Автоматические выключатели (АВ)

Автоматический выключатель или проще говоря "автомат" - это коммутационный аппарат, предназначенный для защиты электрической сети от сверхтоков, т.е. от коротких замыканий и перегрузок.

Автоматические выключатели бывают с электромагнитным расцепителем защищающим электрическую цепь от короткого замыкания и комбинированным расцепителем - когда дополнительно с электромагнитным расцепителем применяется тепловой расцепитель, защищающий цепь от перегрузки.

1, 2 - винтовые клеммы для подключения; 3 - подвижный контакт; 4 - неподвижный контакт; 5 - дугогасительная камера; 6 - гибкий проводник (применяется для соединения подвижных частей автоматического выключателя); 7 - катушка электромагнитного расцепителя; 8 - сердечник электромагнитного расцепителя; 9 - тепловой расцепитель (биметаллическая пластина); 10 - механизм расцепителя; 11 - рукоятка управления; 12 - фиксатор (для крепления автомата на DIN-рейке); 13 - корпус.

Рисунок 1. Устройство АВ с комбинированным расцепителем

В соответствии с требованиями главы 3.1 ПУЭ, СП 256.1325800.2016, СП 31-110-2003 бытовые электросети должны быть защищены от коротких замыканий и перегрузки. Поэтому для защиты электропроводки жилых и общественных зданий следует применять автоматы с комбинированным расцепителем.

В автоматическом выключателе, за защиту цепи от коротких замыканий отвечает электромагнитный расцепитель. Он состоит из катушки с находящимся в ее центре сердечником, установленным на специальной пружине. В нормальном режиме работы, ток, проходя по катушке создает электромагнитное поле, которое притягивает сердечник внутрь катушки. Силы этого электромагнитного поля недостаточно чтобы преодолеть сопротивление пружины, на которой установлен сердечник. При коротком замыкании ток в электрической цепи мгновенно возрастает до величины в несколько раз превышающей номинальный ток АВ, 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. Электромагнитный расцепитель отключает электрическую цепь за доли секунды.

Защиту электрической цепи от перегрузки обеспечивает тепловой расцепитель автоматического выключателя.

Перегрузка может возникнуть при включении в сеть электрооборудования общей мощностью превышающей допустимую нагрузку для данной сети, что в свою очередь может привести к перегреву проводов разрушению изоляции электропроводки и возникновению пожара.

Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, т.е. он состоит из двух спаянных пластин изготовленных из разных металлов, имеющих разный коэффициент расширения при нагреве.

При прохождении по биметаллической пластине тока превышающего номинальный ток АВ пластина нагревается, при этом один металл расширяется быстрее другого. Это приводит к искривлению биметаллической пластины. При искривлении она воздействует на механизм расцепителя, который размыкает подвижный контакт.

Время срабатывания теплового расцепителя зависит от величины превышения протекающего в цепи тока над номинальным током АВ. Чем больше это превышение, тем быстрее сработает расцепитель.

Токи уставок автоматических выключателей, служащих для защиты отдельных участков сети, следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков или по номинальным токам электроприемников, но так, чтобы аппараты защиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках (пусковые токи, пики технологических нагрузок, токи при самозапуске и т.п.).

Следует обращать внимание на маркировку и характеристики АВ.

В маркировке указываются:

- модель автоматического выключателя;

- номинальный ток - максимальный ток электрической сети, при котором автоматический выключатель способен длительно работать без аварийного отключения цепи. Стандартные значения номинальных токов автоматических выключателей для сетей жилых и общественных зданий: 10, 16, 25, 32, 40, 63 А;

- номинальное напряжение - максимальное напряжение сети в Вольтах, на которое рассчитан автоматический выключатель;

- предельная отключающая способность автоматического выключателя - максимальный ток короткого замыкания в Амперах, который способен отключить данный АВ сохранив при этом свою работоспособность. В случае превышения током короткого замыкания значения указанной предельной отключающей способности возникает вероятность оплавления подвижных контактов АВ и их приваривания друг к другу, т.е. выхода АВ из строя.

- характеристика срабатывания - определяет диапазон срабатывания электромагнитного расцепителя АВ. Характеристика срабатывания имеет буквенное обозначение. Для защиты электрических сетей жилых и общественных зданий чаще всего применяются АВ с характеристиками B, C, D.

Рисунок 2. Пример маркировки АВ

Диапазоны токов мгновенного расцепления в зависимости от характеристики срабатывания в соответствии с [12] представлены в таблице 1.

Таблица 1

Диапазоны токов мгновенного расцепления

Выбор автоматического выключателя осуществляется по следующим параметрам:

- по количеству полюсов. Одно- и двухполюсные АВ применяются для однофазной сети, а трех- и четырехполюсные АВ - в трехфазной сети;

- по номинальному напряжению. Номинальное напряжение АВ должно быть больше или равно номинальному значению напряжения защищаемой им цепи;

- по характеристике срабатывания. Характеристику срабатывания АВ можно выбрать согласно таблице 1;

- по номинальному току. Определить необходимый номинальный ток АВ можно по мощности или по сечению жил кабеля.