Виды автоматических выключателей

При возникновении аварийной ситуации в электрической сети – короткого замыкания, пожара или поражения человека током, она должна быть немедленно обесточена. Ранее эту функцию выполняли плавкие предохранители. Их основным недостатком является то, что они отключают только одну, и чаще всего только фазную, линию.

А по сегодняшним правилам эксплуатации электроустановок необходим полный разрыв. Кроме того, действуют они недостаточно быстро и после срабатывания подлежат замене. Этих недостатков лишены автоматические предохранители и выключатели.

Типы и виды автоматических выключателей

Семейство электротехнических устройств, которые в повседневном употреблении нередко называют «электрический автомат», очень разнообразно. Если будет позволено такое сравнение, оно состоит из нескольких кланов, различающихся по типу воздействия, на которое они реагируют, а также по конструктивному исполнению.

В зависимости от этого они используются для защиты всей электрической сети в целом, отдельных цепей и устройств, или человека. Есть и внутриклановое деление. Например, по скорости срабатывания.

Типы автоматических выключателей по виду воздействия:

• Срабатывание от сверхтоков (короткое замыкание) и нагрева. Самый распространенный тип. Применяются для защиты всей схемы электроснабжения (вводные автоматы) или отдельных устройств.
• Реагирование на дифференциальный ток. Это так называемые УЗО – устройства защитного отключения, применяющиеся для предотвращения поражения человека электрическим током.
• Тепловые реле. Используются в электрических приводах для защиты электродвигателей от перегрузок.

Различия по конструктивному исполнению:

• Серия АП. Так называемые апэшки – большие черные коробки из электротехнического пластика с двумя кнопками: ВКЛ (белая) и ВЫКЛ (красная). Реагируют на тепло и сверхтоки. Обычно используются в трехфазных сетях для защиты отдельных устройств. Надежная массивная конструкция, считающаяся устаревшей.
• Серия ВА. Современное малогабаритное устройство с рычагом включения-выключения, расположенным горизонтально.
• Автоматические предохранители. Заменили так называемые пробки с резьбовым цоколем Эдисона Е14. Так же устаревшая, но еще широко применяющаяся в бытовых электрических сетях конструкция.

В зависимости от количества точек подключения, которые называют полюсами, выключатели бывают одно-, двух-, трех— и четырехполюсными.

Однополюсные коммутируют только одну линию, обычно фазную. Их используют в малонагруженных электрических цепях. Например, осветительных. Их второе название «модульные автоматические выключатели», поскольку их обычно собирают в пакет (на одну DIN-рейку несколько) и размещают в распределительном щите, по соседству с общей нулевой шиной. К ним же можно отнести и автоматические предохранители, входом которых является центральный контакт, а выходом – кольцо с резьбой.

Двухполюсные используются в однофазных сетях для защиты всей электрической схемы, тогда их называют вводными, или одного устройства.

Трех— и четырехполюсные устройства применяются для работы в трехфазных сетях, в которых может быть три (в случае глухозаземленной нейтрали) или четыре проводника.

Устройство автоматических выключателей

Принцип устройства коммутаторов, реагирующих на сверхтоки и перегрев, одинаково как для устройств типа АП, ВА или автоматических предохранителей. Выключатели типа ВА имеют клеммы с винтовым зажимом. К входной подключен подвижный контакт, который системой рычагов и пружин связан с рычагом управления.

Во включенном состоянии у него есть электрический контакт с электромагнитным расцепителем – соленоидом с подвижным сердечником-штоком. Проводник на его выходе соединен с еще одним элементом управления – биметаллической пластиной, упирающейся в шток. Дополнительным элементом устройства является дугогасительная камера – пакет пластин из электротехнического фибролита.

Расцепитель рассчитан на срабатывание при прохождении через его катушку тока определенного номинала. При достижении этого значения соленоид выталкивает шток и размыкает контакт. Обратите внимание, что биметаллическая пластина подключена к выходной клемме. Поэтому есть существенная разница в том, как поставить автоматический выключатель. Перевернутый вверх ногами, он перестает реагировать на короткое замыкание из-за дополнительного сопротивления пластины.

Автоматы дифференциального тока

Они называются УЗО – устройства защитного отключения. Внешне очень похожи на автоматы ВА, отличаясь только кнопкой «Тест». Принципиальные различия в устройстве электромагнитного расцепителя. Он построен на основе дифференциального трансформатора.

Его первичная обмотка составлена из двух катушек, к которым подключены фазный и нулевой провод. Вторичная обмотка соединена соленоидом. В обычном состоянии токи в фазном и нейтральном проводниках равны по величине, но противоположны по фазе. Они компенсируют друг друга, и в первичной обмотке не наводится электромагнитного поля.

При частичном пробое изоляции и соединении фазной линии с заземляющим контуром, баланс нарушается, в первичной обмотке возникает магнитный поток, порождающий электрический ток во вторичной. Соленоид срабатывает и размыкает контакт.

Так происходит если, например, человек берет рукой электроприбор, корпус которого замкнуло на фазу. Эти приборы не защищают ни от короткого замыкания, ни от перегрева, поэтому их ставят последовательно с автоматами ВА. И обязательно после них. Про правильное подключение читайте тут.

Дифференциальные выключатели

Их еще называют автоматическими выключателями дифференциального тока – аббревиатура АВДТ. В них совмещен автомат ВА и УЗО. Их применение упрощает электрическую схему и ее монтаж – вместо двух приборов можно поставить один.

Отличить АВДТ от УЗО можно по схематическому изображению на лицевой панели, что не всегда возможно из-за недостаточной технической грамотности, или по литере перед цифрой номинала и его величине. Подробнее об этом здесь.

На устройстве защитного отключения может быть написано, например, I_n 16A и I_∆n 10 mA. Первое значение – номинальный ток цепи, в котором может работать устройство. Обратите внимание, что перед ним нет буквенной литеры. Второе – ток срабатывания, он никогда не превышает единицы ампер. АВДТ маркируется иначе: C16 10 mA. Литера С – это времятоковая характеристика.

Времятоковые характеристики автоматических выключателей

В зависимости от конструкции соленоида электромагнитного расцепителя автоматический выключатель может срабатывать с разной скоростью. Это и называется времятоковой характеристикой. Основными из них являются:

• А – максимально быстрое срабатывание. Необходимо для защиты чувствительных к качеству электричества полупроводниковых схем. Прибор может работать только в паре со стабилизатором компенсационного типа. Дома лучше не использовать, поскольку стандарты качества для бытовых сетей невысокие, он будет постоянно срабатывать.
• В – чувствительность повышенная, но время срабатывания снижено. Можно применять для защиты схем электропитания локальных вычислительных сетей.
• С – самый распространенный тип прибора, использующийся в быту. Удовлетворительная чувствительность и средняя скорость срабатывания.
• В – промышленный вариант с пониженной чувствительностью. Используется в сетях с большими амплитудами перепадов напряжения. Например, подключенных к тяговым подстанциям электротранспорта.

Автоматические выключатели – важный элемент электрической цепи. Эксплуатация электроустановок без них может привести техногенной катастрофе локального характера и несет угрозу жизни для обслуживающего персонала.