АВ подобного вида в сетях, где нагрузка исключительно индуктивная.

Лучшие производители

В специализированных магазинах и на рынках можно обнаружит массу различных образцов автоматов с логотипом всяческих компаний и вовсе безымянных. В случае когда от покупки зависит безопасность, экономия не приветствуется. Для многих изготовителей категории ноунейм на первое место выходит бережливость вследствие удешевления производственных затрат. К этому относится и установка менее качественных комплектующих, которые могут подвести в ответственный момент. Значит, к покупке стоит рассматривать только известные и зарекомендовавшие себя бренды.

Продукция из Европы и Америки

Это самые лучшие по своим характеристикам и составу изделия. Они представлены такими фирмами:

• Огромным опытом, высококачественными технологиями, уникальными разработками и многолетним присутствием в отрасли отличается европейский холдинг ABB. Автоматы с этим клеймом служат продолжительное время без сбоев и гарантируют спокойствие хозяину и членам его семьи. Конечно, стоимость их низкой не назовёшь, но работа с электричеством является особо опасной, и затраты в таком случае отходят на второй план. Эти автоматы — настоящий лидер рынка и рекомендованы к приобретению многими экспертами.
• За надёжность полюбились потребителю французские АВ выключатели Legrand. Найти их можно повсюду, электрики несмотря на довольно высокую цену нередко выбирают именно эти АВ за качество и широкое распространение в магазинах.
• Не очень часто на отечественном рынке встречаются пакетники, изготовленные американским предприятием General Electric. Несмотря на относительную дороговизну их товар по достоинству оценён во многих странах мира.
• Siemens из Германии активно продвигает свою продукцию. Однако качество электротехнических товаров немного отстаёт от сегмента электроники этой компании. Но, благодаря конкурентным ценам, такие АВ довольно востребованы отечественными покупателями.
• Ещё один немецкий бренд — Moeller. Подобные изделия часто можно встретить в домах и квартирах.

Отечественные изготовители

Стремление приобрести автоматы с заграничным происхождением вполне объяснимо. Ведь известное имя на упаковке обещает отличные технические характеристики и потребительские качества. Однако у них есть существенны минус — высокая стоимость.

Но и на российских просторах появились компании, выпускающие продукцию, которая может составить конкуренцию продвинутым иностранцам:

• Соотношение цены и качества товаров от КЭАЗ на достаточном уровне. Эта продукция служит в течение нескольких лет без сбоев и имеет двухлетнюю гарантию.
• Споры о достоинствах и недостатках изделий марки IEK длятся много лет. И победить в них не может ни одна сторона. На практике получилась ничья — примерно половина пакетников соответствует требованиям, много нареканий вызывает пластик корпуса и сборка, что провоцирует ложные отключения. Однако невысокая стоимость товара является преимуществом, хотя и несколько сомнительным.
• Продукция молодой фирмы DEKraft сертифицирована по международным стандартам, но качество нестабильно.
• Выключатели бренда EKF собирают в Китае, но происхождение фирмы российское, что позволяет внести их в этот рейтинг. Единственным достоинством, достойным упоминания является гарантийный период в 5 лет. Небольшой срок существования фирмы не даёт оснований говорить о прочих плюсах и минусах этих изделий.

Бренды с Востока

Несмотря на то что мнение о продукции, изготовленной Поднебесной, не самое лучшее, есть на китайской земле и мощные производства, конкурирующие с остальным миром не только низкой ценой. В области электротехники есть несколько подобных представителей:

• Компания Sassin, основанная в 1993 году, разрабатывает и производит собственные устройства защиты как низковольтных, так и высоковольтных сетей. За прошедший срок из небольшой мастерской вырос современны завод, выпускающий достойную продукцию и захвативший лидирующие позиции в качестве экспортёра товаров для электрозащиты.
• Город Веньчжоу, провинция Чжецзян, называют столицей электротехники КНР. Именно он является местом расположения квартиры корпорации CHINT Electrics Co., Ltd., растущей ежегодно на 50%. В её ассортименте вся номенклатура пакетных выключателей для защиты линий и оборудования.
• В свободной продаже на европейском, американском, азиатском, африканском и ближневосточном рынках можно встретить продукцию бренда ROVI. Качество подтверждается немецкими сертификатами технадзора TUV, европротоколом CE, экологическим стандартом RoHS и ISO 9002.

Определение фальшивки

Низкое качество продукции и откровенный контрафакт характерен для любой отрасли современно производства. Не стали исключением и автоматы для защиты электрооборудования. Этот товар довольно востребован клиентами, а конкуренция на рынке высокая. Определить достойный для приобретения образец можно лишь в лаборатории, что не представляется реальным для рядового покупателя. В этом случае остаётся полагаться на собственный опыт и рекомендации экспертов.

Однако брак или подделку можно выявить и по внешним чертам:

• Фирменное приспособление всегда правильно и чётко маркировано.
• Некачественный АВ обычно меньше весит из-за плохого сырья, из которого он изготовлен.
• Если через контрольное отверстие или щель можно рассмотреть биметаллический компонент или соленоид, то следует предположить, что перед нами именно автомат, а не простой выключатель.

Но всё же лучше не рисковать и не прибегать к неоправданной экономии. Приобретение кота в мешке может дорого обойтись, так как сфера энергообеспечения — это серьёзно и опасно. Лучше приобрести продукцию известной фирмы чуть дороже и быть уверенным в защите, чем постоянно рисковать имуществом и жизнью родных и близких.

Автоматы защиты сети

Содержание:

1. Типы электрических автоматов
2. Типы расцепителей автоматических выключателей
3. Видео

Во всех электрических сетях используется большое количество приборов, основной функцией которых является защита линий и оборудования от токовых перегрузок и коротких замыканий. Среди них широкое распространение получил автомат защиты сети, выполняющий не только защиту, но и коммутацию цепей. Таким образом, автоматические выключатели обеспечивают включение и выключение конкретных участков, защищают их от токовых перегрузок путем отключения защищаемых цепей при возникновении аварийных ситуаций.

Типы электрических автоматов

Автоматические выключатели широко используются в системах электроснабжения, обеспечивая надежную защиту электрическим цепям и сетям, бытовым приборам и электрооборудованию. Их основной задачей является обесточивание цепи в нужный момент путем отключения подачи электрического тока. Срабатывание автомата защиты происходит при коротких замыканиях, а также при нагреве проводов из-за перегрузок в сети.

Автоматы защиты сети могут работать в цепях постоянного и переменного тока, а универсальные конструкции способны работать при наличии в сети любого электрического тока. В соответствии с конструкцией, они разделяются на три типа, которые служат основой для других разновидностей автоматических выключателей:

• Воздушные автоматы. Используются в промышленном производстве, где токи в цепях могут достигать нескольких тысяч ампер.
• Автоматы в литом корпусе. Отличаются широким рабочим диапазоном, составляющим от 16 до 1000 А.
• Модульные автоматы. Именно они широко используются в квартирах и частных домах. Их название связано со стандартной шириной, составляющей кратность в 17,5 мм, в зависимости от количества полюсов. То есть, в одном блоке может использоваться сразу несколько выключателей.

Все автоматы защиты разделяются в соответствии с показателями номинального тока и напряжения, поскольку большинство защитных устройств устанавливаются в сетях 220 или 380В.

Автоматические выключатели могут быть токоограничивающими и не токоограничивающими. В первом случае автомат представляет собой выключатель, в котором время отключения установлено на чрезвычайно малую величину, в течение которой токи короткого замыкания не успевают достичь максимума.

Автоматы классифицируются по числу полюсов и могут быть одно-, двух-, трех- и четырехполюсными. Они оборудуются максимальными, независимыми, минимальными или нулевыми расцепителями напряжения. Большое значение имеет скорость срабатывания, когда устройства могут быть нормальными, быстродействующими и селективными. В некоторых приборах допускается сочетание технических характеристик. Некоторые модели оборудуются свободными контактами, а проводники подключаются к ним разными способами.

Существует разделение на различные типы по конструкции расцепителя или размыкателя, установленного в автомате. Данные элементы играют важную роль и разделяются как магнитные и тепловые. В первом случае размыкатель относится к быстродействующим и обеспечивает защиту при коротких замыканиях. Время срабатывания составляет от 0,005 до 3-4 секунд. Работа теплового расцепителя происходит гораздо медленнее, поэтому он используется в основном для защиты от перегрузок. Основой элемента является биметаллическая пластина, нагревающаяся при возрастающих нагрузках. Период срабатывания находится в пределах от 3-4 секунд до нескольких минут.

Кроме того, автоматы разделяются по типам отключения или по времятоковым характеристикам. Каждый тип маркируется символами А, В, С, D, К, Z. Например, тип А используется при размыкании цепей, имеющих значительную длину проводки, хорошо защищает полупроводниковые устройства. Предел срабатывания составляет 2-3 номинальных тока. Тип В применяется в системах освещения общего назначения и обладает порогом срабатывания 3-5 номинальных тока. Более подробные сведения о каждом типе автомата можно взять из таблицы.

Типы расцепителей автоматических выключателей

Все расцепители, используемые в автоматических выключателях, можно условно разделить на две группы. В первую группу входят устройства, защищающие электрические цепи и способные распознавать наступление критической ситуации, когда появляются сверхтоки. В результате срабатывания дальнейшее развитие аварии пресекается за счет расхождения главных рабочих контактов.

Вторая группа расцепителей представлена дополнительными устройствами, не входящими в базовую комплектацию автоматов. Под заказ могут устанавливаться:

• Независимые расцепители, способные дистанционно отключать автоматы при поступлении сигнала из вспомогательной цепи.
• Расцепитель минимального напряжения. Выполняет отключение автомата в случае падения напряжения ниже допустимых пределов.
• Расцепитель нулевого напряжения. Его контакты размыкаются при наступлении значительного падения напряжения.

Тепловой расцепитель

Образец теплового расцепителя, представленный на рисунке, выполнен в виде биметаллической пластины. В процессе нагревания она изгибается, меняет форму и оказывает воздействие на расцепляющий механизм. Для изготовления пластины две металлические ленты соединяются между собой механическим путем. Материал каждой ленты имеет разный коэффициент температурного расширения. Соединение выполняется методом пайки, сварки или заклепывания. Изгиб пластины образуется за счет разного изменения длины во время нагревания. Тепловые расцепители обеспечивают защиту от перегрузочных токов и могут быть настроены на заданный режим срабатывания.

Главным преимуществом теплового расцепителя является высокая устойчивость к вибрациям, отсутствие трущихся деталей и возможность работы в загрязненном виде. Они отличаются простотой конструкции и низкой стоимостью. В качестве недостатков следует отметить постоянное потребление электроэнергии, чувствительность к перепадам температур, возможность ложных срабатываний при нагревании посторонними источниками.

Такое же широкое применение получили электромагнитные расцепители, обладающие мгновенным действием. Конструктивно они выполнены в виде соленоида с сердечником, воздействующим на расцепляющий механизм. Когда по обмотке соленоида протекает сверхток, это приводит к созданию магнитного поля, перемещающего сердечник, и одновременно преодолевающего сопротивление возвратной пружины.

Настройка электромагнитного расцепителя производится на срабатывание при коротком замыкании, значение которого составляет 2-20 ln. В свою очередь значение ln = 200 А. Погрешность настроек может составлять 20% в ту или иную сторону от заданной величины. Поэтому уставки срабатывания для силовых автоматов указываются в амперах или в кратном значении номинального тока. Модульные автоматические выключатели имеют защитные характеристики, обозначаемые В (3-5), С (5-10) и D (10-50), где цифровые значения соответствуют предельному номинальному току ln, при котором наступает расхождение контактов.

Электромагнитный расцепитель

Основными плюсами электромагнитных расцепителей являются устойчивость к вибрациям, ударам и прочим механическим воздействиям, а также простота конструкции, облегчающая ремонт и обслуживание устройства. К недостаткам можно отнести мгновенное срабатывание, без задержек по времени, а также создание магнитного поля во время работы.

Выдержка времени имеет большое значение, поскольку за счет нее обеспечивается селективность. При наличии селективности или избирательности, вводным автоматом распознается наличие короткого замыкания, но оно пропускается на определенное установленное время. В течение этого временного промежутка должно успеть сработать нижестоящее защитное устройство, отключающее не весь объект, а лишь поврежденный участок.

Довольно часто тепловой и электромагнитный расцепители применяются совместно, путем последовательного соединения обоих элементов. Такая связка получила название комбинированного или термомагнитного расцепителя.

Полупроводниковый расцепитель

К более сложным устройствам относятся полупроводниковые расцепители. В состав каждого из них входит блок управления, измерительные трансформаторы при переменном токе или магнитные усилители при постоянном токе, а также исполнительный электромагнит, выполняющий функцию независимого расцепителя. С помощью блока управления настраивается программа, определенная пользователем, под руководством которой будут расцепляться главные контакты.

В процессе настроек выполняются следующие действия:

• Регулируется номинальный ток автомата
• Настраивается выдержка времени в зонах перегрузок и коротких замыканий.
• Определяется уставка срабатывания при коротком замыкании.
• Настройка защитных переключателей на срабатывание от однофазного короткого замыкания и токов включения.
• Настройка переключателя, отключающего задержку по времени, когда при коротком замыкании режим селективности изменяется на режим мгновенного действия.

Электронный расцепитель

Конструкция электронного расцепителя напоминает устройство аналогичного полупроводникового прибора. Он также состоит из электромагнита, измерительных устройств и блока управления. Значение рабочего тока и время выдержки устанавливается ступенчато, обеспечивая гарантированное срабатывание при коротком замыкании и пусковых токах.

Достоинствами этих приборов являются разнообразие настроек и возможность выбора, работа установленной программы с высокой точностью, наличие индикаторов работоспособности и причин срабатывания, логическая селективная связь с выключателями, расположенными выше и ниже автомата.

К недостаткам можно отнести высокую цену, хрупкость блока управления и чувствительность к влиянию электромагнитных полей.

Почему в жару срабатывает автоматический выключатель?

Иногда встречается такая ситуация, что в летний зной срабатывают автоматические выключатели в электрическом щите.

Зимой и в межсезонье все в порядке, а с приходом жары появляются «чудеса».

Давайте попробуем разобраться, в чем же «фокус», почему так происходит.

В одной из предыдущих статей я уже рассматривал можно ли менять автомат, если его «выбивает»?

Сразу условимся, что автомат и подключенные приборы исправны, проводка тоже в порядке. Срабатывание происходит через какое-то время после повторного включения автомата.

Как известно, тепловая защита автоматического выключателя начинает срабатывать, когда ток в линии достигает значения 1,13Iн, т.е. когда ток на 13% превысит номинальный ток автомата. Причем время срабатывания будет больше одного часа. Для самого распространенного автомата 16А, устанавливаемого на розеточные группы, начальный ток при котором тепловой расцепитель может сработать будет 16х1,13=18,08А.

Таким образом, если при подключенных приборах, через эту групповую линию протекает ток близкий к 16А, автоматический выключатель срабатывать не должен.

Номинальный ток автоматического выключателя, указанный на его корпусе, приводится для температуры окружающей среды +30°С. В каталогах производителей обычно указываются поправки к номинальному току, в зависимости от окружающей температуры. Вот таблица из каталога Hager:

Кроме того, на величину номинального тока автомата оказывают влияние установленные рядом другие автоматы. И если их много (а в современных электрощитах их обычно на одну DIN-реку устанавливается 12 шт.), да к тому же, если через большинство из них подключена нагрузка, то они могут существенно подогревать друг друга. Таблица из того же каталога Hager:

Предположим, что температура в электрощите +45°С, для автомата с номиналом 16А при этой температуре номинальный ток будет уже 13А, ток срабатывания теплового расцепителя при этой температуре 13х1,13=14.69А.  Т.е. в нашем случае ток нагрузки в линии превышает начальный порог срабатывания теплового расцепителя.

А если учесть рядом стоящие автоматы (допустим их 4 шт.), то получим при +45°С номинальный ток 13х0,9=11,7А.

При таком номинальном токе тепловая защита начнет срабатывать при 11,7х1,13=13,22А.

Зимой и в межсезонье прохладней, порог срабатывания тепловой защиты выше, с приходом жары этот порог снижается.

Летом иногда  встречаются такие ситуации, особенно в офисах, где к одной розеточной группе подключены компьютеры, оргтехника, кондиционеры, линии перегружены, к тому же электрощиты обычно установлены в холлах, где нет кондиционеров и плохо проветривается. Срабатывание автоматов в этих случаях частое явление.

Для большей наглядности я записал видео, в котором в деталях рассмотрел, почему в жару срабатывает автоматический выключатель, смотрите:

Очень подробно об автоматических выключателях, УЗО и дифференциальных автоматах рассмотрено здесь.

Полезные статьи по теме:

Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы — подробное руководство.

Как выбирать автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы?

Менять ли автоматический выключатель, если его «выбивает»?

Номиналы групповых автоматов превышают номинал вводного?

Устройство и принцип действия УЗО.

Почему УЗО выбирают на ступень выше?

Работа УЗО при обрыве нуля.