- История создания автоматического выключателя
- Типы и различия автоматов
- Как и где применяются автоматические выключатели?
- Устройство и принцип работы автоматического выключателя
- Правила выбора автоматических выключателей
- Правила монтажа и проверки автоматического выключателя
- Бренды автоматических выключателей
- Часто задаваемые вопросы по автоматическим выключателям
Автоматический выключатель – это коммутационное устройство, предназначенное для защиты электрической сети от повреждений, вызванных протеканием по ней токов большой величины.
Если поток электронов, который проходит через автомат, превысит номинальный, цепь разомкнётся, изоляция не расплавится, проводка не загорится.
Современный рынок электрической защитной техники предлагает потребителю широкий выбор моделей автоматических выключателей, отличающихся друг от друга степенью и типом защиты, функциональностью.
Чтобы обеспечить бесперебойную работу электрооборудования вашего дома, офиса или цеха, устройство, купленное вами, должно соответствовать параметрам сети и условиям, в которых оно будет работать.
История создания автоматического выключателя
Первый автомат защиты электролинии, продемонстрированный в 1838 году американцем Чарльзом Графтоном Пейджем, представлял собой ртутный резервуар с поднимающимся при увеличении силы тока контактным стержнем, который размыкал цепь.
Прообразом современных предохранителей стала колба Томаса Эдисона с помещённой в неё легкоплавкой проволокой или фольгой, запатентованная им в качестве устройства, обеспечивающего разрыв сети при перегрузке, в 1880 году.
В 1893 Михаил Осипович Доливо-Добровольский изобрёл рубильник с пружинными контактами и автоматической защитой от КЗ, принцип действия которого используется в промышленных автоматах до сих пор.
Им же в 1910–1914 годах было разработано и усовершенствовано дугогасящее устройство, позволяющее быстро втягивать электродугу при разрыве трёхфазной цепи с переменным током высокого напряжения.
В начале XX века «Электрическое акционерное общество б. Шуккертъ в Нюрберге» разработало трёхфазный генератор с автоматом, который можно было настроить на работу в цепи с силой тока до 2000 А. В 1910 году появился аппарат, способный как мгновенно разомкнуть сеть при больших перегрузках, так и отключить её с регулируемой задержкой при незначительном повышении мощности.
Первые масляные автоматы были представлены на выставке в Турине французами в 1911 году.
В 1921–1945 годы на рынке электротехники появились автоматические выключатели многократного использования Хуго Штоца и Генриха Шахтнера, объединившие в себе магнитный и тепловой расцепители.
В это же время были изобретены дугогасительные камеры, с помощью которых можно было погасить искры, возникающие при срабатывании автомата. В 1950–1970 годы были усовершенствованы конструкции масляных автоматических выключателей и дугогасительных устройств, для гашения дуги начали использовать такие среды, как вакуум, воздух и электрический газ.
Современные автоматы с автоматическим регулированием характеристик не только защищают электрическую сеть от замыканий и перегрузок благодаря наличию в их конструкции и электромагнитного, и теплового расцепителей, но и имеют дополнительные модули, позволяющие разомкнуть цепь на расстоянии, например, в момент пожара, когда доступа к щитовой уже нет.
За счёт улучшения теплоотдачи корпуса и эволюции дугогасительной системы увеличился срок службы автоматических выключателей.
Типы и различия автоматов
В зависимости от сети, для которой предназначен электровыключатель, устройства защиты могут быть постоянного тока, переменного или универсальные. Бытовые автоматы предназначены для монтажа в сеть напряжением 220 В.
Для трёхфазной сети выпускаются автоматические выключатели, рассчитанные на напряжение 380 В и 400 В. Одной из самых важных характеристик, определяющей возможности автомата, является показатель номинального тока.
Номинальным называется ток, дающий тот максимум нагрева жилы и изоляции запитывающего кабеля, соединительных элементов, токопроводящих частей подключенных к сети приборов, при котором электрооборудование не пострадает, даже если ток такой силы будет течь по цепи постоянно.
Чтобы разобраться, под какой номинальный ток выбрать автомат, необходимо рассчитать сечение кабеля электропроводки в соответствии с мощностью оборудования, которое вы собираетесь к ней подключить, и оценить его устойчивость к перегрузкам по специальной таблице.
Автоматы бывают однополюсные, двухполюсные, трёхполюсные и четырёхполюсные. Количество полюсов определяется параметрами сети и подключенного к ней электрооборудования.
Если вы планируете, например, запитать от трёх фаз переменного тока трансформатор, вам потребуется трёх- или четырёхполюсный автомат, способный разорвать три фазы или три фазы и ноль в зависимости от схемы соединения его обмоток.
Для защиты подключенного к трёхфазной сети станка с несколькими двигателями нужно установить один четырёхполюсный автомат, который обеспечит 220 В и в случае необходимости разомкнёт фазу и ноль, несколько трёхполюсных для защиты каждого из моторов и несколько двухполюсных, обеспечивающих работу цепей управления.
Для однофазной сети переменного тока подойдёт двухполюсное устройство, способное разомкнуть фазу и ноль. Однополюсные автоматы обычно подключают на каждую ветку домашней проводки вместе с УЗО.
Для защиты сети постоянного тока нужен двухполюсный автомат, который в случае необходимости одновременно обеспечит разрыв и «+» и «−».
При проектировании электросети важно обратить внимание и на скорость, с которой цепь при перегрузке будет разомкнута:
- нормальный автомат отреагирует на повышение нагрузки в течение 0,02–0,1 с.;
- селективный сработает в течение 1 с.;
- быстродействующий разомкнёт цепь максимум за 0,005 с.
Типы A, B, C, D автоматических выключателей определяются степенью повышения тока в цепи, при котором произойдёт мгновенное расцепление, и временем, которое потребуется устройству, чтобы среагировать на повышение нагрузки обесточиванием сети. Выключатель A-типа сработает, когда значение силы тока превысит номинальное в 2–3 раза. Автомат типа B разомкнёт цепь при превышении в 3–5 раз. Устройство типа C сработает, когда сила тока относительно номинальной повысится в 5–10 раз.
Выключатель D-типа разомкнёт цепь при повышении номинального тока в 20–30 раз.
Существуют также автоматы типов K (для серьёзных индуктивных нагрузок) и Z (для электроники), предел тока для которых может отличаться в зависимости от производителя. В автоматах типа MA, которые устанавливаются для защиты сети с большой нагрузкой или, например, одного конкретного электродвигателя, вместо теплового расцепителя стоит реле максимального тока.
Ознакомиться с время-токовой характеристикой автоматического выключателя можно по графику, приведённому в инструкции производителя. Верхняя линия на нём показывает, как быстро сработает тепловой расцепитель при повышении тока. Нижняя – при каких значениях силы тока и за какое время произойдёт электромагнитная отсечка при КЗ.
Время-токовая характеристика автомата для жилых зданий зависит от номинального тока, на который он рассчитан. В силовых автоматических выключателях на эту величину дополнительно влияют такие параметры, как условный тепловой ток в оболочке и на открытом воздухе, номинальный непрерывный ток. Время мгновенного отключения для них определяется не типом B, C, D а расчётом тока уставки электромагнитного расцепителя через значение номинального тока. Отключающая способность автомата – это величина силы тока, которая заставит автомат разомкнуть цепь.
Как и где применяются автоматические выключатели?
Автоматы просты в монтаже и надёжны. Использование их в бытовых и промышленных электрических сетях позволяет своевременно обнаружить тепловую перегрузку или короткое замыкание и мгновенно принять меры. Обесточить цепь в случае возникновения аварийной ситуации можно с помощью:
- предохранителей с расплавляющейся при перегреве вставкой;
- бытовых автоматических выключателей, которые в зависимости от типа время-токовой нагрузки могут монтироваться в сеть переменного тока напряжением не выше 440 В в квартирах, частных домах, в качестве вводных установок электросетей жилых зданий;
- силовых автоматов, предназначенных для использования с сетями постоянного и переменного тока соответственно до 1500 В и до 1000 В в коммерческих, административных, промышленных зданиях и на подстанциях.
Устройство и принцип работы автоматического выключателя
Изготовленный из диэлектрика корпус устройства оборудован гнездом крепления на дин-рейку. Автомат монтируется в электрическую цепь с помощью клеммных зажимов, расположенных в верхней и нижней частях корпуса. Тумблёр с фиксированными верхним и нижним положениями даёт возможность потребителю электроэнергии разомкнуть или замкнуть цепь вручную в случае необходимости. Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, которая при повышении силы тока постепенно разогревается, изгибается и отключает автомат.
Токовая отсечка происходит за счёт включения в работу в момент аварийного повышения нагрузки электромагнитной катушки, сердечник которой, выдвигаясь, надавливает на рычаг и таким образом размыкает цепь. Чтобы возникающая в момент разрыва сверхтоков электрическая дуга не выжгла контакты, дугогасительная камера электровыключателя разделяет разряд дуги на небольшие потоки и затем гасит их, охлаждая.
Правила выбора автоматических выключателей
Вы сможете избежать ошибок при выборе автомата, если кроме параметров цепи, которую он будет защищать, его полюсности, класса, отключающей способности, номинальной силы тока, мощности электрооборудования будете учитывать и тип нагрузок, определяющийся особенностями работы запитанных от сети приборов. Так, например, в обычной городской квартире во время включения электрического освещения изменение сопротивления нити накала лампочки увеличивает силу тока почти в 3 раза. Поэтому для ветки освещения лучше купить автомат типа B.
Если вы, например, оборудуете мастерскую, к питающей сети переменного трёхфазного тока которой будете подключать в перспективе трансформатор или устройства с асинхронным двигателем (деревообрабатывающее или металлообрабатывающее оборудование), при выборе кабеля для электропроводки и автомата вам нужно обязательно учесть пусковые токи. В квартире (стиральная машина, электроинструмент, вентилятор) они небольшие и кратковременные.
Пусковые токи – это мгновенный максимум, потребляемый при запуске устройствами, в конструкции которых присутствует магнитный сердечник. Такая перегрузка кратковременна и не может нанести ущерб кабелю, если его сечение подбиралось с учётом мощности оборудования.
Если вы собираетесь использовать в своей мастерской прибор с асинхронным двигателем, который в момент раскручивания ротора даёт большую перегрузку электросети, выберите автоматический выключатель типа C. Он срабатывает при повышении номинальных токов в 5–10 раз и даёт некоторый запас времени, что позволит вам включить оборудование, не щёлкая тумблёром автомата.
В производственном цехе электродвигатели станков часто дают активно-индуктивную нагрузку. Для их качественной работы лучше поставить автоматы типа D, способные некоторое время выдержать ток, увеличившийся в 10–20 раз. Модульные конструкции для сетей постоянного тока подбираются аналогично.
Правила монтажа и проверки автоматического выключателя
Подключение автомата должно выполняться в соответствии с ПУЭ. Основной выключатель монтируется перед счётчиком на установленную в щитке дин-рейку с помощью пластиковой защёлки на корпусе. При подключении устройства необходимо убедиться, что токопроводящая жила в месте соприкосновения с контактом тщательно очищена от изоляции. Чтобы получить качественное крепление, соединение полюсов между собой лучше делать проводами одинакового сечения.
Ввод выполняется обычно сверху, там, где расположен неподвижный контакт. Количество автоматических выключателей после счётчика определяется необходимостью разграничения отдельных ветвей электротрассы объекта. Трёхфазный автомат подключается аналогично. Если вы планируете использовать прибор с асинхронным двигателем, после монтажа с помощью фазоуказателя нужно проверить правильность чередования фаз.
Внимание! Не забудьте, что установка счётчика выполняется только сотрудниками органов энергонадзора, которых надо официально вызвать перед подключением дома или квартиры к питающей сети.
Прогрузку автомата может сделать только электротехническая лаборатория на специальной испытательной установке, с помощью которой на выключатель подаётся ток необходимой величины и определяется точное время размыкания цепи. Результаты испытаний фиксируются протоколом и техническим отчётом. А вот убедиться, что пакетник подключен правильно, вы можете и сами.
Если при выключенном тумблёре автомата оборудование, запитанное от электросети, продолжает работать или изменяются показания счётчика, значит монтаж выполнен неправильно.
Бренды автоматических выключателей
Автоматы IEK
Русские автоматические выключатели IEK пользуются большим спросом на российском и украинском рынке электротехники благодаря низкой стоимости этих автоматов. При покупке нужно быть внимательным – часто встречаются подделки, отличающиеся по качеству и конструкции. Аппараты выпускаются в B, C и D вариантах, последний из которых рассчитан более на трёхфазную сеть.
140.00 ₽
144.00 ₽
156.00 ₽
Больше автоматов IEK
Автоматы Legrand
Французские автоматические выключатели Legrand сходны по качеству с популярными автоматами ABB, но стоят дороже. Серия Legrand TX3 предназначена для установки в квартирах и частных домах. Аппараты просты в эксплуатации и надёжны. Модели Legrand DX3 подойдут как для использования в жилых домах, так и на производстве. Они способны выдержать нагрузку до 125 А.
411.00 ₽
346.00 ₽
431.00 ₽
362.00 ₽
422.00 ₽
355.00 ₽
482.00 ₽
405.00 ₽
550.00 ₽
462.00 ₽
524.00 ₽
441.00 ₽
1 408.00 ₽
1 183.00 ₽
Больше автоматов Legrand
Автоматы Schneider Electric
Французские автоматические выключатели Schneider Electric можно поставить на одну из первых трёх позиций в рейтинге надёжных автоматов. Их изготавливают из огнестойких металлов. Корпус аппарата не разрушается под воздействием ультрафиолета.
Для жилых строений выпускаются серии: Schneider «Домовой», идеально соответствующая по параметрам российским электрическим сетям, более бюджетная Easy 9 и Schneider Acti 9, подходящая для использования как в условиях производства, так и в частом доме или квартире. Аппараты Schneider Acti 9 отличаются повышенной безопасностью и способны работать в нестандартных условиях.
Больше автоматов Schneider Electric
Автоматы ABB
Выключатели ABB, которые выпускаются в Германии шведско-швейцарской компанией, считаются лучшими по качеству, безопасности в использовании и долговечности при небольшой разнице в цене по сравнению с автоматами, изготовленными в России.
От моделей других производителей они отличаются большим количеством крепёжных элементов и большей перегрузочной способностью на токах от 6 до 8 кА. Автоматы ABB можно встретить в продаже двух серий SH 200 и S200 с отключающей способностью соответственно 4,5 и 6 кА.
355.00 ₽
311.00 ₽
420.00 ₽
347.00 ₽
420.00 ₽
355.00 ₽
Больше автоматов ABB
Автоматы ABB TMAX
Серия универсальных автоматических выключателей TMAX выпускается компанией ABB. Автоматы TMAX можно монтировать в электротрассу как производственных, так и жилых зданий. Они подходят для сетей переменного и постоянного тока, отличаются высоким качеством и устойчивостью к токам короткого замыкания.
Больше автоматов ABB TMAX
Часто задаваемые вопросы по автоматическим выключателям
Вопрос: как рассчитать номинальный ток автомата для квартиры?
Ответ: номинальный ток выключателя должен быть немного выше, чем запланированная вами нагрузка на электросеть и соответствующий ей кабель. Мощность нагрузки определяется суммарной мощностью оборудования, которое будет запитываться от сети, делённой на значение напряжения в сети (в условиях квартиры – 220 В).
| Сечение медной жилы кабеля, мм2 | Нагрузка, которую в состоянии длительно выдерживать кабель, А | Номинальная сила тока автоматического выключателя, А | Сила тока, на которую автомат отреагирует, А | Виды нагрузки |
| 1,5 | 19 | 10 | 16 | Освещение, сигнализация |
| 2,5 | 27 | 16 | 20 | Розетки и электрополы |
| 4 | 38 | 25 | 32 | Сплитсистемы и бойлеры |
| 6 | 46 | 32 | 40 | Электроплиты и духовки |
| 10 | 70 | 50 | 63 | Вводные линии питания |
Вопрос: С какой отключающей способностью лучше купить выключатель?
Ответ: Если вы живёте в городской квартире, вам будет достаточно поставить автомат с отключающей способностью 6 кА, для дачи хватит выключателя, который будет мгновенно размыкать сеть при нагрузке в 4,5 кА.
Вопрос: Может, вместо расчётов стоит купить автомат подороже и помощнее? Не хочется всё время, когда включаешь в сеть дрель или чайник, выбегать на лестничную клетку.
Ответ: Автомат ставится не для того, чтобы отключать электричество каждый раз, когда вы включаете в сеть электрочайник, а для защиты проводки от повреждения большими токами. Сечение жилы кабеля электротрассы рассчитывается с учётом запланированного потребления электроэнергии. Проблемы у вас, скорее всего, возникают из-за того, что проводка изначально не рассчитана на большую нагрузку. Если вы поставите более мощный аппарат, который не будет размыкать сеть при перегреве, она сгорит.
