Электрические автоматы. Виды и работа. Характеристики

Электрические автоматы. Виды и работа. Характеристики

С самого начала возникновения электричества инженеры стали думать над безопасностью электрических сетей и устройств от токовых перегрузок. Вследствие этого было сконструировано много разных устройств, которые отличаются надежной и качественной защитой. Одними из последних разработок стали электрические автоматы.

Электрические автоматы

Этот прибор называется автоматическим по причине того, что он оснащен функцией отключения питания в автоматическом режиме, при возникновении коротких замыканий, перегрузок. Обычные предохранители после срабатывания подлежат замене на новые, а автоматы после устранения причин аварии можно снова включить.

Такое защитное устройство необходимо в любой схеме электрической сети. Защитный автомат защитит здание или помещение от разных аварийных ситуаций:

• Пожаров.
• Ударов человека током.
• Неисправностей электропроводки.

Виды и конструктивные особенности

Необходимо знать информацию о существующих видах автоматических выключателей, чтобы во время приобретения правильно выбрать подходящее устройство. Имеется классификация электрических автоматов по нескольким параметрам.

Отключающая способность

Это свойство определяет ток короткого замыкания, при котором автомат разомкнет цепь, тем самым отключит сеть и приборы, которые были подключены к сети. По этому свойству автоматы подразделяются:

• Автоматы на 4500 ампер, применяются для предотвращения неисправностей силовых линий жилых домов старой постройки.
• На 6000 ампер, используются для предотвращения аварий при замыканиях в сети домов в новостройках.
• На 10000 ампер, применяются в промышленности для защиты электрических установок. Ток такой величины может образоваться в непосредственной близости от подстанции.

Срабатывание автоматического выключателя возникает при замыканиях, сопровождающихся возникновением определенной величины тока.

Автомат защищает электропроводку от повреждения изоляции большим током.

Число полюсов

Это свойство говорит нам о наибольшем количестве проводов, которые возможно подключить к автомату для обеспечения защиты. При аварии, напряжение на этих полюсах отключаются.

Особенности автоматов с одним полюсом

Такие электрические автоматы наиболее простые по своей конструкции, и служат для защиты отдельных участков сети. К такому автоматическому выключателю можно подсоединить два провода: вход и выход.

Задачей таких устройств является защита электрической проводки от перегрузок и КЗ проводов. Нейтральный провод подключается к нулевой шине, в обход автомата. Заземление подключается отдельно.

Электрические автоматы с одним полюсом не являются вводными, так как при его отключении разрывается фаза, а нулевой провод по-прежнему остается соединенным с питанием. Это не обеспечивает защиту на 100%.

Свойства автоматов с двумя полюсами

В случаях, когда при аварии требуется полное отсоединение от электрической сети, используют автоматические выключатели с двумя полюсами. Они используются как вводные. В аварийных случаях, либо при коротком замыкании вся электрическая проводка отключается в одно время. Это дает возможность осуществлять работы по ремонту и обслуживанию, а также проведения работ по подключению оборудования, так как гарантирована полная безопасность.

Двухполюсные электрические автоматы используют, когда необходимо наличие отдельного выключателя для устройства, работающего от сети 220 вольт.

Автомат с двумя полюсами подключают к устройству с помощью четырех проводов. Из них два приходят от сети питания, а другие два выходят из него.

Трехполюсные электрические автоматы

В электрической сети, имеющей три фазы, применяются 3-полюсные автоматы. Заземление оставляют незащищенным, а проводники фаз соединяют с полюсами.

Трехполюсный автомат служит вводным устройством для любых трехфазных потребителей нагрузки. Чаще всего такой вариант исполнения автомата применяют в промышленных условиях для питания электричеством электродвигателей.

К автомату можно подключить 6 проводников, три из которых – фазы электрической сети, а остальные три выходящие от автомата, и обеспеченные защитой.

Использование четырехполюсного автомата

Чтобы обеспечить защитой трехфазную сеть с четырехпроводной системой проводников (например, электродвигатель, включенных по схеме «звезды»), применяют 4-полюсный автоматический выключатель. Он играет роль вводного устройства четырехпроводной сети.

Имеется возможность подключения к устройству восьми проводников. С одной стороны – три фазы и ноль, с другой стороны – выход трех фаз с нолем.

Время-токовая характеристика

Когда устройства, потребляющие электроэнергию, и электрическая сеть работают в нормальном режиме, то происходит обычное протекание тока. Это явление касается и электрического автомата. Но, в случае повышения силы тока по разным причинам выше номинального значения, происходит срабатывание расцепителя автомата, и цепь разрывается.

Параметр этого срабатывания называется время-токовой характеристикой электрического автомата. Она является зависимостью времени сработки автомата и соотношения между реальной силой тока, проходящей через автомат, и номинальным значением тока.

Важность этой характеристики заключается в том, что обеспечивается наименьшее число ложных срабатываний с одной стороны, и осуществляется защита по току, с другой стороны.

В энергетической промышленности бывают ситуации, когда кратковременное повышение тока не связано с аварией, и защита не должна срабатывать. Также происходит и с электрическими автоматами.

Время-токовые характеристики определяют, через какое время сработает защита, и какие параметры силы тока при этом возникнут. Чем больше перегрузка тем быстрее сработает автомат.

Электрические автоматы с маркировкой «В»

Автоматические выключатели категории «В», способны отключаться за 5 — 20 с. При этом значение тока составляет от 3 до 5 номинальных значений тока ≅0.02 с. Такие автоматы используются для защиты бытовых устройств, а также всей электропроводки квартир и домов.

Свойства автоматов с маркировкой «С»

Электрические автоматы этой категории могут выключиться за время 1 — 10 с, при 5 — 10 кратной токовой нагрузке ≅0.02 с. Такие применяют во многих областях, наиболее популярны для домов, квартир и других помещений.

Значение маркировки «D» на автомате

С таким классом автоматы используются в промышленности и выполнены в виде 3-полюсных и 4-полюсных исполнений. Их применяют для того, чтобы защитить мощные электрические моторы и разные трехфазные устройства. Время их сработки составляет до 10 секунд, при этом ток срабатывания может превышать номинальное значение в 14 раз. Это дает возможность с необходимым эффектом использовать его для защиты различных схем.

Электродвигатели со значительной мощностью чаще всего подключают через электрические автоматы с характеристикой «D», т.к. пусковой ток высокий.

Номинальный ток

Имеется 12 вариантов исполнения автоматов, которые различаются по характеристике номинального тока работы, от 1 до 63 ампер. Этот параметр определяет скорость выключения автомата при достижении предельного значения тока.

Автомат по этому свойству выбирают с учетом поперечного сечения жил проводов, допускаемому току.

Принцип действия электрических автоматов

Обычный режим

При обычной работе автомата управляющий рычаг взведен, ток поступает через провод питания на верхней клемме. Далее ток идет на неподвижный контакт, через него на подвижный контакт и по гибкому проводу на катушку соленоида. После него по проводу ток идет на биметаллическую пластину расцепителя. От него ток проходит на нижнюю клемму и дальше на нагрузку.

Режим перегрузки

Этот режим возникает при превышении номинального тока автомата. Биметаллическая пластина нагревается большим током, изгибается и размыкает цепь. Для действия пластины требуется время, которое зависит от значения проходящего тока.

Автоматический выключатель является аналоговым устройством. При его настройке есть определенные сложности. Ток срабатывания расцепителя настраивается на заводе специальным регулировочным винтом. После остывания пластины автомат снова может функционировать. Температура биметаллической пластины зависит от окружающей среды.

Расцепитель действует не сразу, давая возможность току к возврату номинального значения. Если ток не снижается, то расцепитель срабатывает. Перегрузка может возникнуть из-за мощных устройств на линии, либо подключении сразу нескольких устройств.

Режим короткого замыкания

При этом режиме ток возрастает очень быстро. Магнитное поле в катушке соленоида движет сердечник, приводящий в действие расцепитель, и отключает контакты сети питания, тем самым снимает аварийную нагрузку цепи и защищает сеть от возможного пожара и разрушения.

Электромагнитный расцепитель действует мгновенно, чем отличается от теплового расцепителя. При размыкании контактов рабочей цепи появляется электрическая дуга, величина которой зависит от тока в цепи. Она вызывает разрушение контактов. Чтобы предотвратить это отрицательное действие, сделана дугогасительная камера, которая состоит из параллельных пластин. В ней дуга затухает и исчезает. Возникающие газы отводятся в специальное отверстие.

Выключатели нагрузки

Это специальное техническое оборудование, позволяющее экстренно выполнить мгновенный запуск либо выключение любой электро-цепи, которая находится напряжением.

Выключатели нагрузки оснащены более мощными контактами, которые прослужат гораздо дольше, чем более слабые контакты прочих автоматов. Это нужно для того, чтоб быстро и безопасно обесточить цепь, расположенную под напряжением. Если для отключения напряжения использовать базовый автомат выключатель, то дуга, которая образовывается, когда разрывается цепь, с течением времени может стать причиной спайки контактов. Именно поэтому для мгновенного запуска либо выключения напряжения нежелательно использовать стандартные автоматы. Они больше необходимы для защиты электрической проводки в случае внезапной аварийной ситуации в цепи электрического питания, которая расположена под их защитой.

Кроме того, существуют разновидности выключателей нагрузки, имеющие парный разрыв контакта. Это дает гарантию абсолютного обесточивания цепи.

Также, стоит отметить, что есть такие модели выключателей, которые позволяют собственными глазами убедиться что разрыв цепи действительно произошел. Для этого они оснащены специальным окошком, сквозь которое можно посмотреть и убедиться в каком же состоянии сейчас находятся в данный момент контакты рубильника.

Хорошим примером таких рубильников старого образца могут послужить пакетные выключатели, которые и сейчас еще можно увидеть в распределительных щитках на каждом этаже жилых домов. Они установлены перед электросчетчиками.

Как различаются между собой выключатели нагрузки?

Прежде всего, они бывают одно-, двух-, трех- и четырехполюсные. Подбирать стоит в зависимости от того, какая у вас сеть: одно- или трех-фазная, а также есть ли необходимость разрывать ноль рубильником. Ставятся они обычно на обычную рейку DIN. Чаще всего, как показывает практика, устанавливают выключатели нагрузки трехполюсные.

Точно так же, как и автоматы, мини-рубильники различаются по номиналу тока. В среднем, от 16-ти до 125-ти ампер.

Ниже для примера представлены пара моделей выключателей нагрузки, с их основными параметрами:

Sider — выключатель нагрузки трехполюсный, иногда четырехполюсный, с видимым разрывом.

• номинал тока 125-3150 А;
• крепится на монтажную плату;
• рукоятка расположена впереди или сбоку.

Sirco Motorized – моторизованный выключатель.

• оснащен специальным моторизированным приводом;
• бывает трех- и четырехполюсный;
• номинал тока 125-3150 А;
• крепится на монтажную плату;
• рукоятка состоит в комплекте.

В любом случае, обязательно следует запомнить один важный факт: выключатель нагрузки не защитит сеть от перегрузки или короткого замыкания. По этой причине линию нужно защитить автоматизированным выключателем.

В чем отличие выключателя нагрузки от выключателя автомат?

На первый взгляд они похожи друг на друга, так что важно уметь отличать их между собой. Но на самом деле это очень просто сделать — выключатели нагрузки должны иметь маркировку «ВН», а также более массивный, по сравнению с автоматическими выключателями, рычаг управления.

Где обычно используются выключатели нагрузки?

Выключатели нагрузки обычно устанавливаются в точках, где происходит непосредственное распределение питания на квартиры. Также необходимо устанавливать их поблизости от промышленного электрического оборудования. К примеру, вблизи сверлильного или токарного станка и т.д. Дополнительно выключатель нагрузки может понадобиться для аварийной остановки оборудования. К примеру, когда вместе со сверлом начинает вращаться сама заготовка.

Наши специалисты готовы оказать помощь в выборе необходимого оборудования конкретно под нужды Вашего предприятия, которое будет не только всецело удовлетворять необходимым потребностям, но и отвечать требованиям безопасности и отказоустойчивости.

Наша цель — организовать эффективную работу наиболее подходящего для Вас оборудования.

Двухполюсный и трехполюсный выключатели: назначение, характеристики, особенности монтажа

Назначение автоматических выключателей, внедряемых в схемы электрических сетей, касается защитных функций. Если в режиме перегрузки сети использовать ручной прибор, вероятность получить значительные повреждения оборудования существенно возрастает.

Автоматические двухполюсный и трехполюсный выключатели снижают такие риски до минимума, так как обеспечивают моментальный разрыв цепей на случай аварии.

Разберемся в особенностях электрических автоматов, приведем советы по выбору, установке и эксплуатации таких устройств.

Исполнение автоматических выключателей

В практике использования подобного оборудования отмечается частое применение трёх видов устройств: однополюсные, двухполюсные, трёхполюсные.

В чём проявляется разница между этими тремя видами автоматов? Попытаемся разобраться.

Однополюсный прибор, в общем-то, не вызывает особых вопросов. Если внедрить выключатель однофазную схему, то устройство будет работать как обычный рубильник, только в режиме автоматической реакции – то есть без вмешательства пользователя разорвёт цепь на случай нарушения заданных рабочих условий.

Краткая характеристика двухполюсника

Аналогичное устройство, но исполненное в виде двухполюсного автоматического выключателя, несколько отличается по функциональности.

Схемотехника двухполюсного прибора выполнена с учётом контроля и сравнения условий работы двух независимых токовых линий.

Двухполюсные автоматы применяются, как правило, для внедрения в проекты построения электрических сетей, когда требуется контроль и сравнение условий работы двух участков единой электрической сети. По сути, двухполюсная конфигурация прибора представляет собой тандем пары однополюсных устройств.

Однако схема защиты и блокировки двухполюсника работает по принципу сравнения параметров каждого устройства в отдельности, в режиме реального времени. Если на любом из двух контрольных участков параметры выходят за границы установок, моментально разрываются обе линии.

Этот важный момент показывает: замена двухполюсного автомата парой обычных однополюсных приборов невозможна в принципе. На случай перегрузки одной из цепей (или КЗ), сработает только один автомат.

Но учитывая, что электрическая сеть единая, электричество продолжит поступать через второй прибор, питающий другой участок. Подобная ситуация приводит к тяжёлым последствиям.

Между тем, существуют два подвида двухполюсных приборов:

• с защитой одного полюса и обычной коммутацией нейтрали;
• с защитой обоих полюсов и одновременной их коммутацией.

Первые обычно используются в качестве вводных автоматов, благодаря которым коммутируется фазный и нулевой проводники. При этом такая схема включения предусматривает использование дополнительной линии PE – заземляющего провода.

Вторые находят применение в схемах одной сети, где питаются два участка, действующие в условиях разных токовых нагрузок.

Особенности устройства трёхполюсника

Главное предназначение трехполюсного автоматического выключателя – использование в схемах трёхфазных сетей. Конструктивные особенности этого вида приборов заключаются в наличии защитных функций на каждом отдельном полюсе.

Срабатывание защиты на любом из полюсов приводит к размыканию всех полюсов.

Несмотря на конкретное назначение автоматов такого типа, их вполне допустимо использовать на однофазных или двухфазных линиях.

Конструктивно трехполюсный автомат содержит следующие элементы:

• механизм управления;
• систему контактов;
• модуль гашения электрической дуги;
• расцепляющее устройство.

Свободные контакты обычно монтируются внутри крышки прибора. Контактная система связывается с траверсой главных контактов кинематическим способом.

Функциональные узлы прибора смонтированы внутри корпуса. Крышка и корпус автомата выполняются из материалов, не пропускающих электрический ток (пластмасса, текстолит и т.п.).

Механизм защиты трёхполюсников обеспечивает моментное отключение, как в режиме «авто», так и в случае ручного действия. При этом, если имеет место перегрузка в электрической схеме, моментное отключение происходит независимо от силы воздействия на рукоятку управления.

То есть, даже если пользователь будет удерживать рукоятку в состоянии включения, автомат в режиме перегрузки всё равно разомкнёт все полюсы.

Существует модификации трёхполюсников, где добавлен ещё один полюс под нулевой проводник. По сути, речь идёт о четырёхполюсном исполнении с точки зрения конструктивных деталей.

Функционально автомат на четыре полюса напоминает двухполюсную систему. Задача устройства та же самая, только по отношению к трёхфазной сети.

Обобщённые технические характеристики автоматов

Информация о основных параметрах автоматических выключателей указана на его корпусе. Чтобы разобраться в буквенно-цифровых обозначениях, необходимо уметь “читать” маркировку устройств.

Широко распространёнными в быту и промышленности отмечаются приборы, соответствующие следующим основным техническим характеристикам, в зависимости от их конструктивного исполнения:

Приборы выбирают по определенным критериям, среди которых напряжение, величина номинального тока, температурные показатели.

Подробнее о выборе автоматических выключателей читайте в статьях:

Монтажные тонкости выключателей

Для всех электрических приборов подобного исполнения определён порядок внедрения в состав электрической схемы.

Установленным порядком, в частности, предполагаются следующие действия монтажников, прежде чем двухполюсные и трехполюсные выключатели будут установлены:

• прибор должен соответствовать исполнению под текущую схему;
• корпус автомата не имеет деформаций и повреждений;
• рычаг включения/отключения чётко срабатывает в режиме ручной активации.

Основание, на которое предполагается инсталляция устройства, необходимо проверить на ровность поверхности. Не допускается монтаж на основания, где за счёт неровной поверхности после крепления корпус автомата подвергается напряжениям изгиба.

Соединение с проводниками сети

Присоединение медных проводников, имеющих сечение 16 – 25 мм 2 , выполняют через кабельные наконечники (ГОСТ 9688-82). Если необходимо сделать соединение проводниками из меди сечением 4 – 16 мм 2 , используются кабельные наконечники иного типа (ГОСТ 7386-80).

Применительно к соединениям алюминиевых проводов, используются концевые элементы по аналогии ТАМ-7, соответствующие параметрам ГОСТ 9581-80.

Сетевое проводники, подводящие напряжение от источника питания, подключают к верхней группе неподвижных контактов автоматических выключателей. Подводить и подключать проводники необходимо так, чтобы они не создавали усилия на зажимах автомата.

Наконечники следует затягивать контактными зажимами плотно, но без критичных усилий, способных привести к срыву резьбы. Заделке проводников в кабельных наконечниках следует уделять высокое внимание. Обязательно использовать изоляционные трубки, ленту в качестве защитной оболочки.

Нюансы расстановки и крепежа

Когда выполняют монтаж нескольких единиц оборудования, требуется соблюдать правила расстановки приборов относительно друг друга. Так, расстояние между близко расположенными приборами следует выдерживать не менее 5 мм.

Минимальные расстояния от металлических частей распределительных устройств: сверху 30 – 50 мм, сбоку 5 – 10 мм, в зависимости от величины подведённого напряжения.

Если на монтаже применяются приборы, конструктивно сделанные в дополнительной оболочке, все монтажные манипуляции с ними производятся при снятой крышке оболочки. Установку крышки выполняют с учётом правильного вхождения поводка приводного механизма. Крепление крышки винтами исполняют равномерно.

По завершении монтажа автоматы обязательно проверяются на чёткость момента включения/отключения.

Монтажные схемы и правила подключения выключателя подробно описаны в этой статье.

Техническое обслуживание в период эксплуатации

Нормальные условия действия двухполюсных и трехполюсных автоматических выключателей позволяют выделять время на технический осмотр приборов не чаще одной профилактики за три года работы. Этот факт лишний раз подтверждает высокое качество исполнения практически любых автоматов.

Между тем, согласно инструкций, технический осмотр обязательно выполняется, если автоматический выключатель срабатывал по причине тока короткого замыкания.

Для любой причины, будь то срабатывание устройства в условиях аварийной ситуации или техобслуживание по графику, технический осмотр устройств выключает в себя:

• диагностирование механизма включения/отключения в ручном режиме без нагрузки;
• проверку затяжки винтов основных и свободных контактов;
• надёжность крепежа прибора к основанию;
• очистку от загрязнений и посторонних предметов;
• имитацию отключения методом механического воздействия на чувствительный элемент;
• проверку работоспособности в рабочем режиме.

Практика пользования электрическими сетями отмечает обращение с приборами разных производителей, включая отечественных и зарубежных.

Большая часть всех эксплуатируемых устройств автоматической защиты характеризуется безупречной работой в плане качества.

Выводы и полезное видео по теме

Что такое автоматы и чем они различаются, можно узнать из следующего видеоролика:

О критериях выбора защитных устройств:

Надёжность работы устройств автоматической блокировки часто определяет не бренд, а правильный подбор с учётом рабочей нагрузки. Также значимое влияние на действие приборов оказывает точный расчёт сечения проводников, питающих нагрузку от автомата и расчёт сечения кабеля ввода.

Когда все нюансы монтажа учтены, даже китайские приборы, которые в несколько раз дешевле брендовых, работают достаточно долгий период времени без особых нареканий.

Поделитесь с читателями вашим опытом подключения двухполюсных и трехполюсных выключателей. Пожалуйста, оставляйте комментарии, задавайте вопросы по теме статьи и участвуйте в обсуждениях – форма для отзывов расположена ниже.

Какие автоматические выключатели выбрать

Какой автоматический выключатель нужен для дома?

Для защиты электропроводки от перегрузки сети или короткого замыкания в специальном боксе, на входе кабеля, устанавливаются автоматические выключатели. Правила электробезопасности (ЭБ) гласят — наличие автоматического выключателя обязательно в электрической сети любого назначения. Автомат защиты производит механический разрыв электрической цепи при возникновении перегрузки сети или короткого замыкания.

Обратите внимание, что автоматические выключатели защищают исключительно от короткого замыкания и не защищают электропроводку от токов утечки. Комплексную защиту от токов утечки осуществляют УЗО или дифференциальные устройства защиты. Следует понимать, что УЗО не отключают сеть при коротких замыканиях, поэтому они устанавливаются последовательно с автоматическими выключателями. Главная задача УЗО (устройства защитного отключения) — надежная защита человека от действия электрического тока вследствие прикосновения и от возможных возгораний вследствие появления утечек тока. Дифавтоматы, в свою очередь, обеспечивают защиту от токов утечки и короткого замыкания одновременно.

Принцип действия автоматического выключателя несложен – при превышении расчетной величины тока электрическая цепь размыкается вследствие срабатывания расцепителя. Существует два вида расцепителей – тепловой (биметаллическая пластина) и электромагнитный (индукционный) расцепитель, который отличается быстротой срабатывания. Автоматические выключатели отличаются по основным характеристикам:

1. Номинальный ток срабатывания автомата

Это основная характеристика защитного автомата. Она показывает величину тока срабатывания автоматического выключателя. Величина номинального тока срабатывания автомата обязательно указывается на его корпусе.
На практике чаще всего применяются автоматы со следующими значениями номинального тока:

• ввод в дом или квартиру – от 40 до 50 А;
• защитный автомат на розетки – 16 А;
• на основное освещение – 10А;
• автомат на электроплиту (в зависимости от мощности) – от 20 до 32А.

2. Конструктивное исполнение (полюсность)

Количество полюсов иногда называют «полюсностью» или «модульностью» или даже «фазностью», но смысл в этих названиях один и тот же – это число линий подключаемых к автоматическому выключателю. Промышленность изготавливает одно, двух, трех, четырехполюсные автоматы. Как подобрать выключатель с нужным числом полюсов? Самые простые автоматы – одно и двухполюсные предназначены для однофазной электрической сети. Обратите внимание! Однополюсный автомат отключит только фазу, а двухполюсный отключит и фазу и ноль. Второй вариант предпочтителен, т. к. обеспечивает дополнительную безопасность. Трехполюсные и четырехполюсные автоматы предназначены для трехфазных сетей.

3. Классификация автоматических выключателей

Автоматы для электрических сетей подразделяются на 8 классов, но для дома или квартиры профессионалы рекомендуют применять автоматы классов A; B; C. Самые быстродействующие автоматы класса А. Для жилых домов и квартир рекомендуется применять автоматические выключатели имеющие класс В или С.

4. Лучшие производители автоматических выключателей

Рынок качественной электротехнической продукции представлен несколькими лидерами – компаниями Schneider и Legrand. Они выпускаю лучшие в мире автоматические выключатели типа АВВ. Специалисты рекомендуют приобретать и устанавливать продукцию этих проверенных временем компаний. Автоматические выключатели ИЭК несколько дешевле, но они надежны и долговечны.

Мы надеемся, что после ознакомления с этой статьей Вы сможете самостоятельно выбрать подходящие автоматические выключатели для дома или квартиры. На все возникшие вопросы ответят наши менеджеры, они помогут сделать Вам правильный выбор. Для связи с нами нужно просто позвонить или написать письмо в наш интернет-магазин.