Обновлена 3 ноября 2023
Электрический ток — наш невидимый помощник. Человечество «приручило» его более века назад. Но многие забывают, что без должного контроля электричество может быть опасно. Контролировать ток помогает автоматический выключатель (автомат).
Разберемся, для чего нужен автоматический выключатель, от чего он защищает. Вы также узнаете, как работает автомат в щитке и из чего он состоит.
Для чего предназначен автоматический выключатель?
Автоматический выключатель предназначен для проведения тока в нормальном режиме и отключения в случае короткого замыкания (КЗ) или перегрузки, а также для нечастых (до 30 раз в сутки) оперативных включений и отключений электроцепей.
Когда возникает риск аварии при перегрузках или КЗ, он отключает опасный участок электросети, а в нормальных условиях служит коммутационным аппаратом для включения-отключения электроцепей.
Таким образом, основное назначение автоматического выключателя — защитить проводку в аварийных ситуациях.
Необходимость отключить питание появляется, если провода работают с превышением допустимого тока — это приводит к перегреву изоляции.
Чтобы предотвратить перегрев и, возможно, пожар, срабатывает автоматический выключатель. В результате отключается электричество на участке электросети, которую этот выключатель защищает.
Как правило, автоматы устанавливают во вводном электрощите или рядом с электроприбором большой мощности, например, с электрической плитой.
Принцип работы автоматического выключателя
Разберем принцип действия и устройство автоматов модульного типа, которые устанавливают в щитки на DIN-рейку.
Щиток с установленными выключателями
Многие потребители тока подключают электрические приемники к 3-фазной сети. Бытовые — к одной фазе (230 В), промышленные — к трем (400 В).
Схема присоединения потребителей к электросети
Автоматы выпускаются с разным количеством полюсов: с одним, двумя, тремя, четырьмя. Применение автоматических выключателей с одним и двумя полюсами целесообразно в быту в однофазных сетях, с тремя и четырьмя — в трехфазных промышленных. Многополюсные защитные аппараты отличаются тем, что включают–отключают сразу все полюса — это соответствует правилам устройства электрических установок (ПУЭ).
Исполнения полюсов автоматических выключателей
Важно учитывать, что выключатель отключается не из-за количества включенных приборов, а из-за превышения суммарного потребляемого тока этими приборами на защищаемом участке электроцепи. Если срабатывает автоматический выключатель, значит есть перегрузка или короткое замыкание.
Чтобы определить причины отключения, нужно понимать, как работает выключатель.
В режиме перегрузки
В этом режиме отключение производит тепловой расцепитель. Его основная часть — биметаллическая пластина:
- Ток проходит через нагревательный элемент и нагревает пластину. Она изгибается и воздействует на механизм, который приводит к отключению автомата.
- Отключение питания происходит лишь в случае, если сила тока превышает номинальную.
- Время срабатывания обратно пропорционально силе тока.
В режиме КЗ
Основной элемент этой защиты — соленоид с подпружиненным сердечником (электромагнитный расцепитель). Питающий провод подсоединяется к верхней и нижней клеммам защитного аппарата.
Когда ручка выключателя находится в положении «включено», ток протекает от верхней клеммы через контакты к катушке электромагнита и нижней клемме.
При прохождении через автомат ток намагничивает электромагнит. Чем ток сильнее, тем выше притягивающая сила магнита. Когда ток достигает опасного уровня, магнит становится достаточно сильным, чтобы притянуть сердечник, который воздействует на механизм отключения автомата (механизм свободного расцепления).
Срабатывание защиты происходит практически мгновенно из-за большой скорости, с которой создается магнитное поле.
Из чего состоит автоматический выключатель?
Автоматический выключатель состоит из механизма свободного расцепления, электромагнитного и теплового расцепителей, контактной системы, дугогасительного устройства и корпуса.
Внутреннее устройство автоматических выключателей
Основные элементы конструкции:
- Механизм свободного расцепления (1). Дает возможность сделать независимым положение рукоятки управления (2) и главных контактов (3). Благодаря наличию такого механизма выключатель сработает, контакты при этом разомкнутся, даже если ручка будет удерживаться в положении «включено».
- Тепловой расцепитель (4). Это пластина из двух разных сплавов (биметалл). При нагреве она изгибается, инициируя отключение аппарата. Такой расцепитель защищает проводку от перегрузки.
- Электромагнитный расцепитель (5). Это катушка со встроенным в нее подвижным сердечником. Когда через защитный аппарат протекает ток, значительно превышающий номинальный, сердечник втягивается, и автомат мгновенно отключается. Такой расцепитель предохраняет от короткого замыкания.
- Система дугогашения (6). Сюда отводится дуга, когда отключается ток нагрузки или КЗ, разбиваясь на несколько маленьких дуг, и угасает.
- Зажимы клемм (7). Предназначены для подключения проводников от сети питания и к нагрузке.
- Указательный флажок (8). Показывает состояние контактной группы и не зависит от положения ручки. Красный флажок — контакты замкнуты, зеленый — разомкнуты.
Автоматический выключатель предварительно калибруют согласно параметрам, которые указаны в технических условиях, и проводят проверки на стендовом оборудовании на производстве. Эти параметры можно увидеть на лицевой панели автомата.
Мы рассмотрели, зачем нужен автоматический выключатель. Но перед покупкой важно помнить, что не каждое подобное устройство может эффективно защитить проводку. Для правильного выбора важно обращать внимание на характеристики автомата: предельную отключающую способность, тип защитной характеристики электромагнитного расцепителя, номинальный ток теплового расцепителя. Подробнее об этом — в другой нашей статье.
