Схема и типы защит
Еще на корпусе рисуется условная схема, где нарисованы типы защит, установленные в автомате.
Полукруг – электромагнитный расцепитель. Прямоугольничек – тепловой.
Как это не странно, но есть автоматические выключатели без теплового расцепителя. Они служат для защиты электродвигателей с тепловыми реле. Их применяют в системах дымоудаления и подключают к ним кабели, способные выдерживать значительный перегрев.
Это особое требование пожаробезопасности для обеспечения длительной работоспособности устройств, при высоких окружающих температурах. Будь “теплушка” в таких выключателях, они бы срабатывали раньше времени, ухудшая сценарий развития пожара.
Дополнительную маркировку, относящуюся к устройствам дифференциальной защиты или отдельным видам реле, ищите по специализированным каталогам. Всю информацию по маркировке модульных пускателей и контакторов, читайте в статье ниже.
Как видите, даже на нескольких квадратных сантиметрах можно разместить огромное количество полезных данных, на основании которых и следует делать грамотный выбор электрооборудования.
https://youtube.com/watch?v=S7D28YYkglc%3F
Базовые изображения и функциональные признаки
Коммутационные устройства (выключатели, контакторы и т.д.) построены на контактах различной механики. Есть замыкающий, размыкающий, переключающий контакты. Замыкающий контакт в нормальном состоянии разомкнут, при переводе его в рабочее состояние цепь замыкается. Размыкающий контакт в нормальном состоянии замкнут, а при определенных условиях он срабатывает, размыкая цепь.
Переключающий контакт бывает двух и трех позиционным. В первом случае работает то одна цепь, то другая. Во втором есть нейтральное положение.
Кроме того, контакты могут выполнять разные функции: контактора, разъединителя, выключателя и т.п. Все они также имеют условное обозначение и наносятся на соответствующие контакты. Есть функции, которые выполняют только подвижные контакты. Они приведены на фото ниже.
Основные функции могут выполнять только неподвижные контакты.
Подключение максимальной токовой защиты
Схемы схемами, но в конце концов нужно брать отвертку и присоединять провода к электрощитку. Начнем с удаления изоляции с конца провода. Удаленная изоляция должна быть достаточной длины. Слишком короткая изоляция — это, во-первых, меньшая контактная поверхность выключателя с кабелем, а во-вторых, риск завинчивания крепления на изоляцию, вместо оголенного провода. Правильная длина кончика: 10-15 мм.
Во-вторых, нужно вставить провод куда следует. Кабель должен находиться между подвижным зажимом и верхней частью отверстия. Проблема при всей своей простоте может быть реальной. Чаще всего смотрят на переключатель спереди, поэтому не могут видеть клеммы-терминалы и нетрудно сделать ошибку.
Клеммы с обеих сторон выключателя функционируют одинаково. Подключение двух проводов к автоматическому выключателю возможно при условии, что оба провода имеют одинаковое поперечное сечение. Попытка подключения проводов с различными поперечными сечениями не рекомендуется.
Более тонкий провод во время работы может выскочить из крепления. На приведенных выше рисунках подключены два провода: коричневый 2,5 мм2 и черный 1,5 мм2.
Характеристики автоматического выключателя
Каждая характеристика имеет два токовых порога:
- Порог отказа — ниже этого порога триггер отключения не работает. Превышение этого порогового значения может привести к отключению автоматического выключателя.
- Порог срабатывания — выше этого порога срабатывание отключающего устройства будет работать на 100%.
В чем разница между этими характеристиками? Порог срабатывания электромагнитного отпуска (быстрый):
Характеристика A:
- порог отказа — 2x номинальный ток автоматического выключателя (In)
- порог срабатывания — 3-кратный номинальный ток автоматического выключателя (In)
Характеристика B:
- частота отказа — 3x
- порог активации — 5x In
Характеристика C:
- частота отказа — 5x In
- порог активации — 10x In
Характеристика D:
- частота отказа — 10x
- порог активации — 20x In
На графике можно увидеть 4 характеристики. Из приведенных выше данных можно сделать вывод, что автоматический выключатель с характеристикой А будет срабатывать как можно раньше, а автоматический выключатель с характеристикой D — позднее.
При включении, например, дрели, это устройство может на долю секунды потреблять всплеск тока, кратный номинальному току автоматического выключателя (так называемый пусковой ток). Предположим, что у нас есть автоматический выключатель с номинальным током 10 А, а в момент запуска дрель потребляет 35 А. Эта интенсивность в 3,5 раза превышает номинальный ток автоматического выключателя, то есть:
- переключатель с функцией A сработает наверняка
- переключатель с функцией B может сработать
- переключатели C и D не будут выключаться
А что, если в системе появляется короткое замыкание, интенсивность которого может легко превысить 20-кратный номинальный ток автоматического выключателя? В случае короткого замыкания не существует разного времени задержки для выключателей которые отличаются только их характеристиками. Что это означает на практике? Если в вашем доме имеется выключатель максимального тока B16 (характеристика B, номинальный ток 16 A), а в распределительной коробке поставщика энергии, например C20, в случае короткого замыкания в цепи невозможно определить будет ли срабатывать B16 или C20, или оба одновременно.
Общие сведения об автоматах
Автоматы для электрощитка
Как правило, автомат содержат три типа расцепителя электрической цепи: тепловой, электромагнитный и механический. Первый предназначен для защиты электрических цепей от перегрузки по току, второй – от короткого замыкания в цепях нагрузки, третий – для оперативных коммутаций электрических цепей.
Существуют электрические автоматы, выполняющие защитные функции от перегрузки и поражения электрическим током (ЭТ). Это выключатели, управляемые дифференциальным током со встроенной защитой от токовых перегрузок – дифавтоматы (ДВ).
Основные технические характеристики автоматических выключателей (АВ)
Номиналы автоматов для различных электросетей
Номинальное напряжение – установленное изготовителем значение, при котором определена работоспособность АВ.
Номинальный ток – установленный изготовителем ток, который АВ способен проводить в продолжительном режиме, при котором главные контакты остаются замкнутыми при указанной контрольной температуре окружающего воздуха (стандартно +30 °С).
Частота выключателя – это промышленная частота, на которую рассчитанно устройство и которой соответствуют значения других характеристик.
Номинальная наибольшая отключающая способность – значение ЭТ, которое может отключить АВ, сохранив при этом свою работоспособность.
Класс токоограничения характеризуется временем отключения между началом размыкания выключателя и концом времени дуги. Существует три класса токоограничения:
- время отключения АВ 3 класса происходит в пределах 2,5 – 6 мс;
- 2 класса – 6–10 мс;
- 1 класса – более 10 мс.
Существует несколько типов защитных (время-токовых) характеристик АВ, наиболее востребованы – B, C и D
| Тип защитной характеристики | Диапазон токов мгновенного расцепления, приведенных к номинальному значению тока АВ | Назначение |
| A | от 1,3Iн | Для защиты цепей, в которых временные перегрузки по току не могут возникать в штатном режиме работы. |
| В | от 3Iн до 5Iн | Для защиты цепей, в которых допускаются незначительные временные токовые перегрузки в штатном режиме работы. |
| С | от 5Iн до 10Iн | Для защиты цепей, в которых допускаются умеренные временные токовые перегрузки в штатном режиме работы. |
| D | от 10Iн до 20Iн | Для защиты цепей со значительными временными токовыми перегрузками в штатном режиме работы. |
| K | от 12 Iн | Для защиты промышленных цепей использующих индуктивную нагрузку. |
| Z | от 4 Iн | Для защиты промышленных цепей использующих в качестве нагрузки промышленную электронную технику. |
Дифференциальные автоматические выключатели
Дифференциальный автоматический выключатель
Номинальный отключающий дифференциальный ток IΔn – значение отключающего дифференциального тока, указанное изготовителем, при котором ДВ должен срабатывать при заданных условиях.
Номинальный неотключающий дифференциальный ток IΔn0 – значение неотключающего дифференциального тока, указанное изготовителем, при котором ДВ не срабатывает при заданных условиях.
Номинальная дифференциальная наибольшая включающая и отключающая способность IΔm0 – действующее значение переменной составляющей ожидаемого дифференциального тока, которое ДВ может включать, проводить и отключать.
ДВ бывают трех типов:
- S – с выдержкой времени срабатывания по дифференциальному току.
- АС – обеспечивается срабатывание при синусоидальном переменном дифференциальном токе, либо прикладываемом скачком, либо медленнорастущем.
- А – обеспечивает срабатывание при дифференциальном синусоидальном переменном токе и дифференциальном пульсирующем постоянном токе, прикладываемом скачком, либо медленнорастущем.
Советы по выбору автоматического выключателя
Автомат выбирают на основе определенных характеристик, многие из которых можно узнать по маркировке на передней панели.
Шпаргалка по чтению обозначений. Не все производители указывают техническую информацию в полном объеме, поэтому предварительно нужно изучить и документацию на устройство
Кроме разобранных характеристик, следует знать и другие нюансы выбора. Например, перед покупкой автомата обязательно рассчитывают его мощность и выбирают нужное количество полюсов
Важное значение имеет бренд, а также состояние проводки
Галерея изображений
Фото из
Обычно решающим значением является номинальный ток. Чтобы его высчитать, мощность всех бытовых приборов переводят из кВт в Вт, складывают и делят на напряжение (стандарт – 220В)
Для осветительных и розеточных контуров подходит 1-полюсная модель, для мощных бытовых приборов и агрегатов – 2-полюсная, для насосов генераторов – 3-полюсная, а 4-полюсную используют реже, для сети из 4 проводов
Чтобы защита была полноценной, вместе с автоматическими выключателями в электрощит устанавливают УЗО. Прибор защищает от токов утечки, то есть компенсирует недостатки автомата
Алюминиевая проводка – редкость, однако в старых домах она встречается. Для ее подключения применяют выключатели не выше 16А. Но лучше сеть модифицировать и алюминий поменять на медь
Как рассчитать мощность прибора
Количество полюсов бытового автомата
Обязательное наличие второго коммутатора – УЗО
Особенности подключения алюминиевых проводов
Делать покупку рекомендуют в специализированном магазине. Но в последнее время стала распространенной практика приобретения технических устройств на коммерческих интернет-площадках, многие из которых находятся в Китае.
При выборе обратите внимание на целостность и прочность корпуса. Малейший скол или трещина может стать причиной поломки, к тому же механические повреждения являются признаками некачественного материала
Принцип действия
УЗО в однофазной сети осуществляется следующим образом. В дифференциальном трансформаторе имеется три обмотки: одна подключается к фазному проводу, другая – к нулевому, а третья – фиксирует разницу токов. В первой и второй обмотках при подключении должны быть противоположные направления токов. В нормальном рабочем режиме сети они будут равны между собой. Под их влиянием в магнитопроводе трансформатора наводятся магнитные потоки, направленные навстречу друг другу. Сумма магнитных потоков равна нулю, поэтому в третьей обмотке ток отсутствует.
Когда в электроприборе возникает повреждение, на его корпусе появляется фазное напряжение. Поэтому в случае прикосновения к металлическому корпусу, на человека начинает воздействовать токовая утечка, протекающая через его тело на землю. В связи с этим в первой и второй обмотках трансформатора появится разница токов, а в магнитопроводе будут наведены магнитные потоки с разной величиной.
В результате, общий магнитный поток будет отличаться от нуля и вызовет наведение в третьей обмотке тока с каким-либо значением, который и называется дифференциальным. При достижении этим током порога срабатывания произойдет и срабатывание устройства защитного отключения.
Принцип работы УЗО в трехфазной сети практически такой же, как и в однофазной. Здесь также используется дифференциальный трансформатор, сравнивающий уже не одну, а три фазы и нулевой провод. Следовательно, в трансформаторе трехфазного защитного устройства имеется пять обмоток: три фазных, одна нулевая и одна вторичная, фиксирующая токовые утечки.
Кроме основных конструктивных элементов УЗО включает в себя проверочный механизм, состоящий из резистора, подключенного через кнопку ТЕСТ к трансформаторной обмотке. После нажатия кнопки происходит подключение резистора к обмотке. За счет этого создается разница токов, поступающая на вторичную обмотку, и вызывающая срабатывание защитного устройства. Нормальное срабатывание указывает на работоспособность защитного устройства.
Лучшие отечественные производители
Пользовательский рейтинг автоматов для электропроводки в квартире также презентует отечественные модели. В Топ-5 изготовителей входят:
1 место – Контактор
Приборы имеют защиту от превышения мощности, легко устанавливаются в щиток, отдельный корпус, могут закрываться кожухами. Параметры тока зависят от серии. ВАЗ рассчитаны на 250 А, Протон – на 1600 А, Электрон – на 6,3 кА. Бытовой автоматический выключатель «КПРО» имеет силу тока до 100 А.
- регулировка от перегрузки и замыкания;
- гравировка на корпусе;
- хорошая защита оборудования.
- мало бытовых моделей;
- риски поражения током от открытых контактов.
2 место – Коренево
Низковольтная аппаратура рассчитана на 1-3 полюса, имеет номинальное напряжение 230-600 В. Каждый товар бренда – надежный, эксплуатируется без сбоев на протяжении 1000 циклов.
- полное соответствие продукции ГОСТам;
- качество выше среднего.
одна бытовая серия – ВНК.
3 место – DEKraft
Основное производство сосредоточено в Китае, но в рейтинг производителей УЗО и автоматов фирма попала по причине доступной стоимости товаров. Модели рассчитаны на 6000 циклов. Разъединение цепи при перегреве проводки и восстановление осуществляется 25 тыс. раз.
- тестирование автоматов в немецких центрах TUV;
- оптовые продажи со складов в Екатеринбурге и Москве;
- русские подписи на положении рукоятки.
- номинал тока 63 А;
- вход под тип кабеля с сечением до 25 мм2.
4 место – КЭАЗ
Производитель из России работает почти 75 лет. Стандартные автоматы и УЗО представлены линейкой КЭАЗ, новейшие приборы – серией KEAZ Optima. Все устройства рассчитаны на постоянный и переменный ток.
- можно приобрести дополнительное оборудование – модули сигналов, расцепители;
- компактность.
- дорогая стоимость приборов серии Optima;
- гарантийный срок эксплуатации – от 12 до 24 мес.
5 место – IEK
Российская компания, выпускающая 4000 товаров на китайских заводах. Модульные устройства имеют номинал тока 0,5-64 А, подходят для классов В, С и D. Индикаторные окошки промаркированы красным и зеленым цветом.
- доступная цена;
- прочный корпус;
- механическая и электромагнитная система срабатывания.
- нередко бывает брак;
- сборки в России нет;
- незначительные подгорания при коротких замыканиях.
Устройство и принцип работы автоматического выключателя.
На рисунке ниже представлено устройство автоматического выключателя с комбинированным расцепителем, т.е. имеющий и электромагнитный и тепловой расцепитель.
- 1 — корпус;
- 2,3 — нижняя и верхняя винтовые клеммы для подключения провода;
- 4 — неподвижный контакт;
- 5 — подвижный контакт;
- 6 — дугогасительная камера;
- 7 — гибкий проводник (применяется для соединения подвижных частей автоматического выключателя);
- 8 — механизм взвода и расцепления
- 9 — катушка электромагнитного расцепителя;
- 10 — рычаг управления;
- 11 — тепловой расцепитель (биметаллическая пластина);
- 12 — регулировочный винт;
Синими стрелками на рисунке показано направление протекания тока через автоматический выключатель.
Основными элементами автоматического выключателя являются электромагнитный и тепловой расцепители:
Электромагнитный расцепитель обеспечивает защиту электрической цепи от токов короткого замыкания. Он представляет из себя катушку с находящимся в ее центре сердечником который установлен на специальной пружине, ток в нормальном режиме работы проходя по катушке согласно закону электромагнитной индукции создает электромагнитное поле которое притягивает сердечник внутрь катушки, однако силы этого электромагнитного поля не хватает что бы преодолеть сопротивление пружины на которой установлен сердечник.
При коротком замыкании ток в электрической цепи мгновенно возрастает до величины в несколько раз превышающей номинальный ток автоматического выключателя, этот ток короткого замыкания проходя по катушке электромагнитного расцепителя увеличивает электромагнитное поле воздействующее на сердечник до такой величины, что его силы втягивания хватает на то что бы преодолеть сопротивление пружины, перемещаясь внутрь катушки сердечник размыкает подвижный контакт автоматического выключателя обесточивая цепь:
При коротком замыкании (т.е. при мгновенном возрастании тока в несколько раз) электромагнитный расцепитель отключает электрическую цепь за доли секунды.
Тепловой расцепитель обеспечивает защиту электрической цепи от токов перегрузки. Перегрузка может возникнуть при включении в сеть электрооборудования общей мощностью превышающей допустимую нагрузку данной сети, что в свою очередь может привести к перегреву проводов разрушению изоляции электропроводки и выходу ее из строя.
Тепловой расцепитель представляет из себя биметаллическую пластину. Биметаллическая пластина — эта пластина спаянная из двух пластин различных металлов (металл «А» и металл «В» на рисунке ниже) имеющих разный коэффициент расширения при нагреве.
При прохождении по биметаллической пластине тока превышающего номинальный ток автоматического выключателя пластина начинает нагреваться, при этом металл «B» имеет больший коэффициент расширения при нагреве, т.е. при нагреве он расширяется быстрее чем металл «A», что приводит к искривлению биметаллической пластины, искривляясь она воздействует на механизм расцепителя, который размыкает подвижный контакт. В простой схеме это выглядит так:
Время срабатывания теплового расцепителя зависит от величины превышения тока электросети номинального тока автомата, чем больше это превышение тем быстрее сработает расцепитель.
Как правило тепловой расцепитель срабатывает при токах в 1,13-1,45 раз превышающих номинальный ток автоматического выключателя, при этом токе превышающем номинальный в 1,45 раза тепловой расцепитель отключит автомат через 45 мин — 1 час.
Время срабатывания автоматических выключателей определяется по их время-токовым характеристикам (ВТХ)
При любом отключении автоматического выключателя под нагрузкой на подвижном контакте образуется электрическая дуга которая оказывает разрушающее воздействие на сам контакт, причем чем выше отключаемый ток, тем мощнее электрическая дуга и тем большее ее разрушающее воздействие. Для сведения к минимуму ущерба от электрической дуги в автоматическом выключателе она направляется в дугогасительную камеру, которая состоит из отдельных, параллельно установленных пластин, попадая между этих пластин электрическая дуга дробится и затухает.
Технические характеристики автомата
Автоматический выключатель защищает проводку от короткого замыкания и перегрузки внутри электросети. Отсутствие такого выключателя часто приводит к плачевным последствиям: ток в аварийной ситуации плавит кабельную изоляцию, из-за чего возгорается проводка и повышается риск возникновения пожара. Поэтому каждый аварийный щиток должен оснащаться несколькими автоматическими выключателями. Сейчас вы узнаете более подробные критерии, как выбирать автомат, чтобы его характеристики полностью подходили для ваших условий использования.
Что учесть при выборе устройства
- Ток короткого замыкания — ваш первый критерий выбора. Согласно правилам устройства электроустановок нельзя устанавливать автоматы, максимальная отключающая способность которых меньше 6 кА. К ним относятся автоматические выключатели с номиналами в 3 и 4,5 кА. Идеальным вариантом будет автомат с номиналом в 6000 Ампер. Также вы можете установить коммутатор, который срабатывает при КЗ в 10 кА, — к таким мерам обычно прибегают, если жилище находится около трансформаторной подстанции.
- Рабочий (номинальный) ток — следующий важный критерий выбора автомата. Этот параметр означает, что в случае повышения тока, обозначенного в характеристике номинала, цепь будет разъединена, и это защитит проводку от перегрузки и возможного замыкания. Значение рабочего тока в автоматах может колебаться от 10 до 40 Ампер. Выбирая коммутационный аппарат по этому показателю, вы должны отталкиваться от сечения кабеля вашей проводки и мощности техники, потребляющей электроэнергию. Стало быть, выбор будет зависеть от мощности тока, которую способна выдержать проводка, и суммарной мощности техники, находящейся в вашем доме.
Селективность и ток срабатывания автомата
Селективность — возможность отключения только одного участка сети при возникновении аварийной ситуации. В данном случае стоит выбирать автоматы, исходя из тех линий, которые они будут обслуживать. В самой вершине цепи должен находиться вводный автоматический выключатель: его номинал не может превышать допустимую нагрузку на проводку, которая определяется по сечению кабеля. У вводного автомата номинальный ток всегда должен превышать показатель рабочего тока автоматов, которые будут находиться «ниже».
Для наглядности стоит привести показатели аппаратов для различных назначений: вводный автомат — не менее 40 А, электрическая варочная поверхность — 32 А, розетки — не менее 16 А, все остальные электрические устройства, не превышающие 5 кВт — около 25 А. Руководствуясь этими показателями, вы правильно выполните все условия селективности.
Обратите внимание на ток срабатывания. Во время запуска электроприборов повышенной мощности может наблюдаться значительное превышение номинального значения тока. Это может привести к постоянному срабатыванию аппарата коммутации, так как он будет оценивать превышение номинала как КЗ
Это может привести к постоянному срабатыванию аппарата коммутации, так как он будет оценивать превышение номинала как КЗ
Поэтому крайне важно правильно подобрать класс автоматического выключателя
В быту часто используют автоматы классов B, C, D. Если в вашем жилище нет очень мощных приборов, включая электроплитку, то стоит ограничиться автоматом класса B. При наличии котла либо электрической варочной поверхности, отдайте предпочтение устройству класса C. Ну а при наличии в доме мощных электродвигателей, выбирайте автомат, имеющий класс D, который убережет вас от постоянного срабатывания защиты.
Количество полюсов и правильный производитель
- Количество полюсов устройства — очевидный критерий отбора. Однофазный двухполюсный автомат подойдет для однофазной сети на 220 Вольт. Однополюсный выключатель выбирайте для техники, которая подключается отдельно, а также для освещения. Четырехполюсный автомат используется на ввод для трехфазной сети, а автомат с тремя полюсами на 380 вольт нужен для того, чтобы защищать двигатель от сверхтока.
- Правильный выбор завода-изготовителя — залог успеха в эксплуатации прибора. Приобретайте автоматические выключатели только в проверенных магазинах. Помните, что при любых указанных параметрах недостаточное качество приведет к отказу в работе при возникновении критической и аварийной ситуации. Авторитетный производитель не экономит на качестве комплектующих и сборки, чтобы защита срабатывала максимально корректно.
Наибольшая отключающая способность
Ics/Icu и Icu
А вот этот параметр наиболее интересен, хотя указывают его далеко не все производители. Это так называемая, наибольшая отключающая способность в зависимости от напряжения.
Упрощенно по поводу Icu можно сказать следующее. Если ток КЗ прошедший через автомат, будет соответствовать данному значению указанному на корпусе, то автоматический выключатель успешно выполнит свою задачу только один раз.
Далее он уже будет не пригоден к последующей эксплуатации. Его по любому придется заменить.
Если же ток КЗ будет равен параметру Ics/Icu, то автоматом можно пользоваться и дальше.
Данные надписи порой очень важны и позволяют оценить возможность применения коммутационного аппарата при различном номинальном напряжении. Как понимаете, токи КЗ при этом будут существенно отличаться.
Отключающая способность автоматов имеет квадратичную зависимость от питающего напряжения. Вот посмотрите насколько существенна эта разница.
Поэтому купить автомат для однофазки 220В, это не то же самое что для трехфазки 380В. Подберете неправильно и ждите последствий при первом же КЗ:
пожар и выгорание корпуса
ненормальный гул при последующем включении, если автомат все таки “выжил”
неселективная работа или спекание контактов
Хорошо, если он у вас вообще отключится. Фактически выключатель в таком случае превращается в предохранитель.
Вот только стоимость его в разы отличается от простейших устройств с плавкими вставками. Спрашивается, стоило ли переплачивать?
