В процессе эксплуатации электрических сетей основное внимание уделяется сохранности проводки, подключенных бытовых приборов и оборудования. Главную опасность представляют токи коротких замыканий и перегрузки. Появление сверхтоков приводит к разрушению изоляции, возгоранию проводки и пожару. Во избежание подобных ситуаций, необходимо правильно выбрать автоматические выключатели. Существуют определенные критерии, параметры и технические характеристики, в соответствии с которыми планируется использование выключателей и предохранителей. При необходимости на стадии проектирования выполняются расчеты защитного оборудования, используемого в сложных схемах электрических сетей.
Основные функции автоматических выключателей
Главная задача всех автоматических выключателей состоит в надежной защите проводов и изоляционного слоя от перегрева и последующего расплавления. Исходя из этого производится также выбор вводного устройства. В момент нагрева проводника до критической температуры происходит автоматическое отключение напряжения.
Подобные ситуации возникают при подключении нагрузок, мощность которых существенно превышает возможности сети. Точно такие же отключения происходят в случае возникновения токов коротких замыканий.
Отключающие защитные устройства выбираются, в первую очередь, исходя из количества проводов, которые требуется обесточить. Большое значение имеет выбор автоматического выключателя по мощности. Сам процесс отключения должен быть своевременным, не допускающим разрушения изоляции и возникновения пожара. Основными критериями выбора конкретного автомата, который определяет госстандарт являются его номинал, время-токовая характеристика, связанная с электромагнитным расцепителем и отключающая способность, в зависимости от тока отсечки.
При решении задачи, как выбрать автоматический выключатель для дома, все его параметры имеют большое значение для обеспечения рабочего процесса. Они выбираются в соответствии с нагрузкой, подключенной к данной сети и расположением проводки относительно питающей подстанции. Правильный выбор устройства в значительной степени зависит от знания конструктивных особенностей и принципа действия автомата.
Общее устройство и принцип работы
Все автоматические выключатели отличаются лишь незначительными деталями, а в целом каждый из них состоит из следующих обязательных элементов:
- Полюса в установленном количестве от 1 до 4, подлежащие включению и отключению. По сути, они являются силовыми контактами, замыкающими и размыкающими цепь провода.
- Система гашения дуги. Выполняется в разных вариантах. В одном случае – это специальные камеры, в которых дуга разбивается на части за счет узких щелей. Либо гашение дуги осуществляется через решетку. Автомат, рассчитанный для работы в мощных цепях, может использоваться с комбинированным вариантом.
- Привод механизма расцепления.
- Расцепитель. Изготавливается на биметаллической, электронной, электромагнитной основе или на базе микропроцессора. При возникновении аномального токового режима, данный элемент выполняет мгновенное автоматическое выключение. Конструкция расцепителя включает в себя рычаги, защелки и отключающие пружины, ускоряющие срабатывание.
- Блок-контакты в количестве одной или нескольких пар. Также они называются вспомогательными контактами, расположенными в цепях контроля или сигнализации.
Разрыв электрической цепи провода дополнительно обеспечивается биметаллической пластиной, предназначенной для тепловой защиты автомата. Когда при высоком токе она разогревается, это вызывает изгиб или деформацию с последующим разрывом цепи. После этого пластина должна остыть, иначе автомат просто не включится. В некоторых моделях вместо биметаллической пластины устанавливаются тепловые реле с возможностью расчета и настроек рабочих режимов.
Работа электромагнитного расцепителя
Следует отдельно рассмотреть действие электромагнитного расцепителя, от которого зависит выполнение основных функций автомата. Его характеристики определяет государственный стандарт.
Основной деталью является катушка-соленоид. Она оборудована подвижной частью, приводящей в действие механизм разрыва цепи провода. Протекая через силовые контакты, ток захватывает и соленоид. Если порядок расчета тока соблюдается в пределах номинала, то в нормальном рабочем режиме отключения автомата не происходит. Магнитных усилий недостаточно для сдвига защелки якорем расцепителя, поэтому защитное устройство остается включенным.
При возникновении КЗ наступает превышение порогового значения силы тока. В результате, начинается быстрое возрастание магнитного потока, вызывающего движение подвижной части катушки. В этом случае автомат мгновенно отключается.
Существуют автоматы, работающие с постоянным током. Они защищают электродвигатели и оборудованы сразу несколькими расцепителями. За счет этого отключение значительно ускоряется, даже если одна из систем расцепления не сработала.
Классификация защитных автоматов
Автоматические выключатели, в зависимости от модификации, могут использоваться в одно- и трехфазных электрических сетях. В первом варианте применяются устройства с 1 или 2 полюсами. Однополюсные модели предназначены лишь для подключения по кабелю фазы. Они устанавливаются в квартирах и частных домах с обычными условиями эксплуатации на общую шину. Данный тип защиты применяется для групп розеток и линий освещения, расположенных в различных помещениях. Независимо от количества полюсов, какой автомат поставлен, тот и будет работать.
К автоматам с двумя полюсами подключаются провода фазы и нуля. За счет этого выполняется разрыв обеих цепей, обеспечивая тем самым более высокий уровень защиты. В данном случае цепь отключается не частично, а полностью, что особенно актуально при попадании напряжения в нулевой провод. Двухполюсные устройства рекомендуется устанавливать на общую гребенку выделенных линий с подключенным мощным оборудованием или при наличии сложных эксплуатационных условий.
К трехфазным сетям подключаются двух- и трехполюсные автоматы. К устройствам с тремя полюсами подводятся сразу три фазы провода, поэтому при аварийных ситуациях схема предусматривает их одновременное отключение. Как правило, они используются на вводах или на линиях с подключенными трехфазными потребителями. Вместо них могут устанавливаться автоматы с четырьмя полюсами, отключающие вместе с фазами еще и ноль. На отдельных линиях трехфазной сети используются двухполюсные выключатели с одновременным отключением фазного и нулевого провода.
Основные критерии выбора, таблица
Для того чтобы не использовать сложные формулы при расчетах, существует универсальная таблица:
В таблице представлены основные параметры и технические характеристики автоматических выключателей, которые нужно учитывать, делая расчет и выбор защиты. Некоторые из них следует рассмотреть более подробно.
Чувствительность к перегрузкам
Одним из критериев, используемых для того чтобы правильно выбрать автоматический выключатель, является электромагнитный расцепитель. Именно от него зависит скорость срабатывания и степень чувствительности к перегрузкам. Оптимально подобранный элемент обеспечивает необходимую задержку, возникающую при срабатывании. Она нужна чтобы исключить ложные срабатывания, нередко возникающие при пуске электродвигателей.
Срабатывание автомата происходит, когда значение тока превышает установленную отметку. Большую роль играет выбор номинала. Одновременно в сети регулярно возникает множество кратковременных перегрузок, в основном из-за пусковых токов. В такие моменты устройство не должно срабатывать, для чего и установлена определенная задержка. Для расчета используется специальная формула.
Нередко возрастание тока происходит не по причине перегрузки, а по току короткого замыкания. Во время задержки контакты могут легко расплавиться. В этот момент и начинается работа электромагнитного расцепителя. При достижении током выбранного значения, превышающей обычные перегрузки, происходит его автоматическое срабатывание. Данный параметр известен также в качестве тока отсечки, поскольку в этом случае линия полностью отсекается от электропитания. Ток срабатывания может иметь разное значение и отображается буквенными символами. Они находятся впереди цифрового обозначения номинала и используются для выбора автоматического выключателя.
Устройства с теми или иными характеристиками по ГОСТ, имеют широкий выбор уставок и предназначены для различных условий эксплуатации:
- А – используется с проводкой, подключенной к сверхчувствительной нагрузке на общую шину. При перегрузках автомат мгновенно срабатывает.
- В – обычные устройства используемые для квартиры в сетях с группами розеток и выключателей, работающих при стандартных нагрузках. Когда ток увеличивается в 3-5 раз от расчетного, автомат срабатывает с незначительной задержкой. Несколько автоматов соединяются в общую гребенку.
- С – защищает электропроводку в сетях с повышенными пусковыми токами. Устройство игнорирует незначительные скачки напряжения, а срабатывание происходит при возрастании тока в 5-10 раз от номинала. Автоматы этого типа получили наибольшее распространение.
- D – используется при нагрузках, возникающих от действия больших пусковых токов. Устанавливается как вводный автомат, контролирующий всю электрическую сеть. Отключение происходит при скачке тока в 10-50 раз выше номинала.
Выбор автомата по номиналу и нагрузке
Не менее важным критерием, по которому выбирается автоматический выключатель, считается номинал защитного устройства. Дело в том что под действием протекающего тока происходит нагрев проводника. С увеличением токовой нагрузки при неизменном сечении, выделение тепла также будет увеличиваться. Таким образом, основной задачей автомата становится отключение питания до превышения током допустимых норм. В связи с этим, номинал выключателя должен быть ниже допустимого тока электропроводки.
Значение номинального тока указывается в маркировке, наносимой на переднюю часть устройства. Стандартный ряд номиналов по ГОСТ включает в себя 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 и 63 А и применяется по выбору. Первые два варианта уже давно не пользуются спросом, поскольку линии с малыми сечениями просто не справятся с современными нагрузками.
С помощью значений мощности приборов и нагрузки рассчитаем проводку и выберем нужное сечение проводника. А уже по сечению кабеля происходит выбор автоматических выключателей. Для ускорения вычислений применяются таблица, одна из них была приведена выше.
Если в проводке имеется высокий запас мощности, а нагрузки на нее незначительные, допускается подобрать автомат с пониженным номиналом. Его основной задачей становится не предохранение линии от перегрева, а защите техники и оборудования от коротких замыканий. Как пример можно привести соединение нескольких автоматов между собой выполняемое с помощью гребёнки.
Выбор производителя
Стоимость автоматических выключателей зависит от того, какая компания-производитель выпускает ту или иную продукцию и какие параметры этих устройств. Наиболее дорогими считаются изделия известных фирм — пример – Legrand, АВВ, Шнайдер и другие. Они соответствуют установленным стандартам и обладают всеми необходимыми характеристиками. По сравнению с ними китайские автоматы заметно проигрывают.
Цена выключателей IEK, EKF, TDM, DEKRAFT и других ниже примерно 3-5 раз. В процессе эксплуатации они работают стабильно и устойчиво, однако срок эксплуатации таких приборов гораздо ниже. Приобретая автоматические выключатели, приходится решать, какой фирмы выбрать то или иное изделие. Если они планируются для бюджетных вариантов, например, для дачи, то вполне возможно обойтись китайской продукцией. В случае необходимости оборудовать качественную электрическую сеть для собственных нужд, лучше не экономить, а подбирать устройство от западных производителей.
Не стоит брать продукцию у сомнительных продавцов за низкую цену. Известные бренды могут оказаться поддельными, с низким качеством и непригодные к эксплуатации.
