Загрузка...Автоматические выключатели — преимущества и принцип действия
Автоматические выключатели — преимущества и принцип действия
Долгие годы для защиты электроприборов при коротком замыкании использовались плавкие предохранители. Теперь для этих целей используются автоматические выключатели. В чём принципиальная разница данных устройств и как действует автоматический выключатель?
Плавкий предохранитель после замыкания сгорает и его приходится менять, так как он выходит из строя, а автоматический выключатель только размыкает сеть. Достаточно его просто включить повторно и электрическая цепь снова будет готова к использованию. Автоматический выключатель помог автоматизировать работу. В данной статье мы предлагаем разобраться в вопросе: что такое автоматический выключатель и как его правильно использовать.
Принцип действия автоматического выключателя
Основной задачей автоматического выключателя является защита электрической цепи от перепадов напряжения, недопустимого нагрева проводов, повышенной силы тока, и все, что связанно с перегрузками подачи тока. В случае возникновения подобной ситуации, он должен разомкнуть сеть от источника подачи тока. В зависимости от характеристик самой электрической цепи, осуществляется подбор модели выключателя, который в полной мере сможет обеспечить своевременную защиту.
Для того, чтобы досконально понять принцип работы автоматического выключателя, рассмотрим два примера:
• В помещении имеется только лампочки освещения и не подключены никакие другие приборы. Автоматический выключатель сработает только в том случае, когда произойдет короткое замыкание. Сценарий перегрузки или перегрева проводов в подобной ситуации маловероятен, если подача электроэнергии происходит в штатном режиме.
• В комнате, постепенно начинают работать приборы (поочередно включаются). С каждым включенным прибором, будет увеличиваться и сила тока в электрической цепи. Достигнув критической отметки, автоматический выключатель сработает.
Устройство и технические характеристики
Автоматический выключатель призван выполнять лишь одну функцию — защиту электрической сети от всевозможных перепадов (непредвиденного повышения силы тока или нагрева). За каждую из этих областей отвечает определенный узел. Биметрическая пластина гарантирует выключение автомата при повышенной температуре проводов, которые соединены с ним. В составе данного устройства имеется электромагнитный расцепитель, который при повышении тока или напряжения, также размыкает сеть, тем самым обесточивает и спасает всю систему.
Классификация и маркировка автоматических выключателей происходит по международным стандартам и ни в коем случае показатели не могут быть завышены или занижены. Если Вы покупаете подобное изделие, на корпусе отображены все номинальные характеристики.
Какие характеристики автоматического выключателя требуются для той или иной электрической сети?
Абсолютно все технические характеристики должны отвечать единому требованию — не допустить пробои, перегрев проводов, что может повлечь поломку того или иного прибора на данном участке сети. При подборе автоматического выключателя, нужно учитывать следующие факторы:
• длина проводов;
• количество жил в проводах;
• имеется ли контур заземления;
• надежность изоляции;
• нагрузку электрической цепи (количество приборов и их мощность, работающих на данном участке).
Для отдельно взятой квартиры, наилучшим вариантом будет использование автоматического выключателя класса С, рассчитанный на 220В. Он учитывает все особенности и номинальные показатели, которые исходят из электрического щитка (напряжение, силу тока, количество полюсов и т.д.), а также применяемый кабель, используемый в качестве проводки. Однако, и в этом случае, лучше проконсультироваться с бригадой, которые выполняли монтаж электросети и протягивали кабель по квартире.
Выбор производителя
Несмотря на противоречивые мнения, отечественные автоматические выключатели являются очень надежными и учитывают специфику электросети, которая используется в многоквартирных домах. Однако, нужно помнить, что не только-лишь от одного автоматического выключателя зависит безопасность Вышей техники в квартире. Чтобы обезопасить себя от выхода из строя приборов, остальные комплектующие электрощита также должны быть надежными и качественными. Перед покупкой посоветуйтесь со специалистами о выборе той или иной модели, но не стоит просто понадеяться на мнение профессионалов, поинтересуйтесь, почему именно такой выключатель будет наиболее подходящим.
Безопасность людей
Автоматический выключатель должен работать не только на безопасность электроприборов, но и защищать людей. В щитке, как правило, используются выключатели дифференциального тока (УЗО или МДЗ). Они контролируют не только различные изменения подаваемого тока, но и реагируют на изменение изоляционных характеристик, случайного прикосновения человека к проводу, по которому протекает ток и т.д. В этом случае происходит мгновенное обесточивание данного участка электрической цепи.
Принцип работы автоматического выключателя
Для защиты бытовых электрических цепей обычно используются автоматические выключатели модульной конструкции. Компактность, легкость монтажа и замены, в случае необходимости, объясняет их широкое распространение.
Внешне такой автомат представляет собой корпус из термостойкой пластмассы. На лицевой поверхности расположена рукоятка включения и выключения, сзади – фиксатор-защелка для крепления на DIN-рейке, а сверху и снизу – винтовые клеммы. В данной статье рассмотрим принцип работы автоматического выключателя.
Как работает автоматический выключатель?
В режиме штатной работы через автомат протекает ток, меньший или равный номинальному значению. Питающее напряжение от внешней сети подается на верхнюю клемму, соединенную с неподвижным контактом. С неподвижного контакта ток поступает на замкнутый с ним подвижный контакт, а от него, через гибкий медный проводник – на катушку соленоида. После соленоида ток подается на тепловой расцепитель и уже после него – на нижнюю клемму, с подключенной к ней сетью нагрузки.
В аварийных режимах автоматический выключатель отключает защищаемую цепь за счет срабатывания механизма свободного расцепления, приводимого в действие тепловым или электромагнитным расцепителем. Причиной такого срабатывания является перегрузка или короткое замыкание.
Тепловой расцепитель – это биметаллическая пластина, состоящая из двух слоев сплавов с различными коэффициентами термического расширения. При прохождении электрического тока пластина нагревается и изгибается в сторону слоя с меньшим коэффициентом термического расширения. При превышении заданного значения силы тока, изгиб пластины достигает величины, достаточной для приведения в действие механизма расцепления, и цепь размыкается, отсекая защищаемую нагрузку.
Электромагнитный расцепитель состоит из соленоида с подвижным стальным сердечником, удерживаемым пружиной. При превышении заданного значения тока, по закону электромагнитной индукции в катушке наводится электромагнитное поле, под действием которого сердечник втягивается внутрь катушки соленоида, преодолевая сопротивление пружины, и вызывает срабатывание механизма расцепления. В нормальном режиме работы в катушке также наводится магнитное поле, но его силы недостаточно, чтобы преодолеть сопротивление пружины и втянуть сердечник.
Как работает автомат в режиме перегрузки
Режим перегрузки возникает, когда ток в подключенной к автомату цепи превышает номинальное значение, на которое рассчитан автоматический выключатель. При этом повышенный ток, проходящий через тепловой расцепитель, вызывает повышение температуры биметаллической пластины и, соответственно, увеличение ее изгиба вплоть до срабатывания механизма расцепления. Автомат отключается и размыкает цепь.
Срабатывание тепловой защиты не происходит мгновенно, поскольку на разогрев биметаллической пластины потребуется некоторое время. Это время может варьироваться в зависимости от величины превышения номинального значения тока от нескольких секунд до часа.
Такая задержка позволяет избежать отключения питания при случайных и непродолжительных повышениях тока в цепи (например, при включении электродвигателей которые имеют большие пусковые токи).
Минимальное значение тока, при котором должен сработать тепловой расцепитель, устанавливается при помощи регулировочного винта на заводе-изготовителе. Обычно это значение в 1,13-1,45 раз превышает номинал, указанный на маркировке автомата.
На величину тока, при котором сработает тепловая защита, влияет и температура окружающей среды. В жарком помещении биметаллическая пластина прогреется и изогнется до срабатывания при меньшем токе. А в помещениях с низкими температурами ток, при котором сработает тепловой расцепитель, может оказаться выше допустимого.
Причиной перегрузки сети является подключение к ней потребителей, суммарная мощность которых превышает расчетную мощность защищаемой сети. Одновременное включение различных видов мощной бытовой техники (кондиционер, электрическая плита, стиральная и посудомоечная машина, утюг, электрочайник и т.д.) – вполне может привести к срабатыванию теплового расцепителя.
В этом случае определитесь, какие из потребителей можно отключить. И не спешите снова включать автомат. Вы все равно не сможете взвести его в рабочее положение, пока он не остынет, а биметаллическая пластина расцепителя не вернется в свое исходное состояние. Теперь вы знаете как работает автоматический выключатель при перегрузках
Как работает автомат в режиме короткого замыкания
В случае короткого замыкания принцип работы автоматического выключателя иной. При коротком замыкании ток в цепи резко и многократно возрастает до значений, способных расплавить проводку, а точнее изоляцию электропроводки. Для того чтобы предотвратить такое развитие событий необходимо мгновенно разорвать цепь. Электромагнитный расцепитель именно так и срабатывает.
Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку соленоида, внутри которой расположен стальной сердечник, удерживаемый в фиксированном положении пружиной.
Многократное возрастание тока в обмотке соленоида, происходящее при коротком замыкании в цепи, приводит к пропорциональному возрастанию магнитного потока, под действием которого сердечник втягивается в катушку соленоида, преодолевая сопротивление пружины, и нажимает на спусковую планку механизма расцепления. Силовые контакты автомата размыкаются, прерывая питание аварийного участка цепи.
Таким образом, срабатывание электромагнитного расцепителя защищает от возгорания и разрушения электропроводку, замкнувший электроприбор и сам автомат. Время его срабатывания составляет порядка 0,02 секунды, и электропроводка не успевает разогреться до опасных температур.
В момент размыкания силовых контактов автомата, когда по ним проходит большой ток, между ними возникает электрическая дуга, температура которой может достигать 3000 градусов.
Чтобы защитить контакты и другие детали автомата от разрушительного воздействия этой дуги, в конструкции автомата предусмотрена дугогасительная камера. Дугогасительная камера представляет собой решетку из набора металлических пластин, которые изолированы друг от друга.
Дуга возникает в месте размыкания контакта, а затем один ее конец движется вместе с подвижным контактом, а второй скользит сначала по неподвижному контакту, а потом по соединенному с ним проводнику, ведущему к задней стенке дугогасительной камеры.
Там она делится (дробится) на пластинах дугогасительной камеры, слабеет и гаснет. В нижней части автомата предусмотрены специальные отверстия для отвода газов, образующихся при горении дуги.
В случае отключения автомата при срабатывании электромагнитного расцепителя, вы не сможете пользоваться электричеством до тех пор пока не найдете и не устраните причину короткого замыкания. Вероятнее всего причина в неисправности одного из потребителей.
Отключите все потребители и попробуйте включить автомат. Если вам это удалось и автомат не выбивает, значит, действительно – виноват один из потребителей и вам осталось выяснить какой именно. Если же автомат и с отключенными потребителями снова выбивает, значит все гораздо сложнее, и мы имеем дело с пробоем изоляции проводки. Придется искать, где это произошло.
Вот таков принцип работы автоматического выключателя в условиях различных аварийных ситуаций.
Если отключение автоматического выключателя стало для вас постоянной проблемой, не пытайтесь решить ее установкой автомата с большим номинальным током.
Автоматы устанавливаются с учетом сечения вашей проводки, и, значит, больший ток в вашей сети просто не допускается. Найти решение проблемы можно только после полного обследования системы электроснабжения вашего жилища профессионалами.
Почему срабатывают автоматические выключатели
Основные неисправности автоматических выключателей, их причины возникновения и способы устранения. Что делать, если автомат не включается или выбивает.
Если в квартире погас свет, отключились розетки, или перестала работать электроплита, то любой мало-мальски знакомый с электротехникой человек идет на площадку проверять в электрощите состояние автоматических выключателей. Чаще всего, устранение неисправности сводится к повторному включению автомата.
Факт срабатывания современного модульного автоматического выключателя определяется легко: ручка находится в положении «вниз», на ней отчетливо виден круглый знак – «ноль». Для включения достаточно повернуть эту ручку вверх, тогда появится горизонтальная черта, и можно будет считать, что миссия выполнена.
Многие квартиры на постсоветском пространстве оборудованы щитками с автоматами немного другого образца. Автоматические выключатели серии АЕ и им подобные имеют немного большие габариты, крепятся к основанию длинными винтами и обладают неприятным свойством: при срабатывании их ручка остается в прежнем, верхнем положении. Это затрудняет поиск сработавшего автомата, который необходимо выключить и снова включить, чтобы вновь подать напряжение.
Но все это, по большому счету, мелочи. Сработавший автомат говорит о какой-то неисправности, а нам надо разобраться, о какой именно.
Расцепители автоматических выключателей
Для начала надо выяснить хотя бы в общих чертах, что такое автоматический выключатель, и как он работает. Многим известно, что автомат разрывает «фазу». Многополюсный автомат может разрывать и нулевой рабочий проводник. Но разрывать цепь автомат может не только по желанию владельца, поворачивающего ручку вниз. На то это и «автоматический» выключатель, что выключиться он может и автоматически.
Необходимо это для того, чтобы защитить проводники и квартирное электрооборудование от повышенного электрического тока, способного вызвать пожар и разрушения. Причиной же возрастания тока может стать:
1. Перегрузка сети. Ее может вызвать включение неисправных электроприемников, или электроприемников, суммарная мощность которых превышает возможности сети. Последнее может быть связано и с неправильной электрической разводкой по квартире, когда на одну группу приходится большое количество штепсельных розеток. Каждая розетка в отдельности вполне может быть и не перегружена, но суммарный их ток может достигать недопустимых для одного автомата значений.
Для защиты от токов перегрузки в автоматических выключателях применяется тепловой расцепитель – биметаллический контакт, состояние которого зависит от температуры, которая, в свою очередь, зависит от протекающего электрического тока. Уставку, то есть, ток срабатывания теплового расцепителя обычно можно регулировать в небольших пределах.
2. Короткое замыкание в сети. Оно может быть вызвано неисправностью электропроводки или выходом из строя какого-либо электроприемника. Для новой электропроводки короткое замыкание может стать результатом ошибки в монтаже, например, при соединении проводов в ответвительной коробке. Физически короткое замыкание – это электрическое соединение фазного и нулевого проводника помимо нагрузки. Поскольку сопротивление цепи в этом случае ограничивается только сопротивлением проводов, то электрический ток мгновенно достигает очень большого значения.
Для защиты от сверхтоков короткого замыкания тепловой расцепитель автомата неэффективен: пока нагреется и разорвется биметаллический контакт, провода уже практически наверняка будут повреждены, а электрическая дуга вызовет возгорание. Поэтому в модульных автоматических выключателях всегда применяетсяэлектромагнитный расцепитель, скорость срабатывания которого составляет доли секунды с момента возрастания тока.
Итак, если в вашем квартирном щитке сработал автоматический выключатель, то можно, конечно, включить его вновь. Однако систематическое срабатывание говорит о какой-то проблеме, которую придется решать.
Короткое замыкание в цепи розеток
При мгновенном срабатывании автомата после его включения есть все основания полагать, что мы имеем дело с коротким замыканием – тепловой расцепитель так быстро не сработает. Убедиться в наличии замыкания можно при помощи мультиметра – сопротивление между нулевой рабочей шиной N и выводом автоматического выключателя при коротком замыкании должно быть близко к нулю. Разумеется, проводить подобные измерения можно, только при выключенном автомате.
Коль скоро мы убедились, что причина срабатывания – короткое замыкание, то необходимо выяснить, где именно оно произошло. Автоматические выключатели в щитке должны быть подобраны в соответствии с принципами селективности, а это значит, что сработать должен именно автомат, расположенный ближе всего к месту короткого замыкания. При этом выключатель реагирует только на замыкания в той части цепи, которая расположена после него относительно линии.
Поэтому, скажем, если срабатывает только вводной автоматический выключатель, то место замыкания с большой долей вероятности расположено прямо во вводном щите. При замыкании в пределах квартиры срабатывает групповой выключатель и зачастую вместе с ним – вводной автомат. В этом случае вводной аппарат можно смело включить вновь и выяснить, какая именно группа электроприемников подключена к проблемному проводу – эта группа не будет работать.
Выяснив этот вопрос, можно отключить все эти электроприемники и вновь ввести групповой автомат в работу. Если он не сработал, то причина состоит в неисправности одного из отключенных электроприборов. Найти конкретного виновника можно либо поочередным включением всех электроприемников, либо измерением их входного сопротивления. Второй способ не подходит для приборов, имеющих электронное управление. Неисправный прибор, разумеется, подлежит ремонту.
Если все приборы исправны, необходимо приступить к осмотру розеток, входящих в состав группы: пластиковые корпуса разобрать, проверить и подтянуть клеммные зажимы. После розеток наступает черед коробок. Их придется вскрыть. И если осмотр не выявит явных неисправностей, то провода надо разъединить, чтобы проверить сопротивление между жилами кабелей по отдельности. Такая проверка уже точно позволит определить, в каком именно из кабелей имеется замыкание. Поврежденная линия подлежит замене, а жилы в коробке необходимо вновь соединить с применением сертифицированных зажимов.
Короткое замыкание в цепи освещения
Если срабатывающий автоматический выключатель защищает цепи освещения, то проверку можно начать с введения автомата при выключенных выключателях. Не сработал автомат – можно поочередно щелкать выключателями для того, чтобы выяснить, в цепи какого именно из них имеется короткое замыкание. Таким образом сужаем область поиска до цепи группы светильников, вводимых с одного выключателя.
В этой группе следует тщательно осмотреть каждый светильник, выкрутив лампы и рассмотрев клеммные зажимы. Мультиметром можно измерить сопротивление между фазным и нулевым проводом со стороны каждого светильника. При этом можно определить светильник или кабельную линию, в которой произошло замыкание.
Если же короткое замыкание выявляется на всех светильниках группы, или присутствует в сети вне зависимости от положения выключателя, то местом замыкания, скорее всего, является ответвительная коробка освещения. Ее необходимо вскрыть и проверить точно так же, как в случае с замыканием розеточной сети. Ну, а если и в коробке полный порядок, то прозваниваем отдельные кабельные линии, разъединив их концы.
Перезагрузка
Перегрузка сети — Как уже говорилось, в случае перегрузки сети по току автоматическому выключателю требуется некоторое время для срабатывания. Обычно речь идет о нескольких минутах. Поэтому если автомат вышибает время от времени, то очень может быть, что вы имеете дело именно с перегрузкой.
Перегрузка цепи освещения — явление достаточно редкое, и чтобы его избежать, используйте только лампы, подходящие по мощности к вашим светильникам, а модернизацию цепи освещения производите с учетом резерва по мощности. Ведь цепи освещения отдельных квартир часто бывают защищены одним автоматом на десять ампер. Этого часто бывает и достаточно, но при установке большого количества дополнительных светильников в щитке необходимо предусмотреть дополнительный автомат освещения для их питания, особенно, если светильники галогеновые или с обычными лампами накаливания.
Перегрузка розеточной сети — это совсем не редкость. Во время проектирования и монтажа электропроводки в доме невозможно точно определить нагрузку на каждую группу. Поэтому для удобства жильцов на группу, включаемую одним автоматическим выключателем, приходится по три-четыре розетки. И, несмотря на то, что номинал автоматического выключателя обычно подбирается по сечению питающей жилы и не превышает 25 ампер, номинальный ток розеток может составлять 16 ампер.
Здесь есть все предпосылки для перегрузки, если все мощные электроприемники, такие как чайник, утюг, микроволновая печь и тому подобное, включить в розетки одной группы. Тут уж, разумеется, сработает автоматический выключатель. И чтобы подобного не происходило, необходимо равномерно распределять мощную нагрузку между группами, а при отсутствии такой возможности – не включать в сеть одновременно несколько мощных электроприемников.
Случается, что неисправный электроприбор потребляет повышенный ток, который приводит к перегрузке сети и срабатыванию автоматического выключателя. Замерить ток в бытовых условиях не всегда возможно, но если срабатывание теплового расцепителя происходит только при включении какого-то одного электроприемника, а номинальная мощность этого прибора не превышает 2,5 кВт, то следует произвести его ревизию на предмет наличия неисправностей.
Неисправность автоматического выключателя — не так уж и редко причиной постоянного срабатывания автоматических выключателей является неисправность последних. Даже среди новых автоматов допускается некоторое количество бракованных экземпляров. Их неспособность держать уставку (а касается это, в основном, тепловых расцепителей) часто выявляется только в ходе эксплуатации.
Поэтому при систематическом срабатывании теплового расцепителя автомата, прежде чем приступать к радикальным методам решения проблемы, можно просто произвести пробную замену автомата на схожий по номиналу и характеристике.
В заключение
В статье мы умышленно обошли стороной моменты, когда срабатывание автомата вызвано повреждением линии в ходе ремонтных работ – это тема отдельного разговора. По той же причине мы не стали касаться ситуации, когда срабатывает дифференциальный автоматический выключатель.
Но напоследок хотелось бы напомнить, что самый популярный способ решения проблемы срабатывающего автомата – замена его на автомат большего номинала – не допустим категорически. Автоматические выключатели – это аппараты, обеспечивающие защиту от пожара и повреждений. Их номинал подбирается именно с целью обеспечения безопасности. Произвольно выбранный автомат не выполнит своих функций и не защитит от опасных режимов работы электрической сети.
Что такое вводной автоматический выключатель?
Итак, что же такое вводной автомат? Cудя по названию, можно подумать, что это какой-то особенный автомат, обладающий специальным функционалом. На самом деле, это обычный, ни чем не примечательный автоматический выключатель – выключатель защиты.
Назначение вводного автомата
Вводной автомат это обязательное устройство, предназначенное для защиты всей электропроводки от перегрузки и токов короткого замыкания, а также общего отключения электропитания объекта.
Вводной автомат должен обеспечить защиту проводов и кабелей от перегрева, способного вызвать их разрушение или пожар. Причинами перегрева могут быть длительные перегрузки или значительные токи короткого замыкания. Вводной автомат необходим для обесточивания всего электропитания в здании для проведения ремонтных работ или во время аварии в сети.
Схема вводного автомата
Для предотвращения перегрева проводов используют вводной автоматический выключатель (автомат защиты), который содержит тепловой и электромагнитный расцепитель.
Поставщик энергоснабжения устанавливает определенный лимит на потребление электроэнергии в дом, квартиру, офис или дачу. Если в проектной документации для частного дома вводной автоматический выключатель прописан на 25А в однофазной сети, это значит, что хозяин квартиры ограничен в потреблении электроэнергии до 5,5 кВт. Если пользователь будет превышать этот лимит, вводной автомат обесточит дом полностью, после чего, придется, какое-то оборудование отключить, чтобы восстановить питание в сети.
Наиболее ходовые вводные автоматические выключатели с номиналом в 25А. Максимально допустимое вводное устройство на 63 Ампера, можно встретить только в вводно-распределительном устройстве многоэтажного дома или современного коттеджа.
Вводные автоматы бывают: двухполюсные в однофазной сети и четырёхполюсные в трехфазной сети, т.е. нейтральный проводник разрывается вместе с линейными проводниками. Но чаще всего в трехфазной сети можно встретить на вводе трехполюсный автоматический выключатель. В таком случае разрываются только линейные проводники.
Вводной автомат
Где устанавливают вводный автомат?
Вводной автомат можно установить до счетчика или после него. Если устанавливается до счетчика электроэнергии, то такой автомат должен быть обязательно опломбирован.
вводной автомат опломбирован
Для этого выпускаются специальные боксы с возможностью опломбирования. Либо стоит подумать о приобретении специального щитового оборудования, в котором предусмотрено специальная ячейка для вводного автоматического выключателя с возможностью опломбирования.
Распределительный щит
Учитывать необходимо как то, какой вводный проводник проложен до вводного автомата, так и то, какой проводник проложен к нагрузкам, т.е. к осветительным приборам, розеткам или к какому- либо оборудованию.
Про ремонт и установку электрических щитов читайте статью: «Монтаж и ремонт электрических щитов своими руками»
Допустим, сделали ремонт, заменили алюминиевую проводку на медную, но такая реконструкция никак не дает основания поставить вводный автомат на 40А или 50А. Потому что вводный проводник может оказаться слишком устаревшим и к тому же с сечением 4 квадрата по алюминию. Заменить стояк с устаревшей проводкой не всегда бывает возможным. Даже если бы мы хотели увеличить номинал вводного автомата, порой это просто недопустимо, поэтому придется ограничится автоматом на вводе на 25А, да бы не случилось беды.
Модульный вводный автомат ни чем не отличается от установки групповых модульных автоматических выключателей, которые крепятся надежно на дин рейку, как правило, слева сверху в щитовом оборудовании.
