Автоматичний вимикач – що це таке? Типи і класи автоматичних вимикачів

Ланцюги електропроводки в промислових і побутових приміщеннях обов’язково включають в свій склад не один автоматичний вимикач. Цей елемент забезпечує безпечну експлуатацію не тільки електромереж, а й будівель, споруд в цілому.

Пристрій захисного відключення – автоматичний вимикач

необхідність

У разі короткого замикання або перевищення допустимих струмових навантажень він автоматично розмикає ланцюг. Відключення навантаження запобігає загоряння ізоляції кабелів і поширення пожежі, виходу з ладу дорогого устаткування, травмування людей.

Існує багато типів автоматичних вимикачів, вони відрізняються по потужності теплових і струмових навантажень, за габаритами, конструктивним виконанням та іншими ознаками. На побутовому рівні більшість використовуваних типів автоматичних вимикачів мають загальні принципи спрацьовування і однаковий набір складових елементів.

Навіть форми корпусів, отвори і окремі елементи кріплення приведені до спільного стандарту. Будь-який тип низьковольтного автоматичного вимикача, який використовується в адміністративних будівлях, квартирах, приватних будинках, легко встановлюється на стандартні елементи кріплення розподільних щитів. Розглянемо часто застосовується в побуті тип модульного автоматичного вимикача марки ДЕК серія ВА.

Панель вимикача АВ

Конструктивні особливості

Автоматичний вимикач типу ВА побудований на модульній основі, це дозволяє використовувати його в однофазної і трифазної, одно- і багатополюсною мережах. Для захисту однофазної мережі потрібен однополюсний автоматичний вимикач: один модуль, котрого більш ніж достатньо.

Електроустановки, що працюють від трифазної мережі, захищаються триполюсними автоматами захисту від трьох модулів, по одному на кожну фазу. В цьому випадку автоматичні вимикачі збираються в єдиний блок.

Для синхронного спрацьовування всієї групи автоматів при перевищенні допустимого порогу струму на одній з фаз важелі управління фіксуються загальної планкою. Для синхронного спрацьовування важелі управління також можуть фіксуватися загальної пластикової планкою.

Стандартні отвори дають можливість встановити на автоматичний вимикач додаткові пристрої промислового типу: окремі расцепители, сигнальні контакти та інші. Встановлювані елементи часто використовуються на виробничих об’єктах для дистанційного контролю за спрацьовуванням і управлінням роботою електроустановок.

Пластикові корпуси типових модулів нерозбірні, вони мають стандартизовані розміри. Зверху і знизу розташовані клеми для проводів з гвинтовим пристроєм затиску.

У верхній частині корпусу 2 отвори:

  1. для відводу газів, від нагрівання;
  2. для доступу до гвинта регулювання порога спрацьовування, біметалічного елемента теплового захисту.

Корпус автомата: вид зверху

З тильного боку корпусу передбачені пази і затискні елементи, що дозволяють одягати і фіксувати автоматичний вимикач на стандартну DIN-рейку в розподільних щитах. Така конструкція дозволяє пересувати перемикачі уздовж рейки, що не відключаючи від ланцюга, розділяти групи, вона зручна при складанні, монтажних і ремонтних роботах.

Автоматичний вимикач на ДІН-рейці

Як працює автомат

На прикладі одного модуля типу АВ розглянемо, як працює автоматичний вимикач і окремі його елементи. Автоматичне управління спрацьовуванням на вимикання здійснюється двома параметрами: силою струму, що проходить через контакти вимикача, і температурою нагріву.

Для контролю значень цих параметрів автоматичний вимикач має два елементи:

  • обмотка електромагнітної котушки зі сталевим сердечником розрахована на певну силу струму;
  • біметалеві пластини відкалібровані, загинаються пропорційно величині проходить через них струму, при перевищенні номінального значення надають механічний вплив на расцепитель, який здійснює контроль температурного режиму.

Пристрій автомата в розрізі

Підключається автоматичний вимикач в розрив ланцюга послідовно. На верхню клему затискається провід від джерела живлення, внизу кріпляться дроти, що йдуть до навантаження.

Автоматичний вимикач має два типи детектора і елемента розчеплення, які постійно контролюють силу струму.

У кожного пристрою своє призначення:

  • Електромагнітний расцепитель миттєво реагує на короткочасне значне перевищення струму номінального значення при короткому замиканні;
  • Регулюється тепловий захист, вона точніша і інерційна в вимірі значень струму, має більший час спрацьовування. Це дозволяє не реагувати на короткочасні незначні перевищення допустимих струмових значень. Всі ці заходи забезпечують стабільну безпечну роботу електроустановок.

Схема будови автоматичного вимикача

Пристрій розчеплення та взводу

Це механічний пристрій складається з металевих пружин і пластикових важелів. Його завдання в звичайному режимі утримувати замкнуті контакти, в аварійних ситуаціях, при перевищенні струму або температури заданих граничних значень, розімкнути контакти вимикача, для чого застосовується автоматичний або ручний режим відключення.

електромагнітний расцепитель

Це електромагнітна котушка з вільно рухається металевим сердечником. Шток сердечника при розрахованій сумі гранично допустимого струму штовхає важелі розчіплює пристрою, воно спрацьовує, контакти розмикаються.

Перетин дроту на котушці електромагніту і кількість витків розраховуються на багаторазове спрацьовування. Обмотка котушки виштовхує сердечник при значному перевищенні номінального струму вимикача, в разі короткого замикання в ланцюзі.

електромагнітний расцепитель

Один кінець котушки підключений до рухомого контакту механізму розчеплення, другий – до біметалічною пластині. З’єднання виконані гнучким багатожильним проводом, контакти зварні, це забезпечує надійне з’єднання в умовах високих температур. Припій на паяних контактах при нагріванні може розплавитися.

При перевищенні номінального струму в котушці електромагніта в кілька разів сердечник виштовхується. Він тисне зверху на важіль спускового механізму, відбувається розчеплення, рухливий контакт під дією пружини відскакує від нерухомого контакту, вони розмикаються. Зусилля розмикання дублюється штоком сердечника, закріпленого на рухомому контакті.

Одночасно з тиском на спусковий важіль сердечник відтягує рухливий контакт.

тепловий расцепитель

Тут використовується принцип роботи теплового реле. Такий спосіб широко застосовується для аварійних відключень електрообладнання та сигналізації в електричних ланцюгах. В основі технології закладені властивості біметалічної пластини. Ще в XIX столітті Джоуль-Ленц зазначив пропорційність температури на ділянці ланцюга квадрату сили струму і опору.

Використовуючи цю залежність і властивості біметалів, пластини стали застосовувати для механічного замикання і розмикання контактів. Біметалічні пластини пропорційно змінюють свою форму в залежності від сили струму і температури. За ступенем вигину пластини можна судити про величину струму і температурі.

Біметалічні пластини: структура

У всіх металів коефіцієнти теплового розширення відрізняються: при нагріванні пластин одного розміру з різного металу до однакової температури довжина однієї з них стане більше. Завдяки цій властивості, якщо скріпити ці дві пластини разом при нагріванні, вони почнуть загинатися, при охолодженні – випростатися.

У нашому випадку биметаллическая пластина знаходиться в теплостійкому ізоляційному матеріалі, зазвичай для цих цілей одягається трубка зі скловолокна. Зверху ізоляції намотаний провід з високим опором, це робиться для непрямого нагріву пластини.

При прямому нагріванні термін служби пластини істотно зменшується. Зі збільшенням струму температура пластини підвищується, вона загинається вгору, натискаючи на спусковий важіль механізму розчеплення. В результаті автоматичний вимикач спрацьовує, контакти розмикаються.

іскрогасні камера

Значну частину в корпусі модуля захисту займає іскрогасник. У більшості випадків автоматичний вимикач спрацьовує під струмом великого навантаження. При проходженні струму великої сили в момент розриву ланцюга між контактами виникає дуга електричного розряду.

Вона має високі температури, може розплавити контакти і інші елементи автоматики. Для того щоб цього уникнути, ставлять дугогасітель; його конструкція нагадує решітку з металевих пластин. У камері з пластинами дуга руйнується і гасне, продукти горіння і гази відходять через спеціальний отвір.

вибір

У приватних будинках можна встановити четирехполюсний і трьохполюсний автоматичний вимикач для трифазної мережі 380 В. Найчастіше використовуються триполюсні, двополюсний та однополюсні для однофазної мережі 220 В.

Вибираючи елементи захисту, в першу чергу треба виходити з номінальних значень напруги. Воно повинно бути вище або відповідати напрузі мережі.

Одне з головних умов вибору і наступного налаштування автомата захисту – відключення групи споживача раніше, ніж це зроблять елементи захисту, встановлені в ланцюзі ближче до джерела подачі електроенергії. Для цього враховуються такі параметри.

Максимальна сила струму короткого замикання на ділянці ланцюга, де встановлюється автоматичний вимикач. Модульні моделі захисних автоматів витримують 3000А; 4500А; 6000А; 10000А, немодульность розраховані на великі струми короткого замикання. Для житлових будинків і квартир досить 4500 або 6000А.

Номінальна сила струму розчеплювача вибирається трохи більше допустимого струму тривалого навантаження ланцюга. В іншому випадку автоматичний вимикач буде спрацьовувати від незначних стрибків напруги в процесі нормального режиму роботи.

Потрібно обов’язково враховувати Iн – теплового розчеплювача.

Автоматичний вимикач серії АВ з номінальним струмом 10А буде спрацьовувати при струмі 10х1,45 (поправка на теплової расцепитель) = 14,5 А.

Параметри розчеплення мають три класи (В; С; D), вони відрізняються по струмочасовий характеристикам спрацьовування:

  • Клас В – спрацьовує расцепитель при перевищенні номінальної сили зазначеної на маркуванні струму в 3-5 разів. Ставлять в групах освітлення і розеток, зазвичай вони реагують на пускові струми при включенні електродвигунів.
  • Клас С – расцепитель спрацьовує при перевищенні номінальних струмів в 5-10 разів, ставиться в розеткові і освітлювальні групи, забезпечує захист двигунів водяних насосів з невеликими пусковими струмами. Добре використовувати в заміських будинках і квартирах.
  • Клас D – автоматичний вимикач цього класу встановлюється на виробничих об’єктах для захисту електродвигунів з великими пусковими струмами.

Обов’язково враховуйте товщину і перетин проводів в ланцюзі, де встановлюється автоматичний вимикач. Вони повинні відповідати номінальним значенням струмового навантаження елементів захисту. Наприклад, при номінальному струмі автомата захисту в 16А перетин кабелю має бути не менше 2,5 кв. / Мм. Iн – 10А відповідає товщині кабелю 1,5 кв. / Мм.

Для цього є спеціальні таблиці визначення площі перетину кабелю по струму, ПУЕ (Правила улаштування електроустановок) табл. 1.3.4, 1.3.5, 1.3.6, 1.3.7, 1.3.8.

Пристрій автомата. Відео

Відео продемонструє пристрій автоматичного вимикача, що допоможе з його монтажем та встановленням.

Знаючи призначення і принципи роботи, вимоги по установці і експлуатації автоматичних вимикачів, легше зробити правильний вибір, що забезпечить стабільну, безаварійну роботу побутової техніки в будинку і квартирі.

Ссылка на основную публикацию