Основне призначення автоматичних вимикачів - використання їх як захисні апарати від струмів коротких замикань і струмів перевантажень. Переважним попитом користуються автоматичні модульні вимикачі серії ВА. У цій статті розглянемо серії ВА47-29 фірми iek.
Завдяки компактному виконанню (уніфіковані розміри модулів по ширині), зручності монтажу (кріплення на DIN-рейці за допомогою спеціальних засувок) та обслуговування вони широко використовуються в побутових та промислових умовах.
Найчастіше автомати застосовуються в мережах із порівняно невеликими значеннями струмів робочого режиму та короткого замикання. Корпус автомата виконаний із діелектричного матеріалу, що дозволяє встановлювати його у загальнодоступних місцях.
Влаштування автоматичних вимикачіві принципи їх роботи подібні, відмінності полягають, і це важливо, у матеріалі комплектуючих та якості складання. Серйозні виробники використовують лише якісні електротехнічні матеріали (мідь, бронзу, срібло), але трапляються й вироби з комплектуючими з матеріалів із «полегшеними» характеристиками.
Найпростіший спосіб відрізнити оригінал від підробки – ціна та вага: оригінал не може бути дешевим та легким за наявності комплектуючих із міді. Вага фірмових автоматів визначається моделлю і може бути легше 100 – 150 р.
Конструктивно модульний автоматичний вимикач виконаний у прямокутному корпусі, що складається із двох скріплених між собою половинок. На лицьовій стороні автомата вказані його технічні характеристики та розташована рукоятка для ручного керування.
Як влаштований автоматичний вимикач - основні робочі органи автомата
Якщо розібрати корпус (для чого необхідно висвердлити заклепки, що з'єднують його половинки), то можна побачити та отримати доступ до всіх його компонентів. Розглянемо найважливіші їх, які забезпечують нормальне функціонування пристрою.
- 1. Верхня клема для підключення;
- 2. Нерухомий силовий контакт;
- 3. Рухомий силовий контакт;
- 4. Дугогасна камера;
- 5. Гнучкий провідник;
- 6. Електромагнітний розчіплювач (котушка із сердечником);
- 7. Ручка для керування;
- 8. Тепловий розчіплювач (біметалічна пластина);
- 9. Гвинт для регулювання теплового розчіплювача;
- 10. Нижня клема для підключення;
- 11. Отвір для виходу газів (які утворюються під час горіння дуги).
Електромагнітний розчіплювач
Функціональне призначення електромагнітного розчіплювача - забезпечення практично миттєвого спрацьовування автоматичного вимикача при виникненні в ланцюгу короткого замикання, що захищається. У цій ситуації в електричних ланцюгах виникають струми, величина яких у тисячі разів перевищує номінальне значення параметра.
Час спрацьовування автомата визначається за його частоковим характеристиками (залежність часу спрацьовування автомата від величини струму), які позначаються індексами А, або C (найпоширеніші).
Тип характеристики позначений параметрі номінального струму на корпусі автомата, наприклад, С16. Для наведених характеристик час спрацьовування знаходиться в межах від сотих до тисячних часток секунди.
Конструкція електромагнітного розчіплювача є соленоїдом з пружним сердечником, який пов'язаний з рухомим силовим контактом.
Електрично котушка соленоїда включена послідовно в ланцюжок, що складається з силових контактів та теплового розчіплювача. При включеному автоматі та номінальному значенні струму, через котушку соленоїда протікає струм, однак величина магнітного потоку мала для втягування сердечника. Силові контакти замкнуті і це забезпечує нормальне функціонування установки, що захищається.
При короткому замиканні різке збільшення струму в соленоїді призводить до пропорційного збільшення магнітного потоку, здатного подолати дію пружини і перемістити сердечник і пов'язаний з ним рухомий контакт. Переміщення сердечника викликає розмикання силових контактів і знеструмлення лінії, що захищається.
Тепловий розчіплювач
Тепловий розчіплювач виконує функцію захисту при невеликому, але чинному протягом тривалого проміжку часу, перевищенні допустимого значення струму.
Тепловий розчіплювач – розчіплювач уповільненої дії, він не реагує на короткочасні кидки струму. Час спрацьовування цього виду захисту регламентується також час-струмовими характеристиками.
Інерційність теплового розчіплювача дозволяє реалізувати функцію захисту від перевантаження мережі. Конструктивно тепловий розчіплювач являє собою консольно закріплену в корпусі біметалеву пластину, вільний кінець якої через важіль взаємодіє з механізмом розчеплення.
Електрично біметалічна пластина послідовно включена з котушкою електромагнітного розчіплювача. При включеному автоматі у послідовному ланцюжку протікає струм, нагріваючи біметалеву пластину. Це призводить до переміщення її вільного кінця у безпосередню близькість до важеля механізму розчеплення.
При досягненні значень струму, вказаних у тимчасово-струмових характеристиках і після певного часу пластина нагріваючись згинається, контактує з важелем. Останній через механізм розчеплення розмикає силові контакти – мережа виявляється захищеною від навантаження.
Регулювання струму спрацьовування теплового розчіплювача за допомогою гвинта 9 проводиться у процесі збирання. Так як більшість автоматів модульні та їх механізми запаяні в корпусі простому електрику немає можливості зробити таке регулювання.
Силові контакти та дугогасна камера
Розмикання силових контактів при протіканні через них струму призводить до виникнення електричної дуги. Потужність дуги зазвичай пропорційна струму в комутованому ланцюзі. Чим потужніша дуга, тим сильніше вона руйнує силові контакти, ушкоджує пластмасові деталі корпусу.
У пристрої автоматичного вимикачадугогасна камера обмежує дію електричної дуги в локальному обсязі. Вона знаходиться в зоні силових контактів і виконана з покритих міддю паралельних пластин.
У камері дуга розпадається на дрібні частини, потрапляючи на пластини, остигає та припиняє своє існування. Гази, що виділяються при горінні дуги, виводяться через отвори в дні камери і корпусі автомата.
Пристрій автоматичного вимикачата конструкція дугогасної камери зумовлюють підключення живлення на верхні нерухомі силові контакти.
Автоматичні вимикачі призначені для встановлення у силових розподільних щитках. Основне їхнє призначення – компенсування перепадів напруги, а також відключення певної ділянки електричної мережі. Автомати, або скорочено ВА, призначені для встановлення на початку електричного кола, на вході будівлі, квартири, будинку.
В даний час на ринку представлено досить велику різноманітність автоматичних вимикачів, які призначені не тільки для відсікання струмів високого номіналу при стрибках напруги, але і від навантаження ділянки електричного ланцюга, а також від знижених навантажень мережі. За своїм виглядом усі автоматичні вимикачі ділять на:
- селективні;
- нормативні;
- швидкодіючі.
Стандартний час відсікання у селективних та нормативних автоматів – у межах 0,02-0,1 сек. А ось у швидкодіючих на порядок вище, і досягає значення – 0,05 сек.
На всіх автоматах є елементи кріплення, що дозволяють їх монтувати в електричні коробки, щитки і т.д., які обладнані спеціальною кріпильною планкою в задній частині.
Монтаж автоматичних вимикачів у коробку не складний. Для цього вам необхідно притиснути його задньою частиною до монтажної планки коробки і трохи притиснути до характерного клацання. Якщо вам необхідно буде зняти автомат, то вам необхідно буде потягнути вушко, розташоване зверху автомата.
Принцип роботи автоматичного вимикача
Механізм автомата знаходиться всередині пластикового корпусу. Крім того, тут знаходяться ще й запобіжні пристрої або розчеплювачі , яких може бути два – електромагнітний та тепловий. Вони призначені для відсікання електричного ланцюга.
Тепловий розчіплювач – це біметалічна пластинка, яка у разі проходження струмів високого значення випрямляється, розмикаючи електричний ланцюг. Це досить повільний переривник.
Електромагнітний розчіплювач є спеціальною котушкою, яка розрахована на струми певного порогового значення. У тому випадку, якщо це значення перевищило норму – котушка розриває електричний ланцюг. Завдяки цій властивості – автомат із електромагнітним розчіплювачем має значно короткий час відсічення.
Рівень чутливості автоматів
У сучасних автоматах є можливість відключення напруги у двох варіантах. Перший – швидкий. Завдяки електромагнітному розчіплювателю автомат спрацьовує при перевищенні напруги більш ніж на 140% (це граничне значення для стандартних автоматів). Якщо перевищення напруги не досягає заданого рівня, то згодом від перегріву спрацює тепловий розчіплювач.
Залежно від теплових характеристик самого розчіплювача, напруги, а також температури навколишнього середовища процес відсічки може тривати і кілька годин.
Полярність автоматичних вимикачів
Усі сучасні автомати також діляться залежно від полюсів. Це означає, що автомат може мати кілька електричних ліній, які будуть незалежні одна від одної, але об'єднані одним механізмом, що відключає. В даний час автомати можуть мати 1,2,3,4 полюси.
Порогова сила струму автоматичного вимикача
Автоматичні вимикачі також діляться і з певної порогової чутливості. Це дозволяє відсікти від мережі напругу відповідної сили струму. Автомати з номінальним значенням виготовляються та налаштовуються на заводі-виробнику. Значення цього показника прописується самому автоматі.
У приватному будівництві та побуті використовують автоматичні вимикачі з такими значеннями сили струму: 3А, 6А, 10А, 16А, 25А, 32А, 40А, 63А, 100А, 160А. Крім того, існують і автоматичні вимикачі з підвищеними показниками – це 1000А, 2600А, які не використовують у приватному будівництві. Це значення показує нам загальну потужність споживачів електричного кола, які будуть під контролем заданого автомата. Крім загальної потужності приладів також необхідно враховувати електропроводку електроланцюга, розетки, вимикачі і т.д.
Типи сучасних автоматичних вимикачів
Нині всі автомати діляться виробниками кілька типів, позначених певними буквами:
А- призначений для роботи в ланцюгах, що мають напівпровідникові прилади, а також досить велику протяжність;
У– ставляться у ланцюзі системи освітлення загального призначення;
З- Встановлюються в ланцюгах систем освітлення, а також і в електроустановках, що мають помірні пускові струми. До таких установок належать двигуни, трансформатори.
D– встановлюються в ланцюзі активно-індуктивного навантаження. Крім того, ці автомати можна ставити і на електродвигуни, що мають великі пускові струми.
До– автомати, призначені для встановлення в мережах із індуктивними навантаженнями.
Z- Забезпечують захист електронних приладів.
Запобіжник – це електричний прилад, що забезпечує захист електромережі від аварійних ситуацій, пов'язаних із виходом поточних параметрів (струму, напруги) за рамки. Найпростіший запобіжник – плавка вставка.
Це прилад, включений в ланцюг, що захищається послідовно. Як тільки струм в ланцюзі перевищує заданий, тяганина плавиться, контакт розмикається, і ділянка ланцюга, що захищається, таким чином залишається неушкодженим. Недоліком такого способу захисту є одноразовість захисного приладу. Згорів – треба міняти.
Пристрій автоматичного вимикача
Аналогічне завдання вирішується за допомогою про автоматичних вимикачів (АВ). На відміну від одноразових плавких запобіжників, автомати – досить складні прилади, при виборі їх слід враховувати має кілька параметрів.
Вони також послідовно входять у ланцюг. При підвищенні струму автоматичний вимикач розриває ланцюг. Автоматичні вимикачі випускаються різного конструктивного виконання і з різними параметрами. Найбільш поширені сьогодні автомати для кріплення на ДИН-рейку (рис. 1).
Широко відомі ще радянських часів автомати АП-50 (мал. 3-5) та багато інших. Автомати випускаються із кількістю полюсів (ліній для підключення) від одного до чотирьох. При цьому дво- і чотириполюсні автомати можуть мати у своєму складі не тільки захищені, а й не захищені контактні групи, які зазвичай використовуються для розриву нейтралі.
Склад та влаштування АВ
До складу більшості автоматичних вимикачів входять:
- механізм ручного управління (використовується для ручного включення та вимикання автомата);
- комутуючий пристрій (набір рухомих та нерухомих контактів);
- дугогасні пристрої (решітка із сталевих пластин);
- розчіплювачі.
Дугогасні пристрої забезпечують гасіння та видування дуги, яка утворюється при розмиканні контактів, через які проходить надтік (рис.2)
Розчіплювач – пристрій (частина автомата або додатковий пристрій), що механічно пов'язане з механізмом АВ і забезпечує розмикання його контактів.
У складі автоматичного вимикача є зазвичай два розчіплювачі.
Перший розчіплювач – реагує на довготривале, але невелике навантаження мережі (тепловий розчіплювач). Зазвичай цей пристрій на основі біметалічної пластини, яка під дією струму, що проходить через неї, поступово нагрівається, змінює конфігурацію. Зрештою вона натискає на утримуючий механізм, який звільняє та розмикає пружний контакт.
Другий розчіплювач – так званий, електромагнітний. Він забезпечує швидку реакцію АВ на коротке замикання. Конструктивно цей розчіплювач являє собою соленоїд, усередині котушки якого знаходиться пружний сердечник зі штирьком, що упирається в рухомий силовий контакт.
Обмотка включена до ланцюга послідовно. При короткому замиканні струм у ній різко зростає, рахунок чого збільшується магнітний потік. При цьому долається опір пружини, і осердя розмикає контакт.
Параметри АВ
Перший параметр – номінальна напруга. Випускаються автомати тільки для постійного струму і для змінного і постійного. Автомати для постійного струму загального використання досить рідкісні. У побутових та промислових мережах використовуються в основному АВ для змінного та постійного струму. Найчастіше використовуються АВ із номінальною напругою 400В, 50Гц.
Другий параметр – номінальний струм (Ін). Це той робочий струм, який автомат пропускає через себе у тривалому режимі. Звичайний ряд номіналів (в амперах) – 6-10-16-20-25-32-40-50-63.
Третій параметр - здатність, що відключає, гранична комутуюча здатність (ПКС). Це максимальна сила струму короткого замикання, коли автомат зможе розімкнути ланцюг, не зруйнувавшись. Звичайний ряд паспортних значень ПКС (у кілоамперах) – 4,5-6-10. При напрузі 220, це відповідають опору мережі (R=U/I) 0.049 Ом, 0,037 Ом, 0,022 Ом.
Як правило, опір проводів побутової електромережі може досягати 0,5 Ом, струм короткого замикання на рівні 10 кА можливий лише в безпосередній близькості до електропідстанції. Тому найпоширеніші ПКС – 4,5 чи 6 кА. Автомати з ПКС 10 кА застосовуються переважно у промислових мережах.
Четвертий параметр, що характеризує АВ, це струм уставки (уставка) теплового розчіплювача. Цей параметр для різних автоматів становить від 1,13 до 1,45 від номінального струму. Ми зазначали, що з проходженні номінального струму гарантується тривала робота ланцюга з АВ.
Уставка теплового розчіплювача більше номіналу, саме досягнення реальним струмом величини уставки викликає відключення автомата. Слід зазначити, що в автоматах радянського періоду передбачено ручне регулювання уставки теплового захисту (рис. 5). Доступ до регулювального гвинта в автоматах, що встановлюються на ДИН-рейку, неможливий.
П'ятий параметр автоматичного вимикача – струм уставки електромагнітного розчіплювача. Цей параметр визначає кратність перевищення номінального струму, коли він АВ спрацює практично миттєво, зреагувавши на коротке замикання.
Важлива характеристика автомата – це залежність часу спрацьовування струму (рис. 6). Ця залежність і двох зон. Перша – зона відповідальності теплового захисту. Особливість її - поступове зменшення часу проходження струму до розчеплення. Це зрозуміло – що більше струм, то швидше нагрівається біметалічна пластина і розмикається контакт.
При дуже великому струмі (короткому замиканні) практично миттєво (за 5 – 20 мс) спрацьовує електромагнітний розчіплювач. Ця друга зона на нашому графіку.
За уставкою електромагнітного розчіплювача всі автомати поділяються на кілька типів:
- A Переважно для захисту електронних схем та ланцюгів великої протяжності;
- B Для звичайних освітлювальних ланцюгів;
- C Для ланцюгів з помірними пусковими струмами (двигуни та трансформатори побутових приладів);
- D Для ланцюгів із великим індуктивним навантаженням, для промислових електродвигунів;
- K Для індуктивних навантажень;
- Z Для електронних пристроїв.
Найбільш поширені – B, C та D.
Характеристика – використовується для мереж загального призначення, особливо там, де необхідно забезпечити селективність захисту. Електромагнітний розчіплювач налаштований на спрацьовування при кратності струму до номіналу від 3 до 5.
При підключенні суто активних навантажень (лампочок розжарювання, обігрівачів) пускові струми практично рівні робочим. Однак при підключенні електродвигунів (навіть холодильників і пилососів) пускові струми можуть бути значними і викликати помилкове спрацювання автомата з характеристикою, що розглядається.
Найбільш поширені автомати з характеристикою С. Вони досить чутливі, і в той же час не дають неправдивих спрацьовувань при пуску двигунів побутової техніки. Такий вимикач спрацьовує при 5-10-кратному перевищенні номінального значення. Такі автомати вважаються універсальними та застосовуються всюди, включаючи промислові об'єкти.
Характеристика D – це уставка електромагнітного розчіплювача на 10 – 14 номіналів струму. Зазвичай такі значення потрібні під час використання асинхронних двигунів. Як правило, автомати з характеристикою D використовуються в трьох- або чотириполюсному виконанні для захисту промислових мереж.
При спільному використанні автоматичних вимикачів необхідно мати уявлення про таке поняття, як селективний захист. Побудова селективного захисту забезпечує спрацювання автоматів, що знаходяться ближче до місця аварії, причому потужніші автомати, розташовані ближче до джерела напруги, спрацьовувати не повинні. Для цього більш чутливі та швидкодіючі автомати встановлюються ближче до споживачів.
Ця стаття продовжує серію публікацій з електричним апаратам захисту— автоматичним вимикачам, ПЗВ, дифавтоматам, у яких ми докладно розберемо призначення, конструкцію та принцип їх роботи, а також розглянемо їх основні характеристики та детально розберемо розрахунок та вибір електричних апаратів захисту. Завершить цей цикл статей покроковий алгоритм, в якому коротко, схематично та в логічній послідовності буде розглянуто повний алгоритм розрахунку та вибору автоматичних вимикачів та ПЗВ.
Щоб не пропустити вихід нових матеріалів на цю тему, підписуйтесь на розсилку новин, форма підписки внизу цієї статті.
Ну а в цій статті ми розберемося, що таке автоматичний вимикач, для чого призначений, як він влаштований і розглянемо, як він працює.
Автоматичний вимикач(або зазвичай просто "автомат") - це контактний комутаційний апарат, який призначений для включення та відключення (тобто для комутації) електричного ланцюга, захисту кабелів, проводів та споживачів (електричних приладів) від струмів перевантаження та від струмів короткого замикання.
Тобто. автоматичний вимикач виконує три основні функції:
1) комутацію ланцюга (дозволяє включати та відключати конкретну ділянку електричного ланцюга);
2) забезпечує захист від струмів перевантаження, відключаючи ланцюг, що захищається, коли в ньому протікає струм, що перевищує допустимий (наприклад, при підключенні в лінію потужного приладу або приладів);
3) відключає від мережі живлення ланцюг, що захищається, коли в ній виникають великі за значенням струми короткого замикання.
Таким чином, автомати виконують одночасно і функції захистута функції управління.
За конструктивним виконанням випускаються три основних типи автоматичних вимикачів:
— повітряні автоматичні вимикачі (Застосовуються в промисловості в ланцюгах з великими струмами в тисячі ампер);
— автоматичні вимикачі в литому корпусі (Розраховані на великий діапазон робочих струмів від 16 до 1000 Ампер);
— модульні автоматичні вимикачі , найбільш відомі нам, до яких ми звикли. Вони широко застосовуються в побуті, в наших будинках та квартирах.
Модульними вони називаються тому, що їхня ширина стандартизована і в залежності від кількості полюсів, кратна 17.5 мм, більш докладно це питання буде розглянуте в окремій статті.
Ми з вами, на сторінках сайту, розглядатимемо саме модульні автоматичні вимикачі та пристрої захисного відключення.
Пристрій та принцип роботи автоматичного вимикача.
Тепловий розчіплювач спрацьовує не відразу, а через якийсь час, даючи можливість струму перевантаження повернутися до свого нормального значення. Якщо протягом цього часу струм не знижується, тепловий розчіпувач спрацьовує, захищаючи ланцюг споживачів від перегріву, оплавлення ізоляції і можливого займання проводки.
До перевантаження може призводити підключення в лінію потужних приладів, що перевищують розрахункову потужність ланцюга, що захищається. Наприклад, при включенні в лінію дуже потужного нагрівача або електроплити з духовкою (з потужністю, що перевищує розрахункову потужність лінії), або одночасно кілька потужних споживачів (електроплита, кондиціонер, пральна машина, бойлер, електрочайник і т.п.) або великої кількості одночасно увімкнених приладів.
При короткому замиканні Струм в ланцюгу миттєво зростає, що наводиться в котушці за законом електромагнітної індукції магнітне поле переміщає сердечник соленоїда, який приводить в дію механізм розчіплювача і розмикає силові контакти автоматичного вимикача (тобто рухомий і нерухомий контакти). Лінія розмикається, дозволяючи зняти з аварійного ланцюга живлення та захистити від загоряння та руйнування сам автомат, електропроводку та електроприлад.
Електромагнітний розчіплювач спрацьовує практично миттєво (близько 0,02с), на відміну від теплового, але за значно більших значень струму (від 3-х і більше значень номінального струму), тому електропроводка не встигає нагрітися до температури плавлення ізоляції.
При розмиканні контактів ланцюга, як у ньому проходить електричний струм, виникає електрична дуга, і що більше струм у ланцюгу — то дуга потужніша. Електрична дуга викликає ерозію та руйнування контактів. Щоб захистити контакти автоматичного вимикача від її дії, що руйнує, дуга, що виникає в момент розмикання контактів, направляється в дугогасну камеру (що складається з паралельних пластин), де вона дробиться, згасає, охолоджується та зникає. При горінні дуги утворюються гази, вони відводяться назовні з корпусу автомата через спеціальний отвір.
Автомат не рекомендується використовувати як звичайний вимикач ланцюга, особливо якщо його відключати при підключеному потужному навантаженні (тобто при великих струмах в ланцюзі), оскільки це прискорить руйнування та ерозію контактів.
Отже, давайте резюмуємо:
- автоматичний вимикач дозволяє комутувати ланцюг (переводячи важіль управління вгору - автомат підключається до ланцюга; переводячи важіль вниз - автомат відключає лінію живлення від ланцюга навантаження);
- має вбудований тепловий розчіплювач, який захищає лінію навантаження від струмів перевантаження, він інерційний та спрацьовує через деякий час;
- має вбудований електромагнітний розчіплювач, що захищає лінію навантаження від великих струмів короткого замикання та спрацьовує майже миттєво;
- Містить дугогасну камеру, яка захищає силові контакти від руйнівної дії електромагнітної дуги.
Конструкцію, призначення та принцип дії ми розібрали.
У наступній статті ми розглянемо основні характеристики автоматичного вимикача, які потрібно знати під час його вибору.
Дивіться Конструкція та принцип роботи автоматичного вимикачау відеоформаті:
Корисні статті
Автоматичні вимикачі – це пристрої, завдання яких полягає у захисті електричної лінії від пошкодження під впливом великого струму. Це можуть бути як надструми короткого замикання, так і просто потужний потік електронів, що досить тривалий час проходить по кабелю і викликає його перегрів з подальшим оплавленням ізоляції. Автомат захисту в цьому випадку запобігає негативним наслідкам, відключаючи подачу струму в ланцюг. Надалі, коли ситуація прийде до норми, апарат можна знову включити вручну.
Функції автоматичного вимикача
Захисні пристрої призначені для виконання наступних основних завдань:
- Комутація електроланцюга (можливість відключення ділянки, що захищається при виникненні несправностей з живленням).
- Знеструмлення довіреного ланцюга при виникненні в ньому струмів КЗ.
- Захист лінії від перевантажень під час проходження крізь апарат струму надмірної величини (таке буває, коли сумарна потужність приладів перевищує максимально допустиму).
Говорячи коротко, АВ одночасно здійснюють захисну та керуючу функцію.
Основні типи вимикачів
Існує три основні види АВ, що відрізняються один від одного за конструктивним виконанням і призначені для роботи з навантаженнями різної величини:
- Модульний. Він отримав свою назву через стандартну ширину, кратну 1,75 см. Розрахований на струми невеликої величини і встановлюється в мережах побутового електропостачання, для будинку або квартири. Як правило, це однополюсний автомат чи двополюсний.
- Литою. Називається так через литий корпус. Може витримувати до 1000 ампер і використовується переважно в промислових мережах.
- Повітряні. Призначений для роботи зі струмами завбільшки до 6300 Ампер. Найчастіше це триполюсний автомат, проте зараз випускають апарати цього типу та з чотирма полюсами.
Автомат захисний однофазний є автоматичним вимикачем, який найбільш поширений в побутових мережах. Він буває 1- та 2-х полюсним. У першому випадку до апарату підключається лише фазна жила, а в другому – ще й нульова.
Крім перелічених видів, існують також пристрої захисного відключення, що позначаються абревіатурою ПЗВ, та диференціальні автомати.
Перші не можна вважати повноцінними АВ, їх завдання полягає не у захисті ланцюга та включених до нього приладів, а у запобіганні удару електричним струмом при торканні людиною відкритої ділянки. Диференціальний захисний автомат є об'єднані в одному пристрої АВ і ПЗВ.
Як улаштовані автомати захисту?
Розглянемо докладно пристрій автоматичного вимикача. Корпус автомата виготовлений з діелектричного матеріалу. Він складається із двох частин, які з'єднані між собою заклепками. Якщо необхідно розібрати корпусну частину, заклепки висвердлюються і відкривається доступ до внутрішніх елементів захисного автомата. До них відносяться:
- Гвинтові клеми.
- Гнучкі провідники.
- Рукоятка керування.
- Рухомий та нерухомий контакт.
- Електромагнітний розчіплювач, що є соленоїдом із сердечником.
- Тепловий розчіплювач, до складу якого входить біметалічна пластина та регулювальний гвинт.
- Газовідвідний отвір.
З задньої сторони автоматичний захисний запобіжник обладнано спеціальним фіксатором, за допомогою якого він кріпиться на DIN-рейці.
Остання є рейкою з металу, що має ширину 3,5 см, на яку кріпляться модульні пристрої, а також деякі види електричних лічильників. Щоб приєднати автомат до рейки, корпус захисного пристрою слід завести за верхню частину, після чого зафіксувати фіксатор, натиснувши на нижню частину апарата. Зняти автомат захисту з DIN-рейки можна, підчепивши клямку знизу.
Фіксатор модульного вимикача може бути дуже тугим. Щоб прикріпити такий пристрій до DIN-рейки, потрібно заздалегідь підчепити клямку знизу і завести захисний пристрій на місце кріплення, після чого відпустити фіксуючий елемент.
Можна зробити простіше - при замиканні фіксатора сильно натиснути на його нижню частину викруткою.
Наочно, навіщо потрібен автоматичний вимикач, на відео:
Принцип дії автоматичного вимикача
Тепер розберемося, як працює автомат захисту мережі. Підключення здійснюється підйомом вгору рукоятки управління. Щоб відключити АВ від мережі, важіль опускають униз.
Коли захисний електричний автомат функціонує у звичайному режимі, то електричний струм при піднятій вгору рукоятці управління надходить до апарата через під'єднаний до верхньої клеми кабель живлення. Потік електронів йде до нерухомого контакту, а від нього – рухомого.
Потім гнучким провідником струм надходить на соленоїд електромагнітного розчіплювача. З нього по другому гнучкому провіднику електрика йде до біметалічної пластини, що входить до теплового розчіплювача. Пройшовши пластиною, потік електронів через нижню клему йде у підключену мережу.
Особливості роботи теплового розчіплювача
При перевищенні струмом ланцюга, в якому встановлено автомат захисту, номіналу пристрою виникає перевантаження. Потік електронів високої потужності, проходячи через біметалеву пластину, надає на неї термічний вплив, роблячи м'якшою і змушуючи вигнути в бік елемента, що відключає. При вступі останнього в контакт із пластиною відбувається спрацювання автомата, і подача струму в ланцюг припиняється. Таким чином, тепловий захист дозволяє не допустити надмірного нагрівання провідника, яке може призвести до розплавлення ізоляційного шару та виходу проводки з ладу.
Нагрівання біметалічної пластини настільки, щоб вона зігнулася і викликала спрацьовування АВ, відбувається протягом певного часу. Воно залежить від того, наскільки величина струму перевищує номінал автомата, і може зайняти кілька секунд, так і годину.
Спрацювання теплового розчіплювача відбувається у разі перевищення струмом ланцюга номіналу автомата як мінімум на 13%. Після остигання біметалічної пластини та нормалізації величини поточного струму захисний пристрій можна буде знову ввімкнути.
Існує ще один параметр, здатний вплинути на спрацьовування АВ під впливом теплового розчіплювача – температура навколишнього середовища.
Якщо повітря в приміщенні, де встановлений апарат, має високу температуру, то пластина нагріється до межі, що відключає, швидше, ніж зазвичай, і може спрацювати навіть при незначному зростанні струму. І навпаки, якщо в будинку холодно, нагрівання платівки відбуватиметься повільніше і час до відключення ланцюга збільшиться.
Спрацювання теплового розчіплювача, як було сказано, вимагає певного часу, протягом якого струм ланцюга може прийти до норми. Тоді перевантаження зникне, і вимкнення пристрою не відбудеться. Якщо ж величина електроструму не знижується, автомат знеструмлює ланцюг, запобігаючи оплавленню ізоляційного шару і не допускаючи загоряння кабелю.
Причиною перевантаження найчастіше стає включення в ланцюг пристроїв, сумарна потужність яких перевищує розрахункову конкретно взятої лінії.
Нюанси електромагнітного захисту
Електромагнітний розчіплювач призначений для захисту мережі від короткого замикання та за принципом роботи відрізняється від теплового. Під дією надструмів КЗ у соленоїді виникає потужне магнітне поле. Воно зрушує убік осердя котушки, який розмикає силові контакти захисного пристрою, впливаючи на механізм розчіплювача. Живлення лінії припиняється, завдяки чому зникає небезпека займання проводки, а також руйнування установки і автоматичного вимикача.
Оскільки у разі КЗ в ланцюзі відбувається миттєве зростання струму до величини, здатної за короткий час призвести до тяжких наслідків, спрацювання автомата під впливом електромагнітного розчіплювача відбувається за соті частки секунди. Щоправда, при цьому струм має перевищити номінал АВ у 3 та більше разів.
Наочно про автоматичні вимикачі на відео:
Коли контакти ланцюга, якою протікає електричний струм, розмикаються, з-поміж них виникає електрична дуга, потужність якої прямо пропорційна величині мережного струму. Вона надає на контакти руйнівну дію, тому для їх захисту до складу пристрою входить дугогасна камера, що є набором пластинок, встановлених паралельно один одному.
При контакті з пластинами відбувається дроблення дуги, внаслідок чого знижується її температура та відбувається загасання. Гази, що виникли при появі дуги через спеціальний отвір видаляються з корпусної частини захисного пристрою.
Висновок
У цій статті ми розповіли про те, що таке автоматичні вимикачі, якими бувають ці пристрої та за яким принципом вони працюють. Насамкінець скажемо, що захисні автомати не призначені для встановлення в мережу як звичайні вимикачі. Таке використання досить швидко спричинить руйнування контактів апарата.