Характеристики автоматических выключателей

При выборе приборов для защиты электрических сетей необходимо учитывать особенности их конструкции, от которых зависит эффективность работы в конкретных условиях. Это азбучная истина, а чтобы следовать ей, вам необходимо уметь читать обозначения на корпусе прибора. Основным параметром автоматического выключателя является номинал рабочего тока, эту цифру на корпусе принимают во внимание прежде всего.

Рядом с ней находится еще и буква. Она обозначает тип его времятоковой характеристики. Если вы упустите ее из вида, то ваша уверенность в надежности защиты электрической цепи может оказаться ложной – сначала сгорит защищаемое устройство, а вот автомат сработает уже после этого. Сегодня мы расскажем вам о том, что такое токовая характеристика автоматического выключателя и как она влияет на его работу.

Как устроен автоматический выключатель

Автоматический выключатель – это электромеханическое устройство. Его конструкция состоит из подвижной контактной группы, системы рычагов и пружин, обеспечивающих ее перемещение и удержание в одной из позиций (включено или выключено), а также двух чувствительных элементов, реагирующих на изменение силы тока, проходящего по цепи. Способ их реакции учитывает одно из внешних проявлений действия электрического тока:

• Движение проводника в магнитном поле.
• Нагрев проводника вследствие особенностей его атомной структуры, препятствующей прохождению тока и называемой электрическим сопротивлением.

В первом случае чувствительный элемент называется электромагнитным, а во втором – тепловым расцепителем.

Электромагнитный расцепитель

Электромагнитный расцепитель автоматического выключателя – это соленоид, состоящий из нескольких витков провода и металлического штыря внутри них. В цепь он включается последовательно – одним концом к зажимной клемме на входе, другим – к пластине теплового расцепителя.

При прохождении электрического тока, превышающего номинальный, штырь соленоида сдвигается и приводит в действие систему рычагов, которая сдвигает входной подвижный контакт и размыкает цепь. Рычаг ручного взвода при этом снимается с защелки и автоматически переходит в положение «Выключено».

К каждой входной клемме (полюсу) АВ подключается свой электромагнитный расцепитель, а механическая система рычагов устроена так, что при нарушении равновесия в одной секции приводит к срабатыванию всей конструкции.

Особенностью работы этого элемента является то, что расцепление контактов происходит быстро, практически мгновенно.

Тепловой расцепитель

Его работа основана на феномене изменения формы при нагреве составного проводника, части которого имеют разную электрическую проводимость. Общее сопротивление этого элемента подобрано так, что при прохождении номинального электрического тока он не нагревается.

Если его сила увеличивается, то пластина греется и изгибается, одним концом размыкая соединение с выходной клеммой, а другим приводя в действие систему рычагов.

Количество тепловых расцепителей так же равно числу входных клемм АВ. Этот элемент обладает тепловой инерцией, поэтому он срабатывает медленно.

При подключении автомата стоит избегать путаницы между входными и выходными клеммами. Дело в том, что сопротивление биметаллической пластины довольно велико, из-за чего электромагнитный расцепитель, если он не первый в цепи, перестает работать в штатном режиме.

При нормальных условиях этого незаметно, но при коротком замыкании отключение АВ происходит с существенной временной задержкой. Поэтому защищаемый прибор может сгореть.

Более детальную информацию про устройство автоматического выключателя можно найти здесь.

График времятоковой характеристики

Автоматические выключатели срабатывают при условии, что сила фактически проходящего по цепи тока превышает номинальное в несколько раз. Величина этого соотношения стандартизирована и привязана к конкретным условиям эксплуатации электрических сетей. Для удобства восприятия каждый тип обозначен латинской буквой. Ей соответствует график зависимости времени срабатывания от величины отношения токов. Он приведен на рисунке ниже.

По оси ординат (Y) отложены значения времени в секундах, а по оси абсцисс соотношение I/I_ном в разах.

Пологая кривая слева характеризует работу теплового расцепителя. Хорошо видно, что зависимость времени срабатывания от соотношения токов квадратичная, описываемая функцией Х². Практически горизонтальная кривая справа – это работа электромагнитного расцепителя. Она описывается экспоненциальной функцией Eⁿ, скорость изменения значения которой значительно выше, чем квадратичной. Эти два участка графика соединены вертикальной линией, которая обозначает порог срабатывания.

Что обозначают буквы

Итак, для защиты, например, электродвигателя мощностью 10 кВт вы приобретаете АВ с номинальным током 32 ампера. Какие буквенные обозначения вы можете встретить рядом с цифрой, что они означают, и какой вариант прибора подойдет вам в этом случае?

• Тип А. Диапазон превышения токов в 2-3 раза. Применяются для защиты чувствительных к перегрузкам полупроводниковых приборов или при большой протяженности питающей линии.
• Тип В. Порог срабатывания при превышении токов сверх номинальных в 3-5 раз. Достаточная мера защиты для приборов с преобладающей активной нагрузкой и не имеющих пусковых токов. Например, для светодиодных или ламп накаливания, а также нагревательных приборов резистивного типа.
• Тип С. Порог срабатывания равен 5-10 раз. Используется для защиты потребителей малой и средней мощности, работа которых связана с повышением токов при запуске. Например, газоразрядных ламп, холодильников и других бытовых устройств, в составе конструкции которых есть электродвигатели (тепловые пушки, конвекторы).
• Тип D. Порог срабатывания находится в диапазоне от 10 до 20 раз. Используется для защиты электрических приводов средней и большой мощности, а также в цепях уличного освещения с использованием газоразрядных ламп.

Вам следует приобрести АВ типа D. В противном случае цепь будет обесточиваться при каждом пуске электродвигателя, если привод имеет постоянную нагрузку. Или во время работы, при ее подключении.

В быту наиболее применимы автоматические выключатели типа В и С. Они обеспечивают оптимальную защиту большинства типов потребителей электрической энергии.

Однако если у вас есть система управления, например, газовым котлом или компьютерная стойка, вам стоит применить автоматический выключатель типа А. Только в этом случае вы можете быть уверены в том, что защита сработает оптимально.

Буквенные литеры времятоковых характеристик указываются только на автоматических выключателях и защитных устройствах, имеющих электромагнитный и тепловой расцепители. Этим они отличаются от устройств защитного отключения – УЗО, работающих на ином физическом принципе и использующихся для сохранения жизни и здоровья людей. Они могут работать в паре при условии совпадения номиналов рабочих токов, но подменять одно другим категорически нельзя.