Автоматический выключатель. Определение, принцип работы

 Автоматический выключатель что это такое и для чего он нужен

Коммутационные устройства являются неотъемлемой частью практически любой электросети. Одними из наиболее востребованных видов изделий являются автоматические выключатели, которые несут в себе такие функции как передача электротока потребителям и их защита. В статье более подробно рассмотрим устройство и принцип работы данных устройств.

Для чего используются автоматические прерыватели

Автоматический выключатель представляет собой специальный многофункциональный прибор, устанавливаемый в электросеть для предотвращения повышенных показателей токовой нагрузки. Изделие предотвращает повреждение токонесущих жил кабелей в случае перемыкания жил или же при утечке электротока на землю.

Важные технические сведения об специальных устройствах отключения сети

Для того чтобы установить в электросеть автовыключатель с необходимыми параметрами, необходимо уметь разбираться в его маркировке. В нее входят следующие сведения:

• Номинальная сила тока — показатель варьируется от 1 до 6300 Ампер.
• Расчетное напряжение в сети.
• Время срабатывания.

Первый показатель указывает на максимально допустимый предел силы тока, при котором прерыватель может функционировать длительное время в штатном режиме. У нас общепринятое напряжение в энерго составляет 220 и 380 вольт. В других странах данное значение может быть другим (например 110 вольт). При создании высоковольтных линий электропередач применяются релейные схемы и специальные трансформаторные установки.

Показатель времени отключения устройства, показывает через какой интервал и при каком показателе электротока, по отношению к установленному значению, осуществится размыкание контактов, то есть произойдет прекращение подачи тока. Для наглядности представлен график, в котором вертикальная шкала показывает время, требуемое для срабатывания устройства, а горизонтальная указывает на соотношение I/In.

Предельно допустимое завышение установленной токовой нагрузки характеризуется значением время- токовых показателей, для расцепителей вмонтированных в защитный прибор. В нормативной документации, отраженной в госстандарте (ГОСТ Р 50345-99) установлены значения, на основе латинских букв. Предельно допустимое завышение определяется коэффициентом k=I/In, который определен для каждой разновидности автоматических прерывателей:

• «А» — максимум – троекратное превышение;
• «В» — от 3 до 5;
• «С» — в 5-10 раз больше штатного;
•  «D» — 10-20 кратное превышение;
•  «К» — от 8 до 14;
•  «Z» — в 2-4 больше штатного.

 Защитная способность прибора определяется его временем срабатывания и токовой зависимостью.

 Ниже рассмотрим более подробно каждую характеристику автовыключателей — A, B, D, K и Z:

•  А — Тепловой прерыватель сети. Данный прибор уже начинает функционировать при токе, разнящемся от установленного в 1,3. При этом до разрыва электросети пройдет около часа. В случае если повышение тока перейдет порог превышающий определенный для прибора в два раза, предполагается подключение в действие электромагнитного прерывателя, который прекратит подачу тока в сеть примерно за 0.05 секунд. Если же этого не произойдет, то тепловой прерыватель, выполнить отключение устройства через 20-30 секунд. При завышении значения тока выше предельно допустимого в 3 раза, электромагнитный расцепитель сработает за сотые доли секунды.
•  C — данные устройства выделяются способностью выдерживать существенно большие перегрузки, чем предыдущие типы приборов. Для них минимальное значение тока срабатывания электромагнитного прерывателя равняется пятикратному повышению по сравнению с номинальным показателем. Тепловой расцепитель в автоматических выключателях С, приходит в действие через полторы секунды, а электромагнитный в сети переменного тока при десятикратной нагрузке, а постоянного при увеличении данного показателя в 15 раз. Данные приборы широко используются в сетях смешанного типа, в которых предполагаются умеренные токовые нагрузки — бытовые электрощиты общего пользования.
•  B — Данные автоматические отключающие приборы отличается от А тем, что прерыватель работающий на основе электромагнита может сработать только при токе, превосходящем номинально установленный не в два, а в три и выше. Время прекращения подачи тока составляет всего несколько микросекунд. Тепловой расцепитель при 3-х кратной перегрузке устройства категории В выключит питание примерно через пять секунд. Срабатывание автоматического выключателя происходит при завышении максимально допустимой нагрузки в пять раз для переменного тока и при нагрузке, превышающей установленную в семь с половиной раз, в сети постоянного тока. Автовыключатели данной категории, используются в системах освещения и при подаче тока на электроприборы для которых пусковое значение нагрузки незначительно или полностью отсутствует. 
•  D – Для таких автоматических выключателей характерна большая перегрузочная способность. Минимальный ток электромагнитного прерывателя равен десятикратному увеличению от установленного показателя, а тепловой при этом сработает через 0.4 секунды. Оптимальная характеристика срабатывания потоку при увеличении нагрузки в 20 раз. Такие устройства востребованы в защитных системах электрических двигателей с большими пусковыми токами.
•  K – Особенностью данных устройств является высокий разброс между максимальным значением тока срабатывания в сетях переменного и постоянного тока. В них электромагнитный прерыватель отключит питание при перегрузке в 8 номинальных показателей. При этом для сети переменного тока данное значение будет равным 12, а для постоянного 18. Времени на его срабатывание отводится всего 0.02 секунды. Тепловой отключатель в данном устройстве придет в действие при увеличении значения нормативного тока в 1.05 раз. Такая особенность данных автоматических выключателей позволяет их использовать только в сетях с индуктивной нагрузкой.
•  Z – Выключатели данной категории применяются в электронных приборах. В них ток срабатывания электромагнитного прерывателя в цепи переменного тока равен показателю превышения в 3 раза, а для постоянного в 4.5 раз. Тепловой расцепитель отключит сеть при увлечении тока в 1.05 раз от номинального.

 Почему важное значение имеет время-токовый показатель

 Принцип функционирования устройства основан на прерывании движения тока при превышении определенных токовых характеристик и при этом сводит к минимальному значению вероятность ложных отключений сети. В этом и заключается практическое значение время-токового показателя. В энергетическом комплексе не редки случаи, когда повышение нагрузки на небольшой период времени ни коим образом не зависит от появления аварийных ситуаций. Именно в таких вариантах развития событий, приборы не должны срабатывать и весь процесс происходит в штатном режиме.

 Такие моменты могут возникнуть при запуске электрического двигателя большой мощности, что приводит к скачку электротока существенно превосходящему установленный показатель для прибора. В случае если в сеть встроен автовыключатель меньшей токовой нагрузки, чем рассчитаны электроприборы, произойдет непременное срабатывание защитного устройства. То есть порог отключения электросети должен быть на несколько выше номинального, но ни как не меньше. Время-токовая характеристика и призвана решить данную проблему.

На чем основано действие автоматического выключателя

 Данный электротехнический прибор функционирует на основе двух прерывателей — электромагнитного и теплового. По сути, они оба преследуют одну и туже цель — защищают сеть от перегрузок, но при этом работают при разных условиях.

 Если в электрической сети протекает ток с показателем ниже номинального, то и срабатывание автоматического выключателя будет маловероятным, без видимой причины. В случае если же произойдет постепенное повышение напряжения на определенное время, биметаллическая пластина теплового прерывателя начнет нагреваться, что приведет к размыканию контактов. При установке только такого расцепителя время срабатывания прибора будет довольно длительным, от нескольких секунд до десятков минут. Электромагнитный прерыватель подразумевает срабатывание при резком скачке тока. Если немного разобраться то, можно подумать, что достаточно было бы установить один вид расцепителя, настроив его на определенною величину, но для усложнения схемы устройства есть два простых объяснения:

•  Две системы защиты позволяют увеличить надежность всей энергосистемы.
•  Автоматические выключатели не должны отключать напряжение при ложных скачках тока, появляющихся при запуске мощного электроприбора.
• Основные элементы автоматического выключателя

 В схему устройства входят следующие элементы:

•  Корпус.
•  Клеммы для подключения проводов — вход/выход.
•  Силовые подвижные и неподвижные контакты.
•  Искрогасительные камеры.
• Рукоятки ручного управления для самостоятельного отключения или включения устройства.
•  Тепловой и электромагнитный прерыватели.

 К клеммам, с одной стороны подключается токонесущая магистраль, а с другой потребитель тока. Электропитание проходит через контакты и прерыватели, замыкая сеть.

 Принципиальная схема электромагнитного прерывателя включает в себя катушку из медной проволоки с двигающимся сердечником. Во время движения электротока по катушки образуется электромагнитное поле, которое действует на сердечник и при превышении установленного показателя он выдвигается, разрывая контакты.

 Для тепловой защиты в устройство вмонтирована пластина из специального биметалла, которая нагреваясь изгибается и тем самым разводит контакты в разные стороны. Она необходима при длительном превышении токовой нагрузки.

 Искрогасительная камера предназначена для гашения дуговой искры, образующийся при смыкании и размыкании контактной группы. В ее состав входят пластины из металла и специальная крышка из диэлектрического материала.

 В настоящее время используются только неразборчивые автоматические выключатели, которые при поломке просто заменяются на новые. Устройства более ранних выпусков были разборными и их допускалось ремонтировать.

 Из всего выше приведенного понятно, что автоматические выключатели являются многофункциональными устройствами, позволяющими защитить энергосистему и потребителей тока от перегрузок, и соответственно повышают безопасность их использования.

 Интернет-магазин «Сириус-Электро» предлагает купить автоматические выключатели в широком ассортименте. Все приборы имеют необходимые сертификаты и отличаются высокой надежностью. Приобрести продукцию можно в Севастополе оптом и в розницу. Сотрудничество с нами будет выгодным всем покупателям. «СириусЭлектро» готов обеспечить быструю доставку по Крыму в г. Севастополь и Ялта, транспортными компаниями или собственными усилиями. Возможен и самовывоз продукции.