Як влаштований і працює автоматичний вимикач в домашній проводці. Правила вибору

1. призначення
2. Захисту автоматичного вимикача
3. Як працює тепловий расцепитель
4. Як працює електромагніт відключення
5. пристрій автомата
6. Времятоковая характеристика захистів автомата
7. Зона роботи теплового розчеплювача
8. Зона роботи електромагніта відключення
9. Технічні характеристики автоматичних вимикачів для домашньої проводки
10. Як підібрати автомат за номінальним струмом
11. Як підібрати автомат по времятоковой характеристиці
12. клас В
13. клас С
14. клас D
15. Як підібрати автомат по селективності
16. Як підібрати автомат по граничної комутаційної здатності
17. Як підібрати автомат по класу струмообмеження
18. Як підібрати автомат по опору петлі фаза-нуль
19. Як підібрати автомат по числу полюсів
20. Додаткові характеристики автоматів
21. вибір виробника
22. заключні рекомендації

Усередині квартирної проводки наших батьків часто застосовувалися пробки, тонкі дротяні вставки яких просто перегорали від проходять через них підвищених струмів.

На зміну їм поступово прийшли автоматичні вимикачі, що володіють великими технічними можливостями.

За часів СРСР їх встановлювали в під'їзних розподільних щитах для певної групи споживачів.

Багато подібні конструкції відрізняються високою надійністю і продовжують безвідмовно експлуатуватися вже кілька десятиліть.

Зараз вони зазнали невеликі конструктивні зміни, працюють в кожному квартирному щитку, володіють різними функціями, призначені для відключення конкретних навантажень. У статті представлений огляд пристроїв існуючих моделей і правила їх підбору для індивідуальної проводки.

призначення

Автоматичні вимикачі, які використовуються в побуті, створюються для комплексного вирішення наступних завдань:

• надійного пропускання струму номінального навантаження при тривалому режимі експлуатації;
• постійного витримування потенціалу напруги побутової мережі без порушення її ізоляції;
• можливості ручного управління станом силового контакту;
• автоматичного вибору моменту виникнення аварії в підключеної схемою;
• здатності захисту виявляти момент виникнення перевантаження і створювати витримку необхідного часу безпечної роботи, по подію якого знімається харчування з підключених споживачів;
• автоматичної ліквідації струмів коротких замикань з мінімально можливим часом.

Побутові автомати створюються для роботи в однофазної мережі 220 або трифазної 380 В. Серед них зустрічаються конструкції, призначені для експлуатації в ланцюгах:

1. постійного струму;
2. змінних синусоїдальних гармонік 50/60 Гц;
3. обох видів напруги.

Вони можуть бути виконані в однолінійному або многофазном виконанні.

Автоматичні вимикачі в домашній електропроводці можуть включатися тільки вручну натисканням на кнопку, а відключаються двома способами:

1. дією людини;
2. роботою вбудованих захистів.

Захисту автоматичного вимикача

Крізь конструкцію будь-якої моделі пропускається струм навантаження. Його величина постійно контролюється вимірювальними органами і аналізується логікою. Захист складається з двох ступенів:

1. теплового розчеплювача;
2. електромагнітної відсічення.

Кожна з них може працювати самостійно незалежно від стану іншого.

Як працює тепловий расцепитель

Основною деталлю є біметалічна пластина, через яку постійно протікає струм фази, що здійснює її нагрівання. Температура биметалла залежить від що проходить через нього електроенергії і тривалості впливу.

Біметалічна пластина використовується в якості засувки відключає механізму, а її стан залежить від стадії нагріву. При досягненні критичної величини створюється вигин, що розриває силовий контакт вимикача для зняття харчування з споживачів.

Після такого відключення подати напругу натисканням на кнопку включення не вийде доти, поки біметал не охолоне, повернувшись в початковий стан.

Як працює електромагніт відключення

За обмотці котушки протікає струм навантаження. Якщо його величина досягає ставки спрацьовування, то рухливий якір різким ударом притягається до нижнього полюсу, одночасно розриваючи силовий контакт вимикача.

пристрій автомата

Типова конструкція однієї з численних моделей в розрізі представлена ​​на малюнку.

На клему верхнього затискного пристрою підключається приходить провідник фази, а до нижнього затиску - відходить. Струм при включеному силовому контакті проходить крізь гнучку верхню зв'язок на біметалічну пластину, що управляє механізмом расцепителя. Далі він надходить через обмотку соленоїда на нерухомий силовий контакт, до якого притискається пружинами рухливий контакт, з'єднаний нижньої гнучким зв'язком з відходить затискачем.

При розриві силового ланцюга під навантаженням завжди створюється дуга, величина якої залежить від потужності розривається потоку електроенергії. Її потенціал при певних ситуаціях здатний випалити метал на рухомому і стаціонарному контактах.

Тому в конструкцію включено дугогасним пристрій, що розділяє дугу на маленькі потоки, відразу піддаються різкому охолодженню. Їхній шлях показаний на зображенні чорними завитками.

Уставка спрацьовування биметалла може регулюватися положенням гвинта в механізмі расцепителя, а спрацьовування відсічення встановлено на заводі.

Пластиковий язичок рукоятки через пристрій складаються важелів дозволяє комутувати положення силового контакту вручну.

Времятоковая характеристика захистів автомата

Принцип роботи захистів вимикача в автоматичному режимі демонструє графік з відображенням відносини аварійних струмів до номінального значення I ном по осі абсцис і тривалістю відключення по ординатам.

Зона роботи теплового розчеплювача

При незначному перевищенні навантаження до 1,1 I ном (номінального струму) практично створюється режим, коли відключення відбудеться тільки через 10 тисяч секунд або близько 2,5 години. Це пояснюється тим, що після закінчення цього часу подібні струми здатні розігріти електричні дроти до критичного стану, коли почнуться незворотні процеси в шарі ізоляції.

До цього моменту підтримується баланс між підведенням тепла від проходить навантаження по електропроводці і його відведенням в навколишнє середовище.

Таким способом створюється резерв нормальної роботи споживачів при короткочасному перевищенні ними номінальної потужності або виникненні перехідних процесів, пов'язаних із запуском електродвигунів.

Коли значення перевантаження збільшується, то час відключення тепловим расцепителем зменшується, наприклад, при п'яти Крат I ном відключення біметалом відбудеться за проміжок від 0,01 до 1 секунди.

Зона роботи електромагніта відключення

Якщо в попередній схемі працював принцип забезпечення резерву харчування споживачів, то всередині даної області він неприйнятний. Ця зона призначена для максимально швидкої ліквідації коротких замикань, здатних зробити аварії в збалансованої енергосистемі, зруйнувати обладнання, створити пожежа в будинку.

Чим більше величина струму КЗ, тим швидше повинна відпрацювати захист. При кратностях аварійних потужностей в 60 ÷ 80 разів розрив ланцюга силового контакту повинен проводитися швидше ніж за 10 мілісекунд.

На наведеному графіку видно, що у обох зон є загальна область, усередині якої захисту резервують один одного, а відключення виконує більш швидкодіюча.

Технічні характеристики автоматичних вимикачів для домашньої проводки

Основними параметрами автоматів є:

• значення номінального струму;
• величина напруги мережі;
• варіант виконання времятоковой характеристики;
• кількість полюсів;
• можливості селективності;
• гранична комутаційна здатність контактів;
• клас струмообмеження;
• конструкція корпусу і можливість кріплення на Din-рейку.

Як підібрати автомат за номінальним струмом

При визначенні цього параметра найважливіше завдання полягає в тому, щоб вдало дотримати баланс між:

1. працездатністю захисних властивостей автоматичного вимикача;
2. сумарною потужністю одночасно підключених в мережу електричних приладів;
3. технічними можливостями електропроводки.

Іншим словами, дроти з автоматом повинні витримувати струмовий і теплову навантаження, створювані всіма працюючим споживачами, а при її перевищенні потрібно відключення живлення захистами.

Послідовність підбору автоматичного вимикача за цими характеристиками представлена ​​картинкою.

Для одночасного вибору автомата і проводки рекомендується виконати послідовність дій:

• обчислити максимальний струм навантаження всіх одночасно працюючих електроприймачів;
• підібрати по стандартному ряду струмів номінал автомата;
• вибрати марку електричних проводів по матеріалу міді або алюмінію і розміром площі їх поперечного перерізу, не забуваючи про властивості діелектричного шару.

Як підібрати автомат по времятоковой характеристиці

По швидкості відключення струмового електромагнітної відсічення автоматичні вимикачі, які використовуються в побутових цілях, діляться на 3 класу. Для виробничих цілей створюються ще три додаткових групи.

клас В

Захисту створені для будівель зі старою алюмінієвої проводкою, яка живить лампи розжарювання, обігрівачі, електроплити, духовки. Кратність струмів лежить в межах 3 ÷ 5.

клас С

Оптимальна робота обладнання сучасних квартир з пральними і посудомийними машинами, офісною технікою, морозильниками, освітлювальними приладами з великими пусковими струмами. Кратність 5 ÷ 10.

клас D

Захист потужних двигунів насосів, компресорів, підйомників, обробних верстатів.

У всіх цих класах працюють електромагнітні розчеплювача, але вони не завжди зможуть виконати необхідну швидкодію. Тому автомати класу D не можна підключати до споживачів, призначеним для роботи з захистами класів С і В.

Як підібрати автомат по селективності

При виникненні аварій захисту повинні працювати за певною, заздалегідь заданої ієрархії в комплексі з іншими пристроями. Для роз'яснення цього принципу показана спрощена картинка з автоматом АВ1 в квартирному щитку, АВ2 - під'їзній, АВ3 - на щиті живильної підстанції.

Якщо в приладі, підключеному до електричної розетки квартири, пробилася ізоляція, то можуть спрацювати всі ці захисту. Однак, правильною буде така послідовність:

• початкове відключення АВ1;
• коли воно не відбулося, то спрацьовування АВ2 зі зняттям харчування з усього під'їзду;
• якщо відмовив АВ3, то працюють захисту, що відключають харчування з усього будинку.

Вибірковість подібного спрацьовування здійснюється за рахунок підбору струмових і часових параметрів пристроїв, що відключають.

Як підібрати автомат по граничної комутаційної здатності

Під цією величиною розуміється то значення максимального навантаження в амперах, яку здатний надійно розривати автоматичний вимикач під час аварії. Якщо вона буде перевищена, то механізм просто вийде з ладу.

На ПКС впливають:

• матеріал проводів;
• видалення від яке живить трансформатора.

Іноді цей параметр плутають з комутаційної зносостійкість, що вказує на число гарантованих заводом спрацьовувань до початку зносу механізмів.

Як підібрати автомат по класу струмообмеження

Побутові апарати захисту відрізняються швидкодією спрацьовування, яке класифікують тривалістю зняття харчування по відношенню до половини періоду гармоніки синусоїди.

Його виражають цифрами «1», «2», «3» і записують дробом, у якій в чисельнику 1.

Клас 2 відключає КЗ за ½ полупериода, а 3 - 1/3. Клас 3 працює не тільки швидше, але і виключає можливість аварійним струмів досягнення свого максимуму. За забезпечення цієї характеристики він вважається найдосконалішим, оптимальним.

Як підібрати автомат по опору петлі фаза-нуль

Це досить складне питання, з яким не приділяє увагу навіть частина електриків ЖКГ. Але якщо його не враховувати, то вся попередня робота з вибору автоматичного вимикача може не виправдатися.

Автомат квартирного щитка відключає струми КЗ, що виникають в підключеної схемою. При цьому на нього приходить напруга від яке живить трансформатора по дротах, які мають певний електричний опір і по знаменитому закону Георга Ома цим обмежують величину струму в ланцюзі.

Розглянемо це положення на прикладі. Припустимо, що приладом електротехнічної лабораторії заміряли в розетці опір проводів фаза-нуль (від споживача квартири до живлячої ТН) в 1,3 Ома. Напруга мережі дорівнює 220 вольт.

Струм КЗ складе Iкз = 220 / 1,3 = 169,2 А.

Створимо подумки металеве коротке замикання в розетці і розрахуємо його ток за формулами ПУЕ для захисту автоматом класу D з номіналом 16 ампер.

I = 1,1х16 × 20 = 352 А.

тут:

• 1,1 - запланований запас;
• 16 - струмовий номінал автомата;
• 20 - найбільший параметр кратності струму відсічення.

Два проведених розрахунку показали, що в схемі може виникнути струм тільки в 169,2 ампера. А для його відключення підібрали автомат, який буде працювати при 352 амперах. Природно, що він не підходить за цим параметром для даної квартири і не зможе відключати струми КЗ.

Як підібрати автомат по числу полюсів

Зазвичай захист врізають в фазний провід квартири за винятком вступних вимикачів, якими знімають і потенціал нуля. Це ж правило діє і в трифазних ланцюгах, де застосовують моделі з трьома або чотирма полюсами.

Згадаймо, що захисний нуль ніде і ніколи ні за яких обставин не повинен розриватися.

Додаткові характеристики автоматів

До них відносяться:

• напруга мережі;
• частота змінного струму;
• ступеня захистів корпусу (класи IP);
• можливості роботи в різних температурних умовах.

вибір виробника

Коли купується багато автоматів для установки в одній будівлі, то рекомендується зупинитися на єдиному бренд. Але, доведеться врахувати відведені на покупку матеріальні витрати.

В інших випадках допускається використовувати надійні бюджетні моделі.

заключні рекомендації

Після придбання автомата до його підключення в роботу важливо перевірити основні електричні характеристики апаратурою електротехнічної лабораторії. При цьому створюються реальні умови аварії методами прогрузкі від додаткового джерела напруги і аналізується поведінка захистів, складається протокол перевірки з підписами відповідальних працівників, видається висновок про придатність.

Це дозволить виключити наслідки недбалої транспортування, порушення режиму зберігання на складах і заводський брак, що важливо для забезпечення подальшої надійної роботи захистів.

Вводячи в роботу тільки що куплений і неперевірений автомат, ви не маєте ніяких гарантій його надійності.

Для більш повного закріплення матеріалу статті рекомендуємо подивитися два віодороліка.