Автоматический выключатель

Что такое и зачем нужен

Автоматический выключатель (АВ) – это низковольтный электрический аппарат, предназначенный для:

• коммутации (включения – отключения) электрооборудования;
• защиты подсоединённой сети от токов перегрузки и токов короткого замыкания (КЗ).

Низковольтный – значит рассчитанный на электрическую сеть до 1000 В. По принципу гашения дуги, возникающей при разрыве нагруженной электрической цепи, относится к воздушным устройствам, т.е. гашение дуги осуществляется в воздухе. Выпускается в одно-, двух- и трёхполюсном исполнении. Применяется для укомплектования низковольтных комплектных устройств (НКУ), при сборке щитов управления и коммутации, при монтаже силовых сборок, распределительных устройств различного назначения.

Автоматическиe выключатели выполняют одновременно функции как защиты, так и управления, он монтируется в помещении или щите, защищенном от дождя, снега и других осадков.

Наиболее распространенными и популярными (при токах до 80-100А) являются аппараты, которые монтируются на 35-миллиметровую DIN-рейку в распределительном щите.

Как устроен автоматический выключатель

АВ состоит из группы подвижных и не подвижных электрических контактов, замыкающих и размыкающих цепь. Подвижные контакты собраны на общей оси и связаны с приводом аппарата. Привод – устройство для включения и отключения АВ. Подвижные контакты связаны с отключающими пружинами, которые осуществляют мгновенное размыкание контактной пары при соответствующих условиях. Время отключения составляет около 0.01 сек.

Включённые (замкнутые) контакты связаны с устройством, препятствующим самопроизвольному их размыканию действием растянутых пружин отключения. Это так называемый механизм свободного расцепления, защёлка, другими словами, которая удерживает контакты во включённом состоянии до тех пор, пока на неё не подействует внешняя сила. Какая? Об этом - чуть ниже!

При разрыве нагруженной или короткозамкнутой силовой цепи обязательно возникает электрическая дуга. Горение дуги тем интенсивнее, чем больше разрываемый ток. Ток короткого замыкания в мощных электроустановках достигает нескольких килоампер. Дугу надо гасить. Сама она гаснет редко, поэтому неотъемлемой частью любого АВ является гасительная камера. Сколько групп контактов – столько камер. Они присутствуют и у маленьких АВ и у больших. Камера располагается так, что разрыв контактов происходит внутри неё и образующаяся дуга затягивается внутрь камеры, где делится на много маленьких дуг между медными пластинами так называемой деионной решётки. Перемещаясь вверх от контактов и охлаждаясь на решётке, дуги безболезненно гаснут.

Виды защиты

Теперь об устройствах защиты. Автомат имеет следующие виды защиты:

• тепловую (от перегрузки);
• электромагнитную (от токов короткого замыкания).

Тепловая защита – биметаллическая пластина, через которую течёт ток нагрузки и нагревает её. Пластина рассчитана так, что в нормальном режиме её изгиб от нагрева не критичен и не действует на защёлку механизма свободного расцепления. При перегрузке цепи изгиб пластины увеличивается, защёлка механизма освобождается и автомат отключается.

Электромагнитная защита выполнена в виде катушек с ферромагнитными стержнями (бойками). Катушки, выполненные из нескольких витков провода включены в цепь каждого полюса автомата и обтекаются током нагрузки. При КЗ, импульс большого тока повреждённой фазы втягивает боёк в катушку, боёк бьёт по защёлке механизма свободного расцепления, автомат отключается. Вся вышеописанная начинка монтируется в корпус, снабжённый входными и выходными контактами. Некоторых типы АВ снабжаются, кроме всего прочего, блокировочными контактами (БК). Эти слаботочные контакты предназначены для целей сигнализации, автоматики, управления.

Типы применяемых аппаратов при сборке шкафов

Всё многочисленное семейство автоматических выключателей можно условно разбить на несколько типов:

• по функционалу – модульные и не модульные. Модульные – это аппараты, в которые изначально включены все функциональные элементы тепловая и электромагнитная защита, сигнализация. Это большинство известных широкому потребителю устройств, начиная от автоматов в домашнем щитке освещения. Не модульные – это аппараты, выполнение защитных функций которых зависят от внешних схем (релейной защиты, автоматики и т.д.) Эти АВ применяются в промышленных установках и распредустройствах (РУ);
• по способу обслуживания – стационарные, втычные, выкатные. Стационарные – неподвижные, обслуживаются на месте установки. Втычные – оборудованные втычными устройствами, позволяющими снять автомат с электромонтажного места без демонтажа плат, на которых они смонтированы, и электропроводки, которой они подсоединены. Выкатными элементами обычно оборудованы мощные комплектные трансформаторные подстанции (КТП), ли РУ. Здесь АВ смонтированы на выкатных тележках, оборудованы втычными контактами и объединяют функции выключателя и разъединителя. Разъединитель – аппарат создающий видимый разрыв цепи и обеспечивающий безопасность персонала, выполняющего работы в её отключённой части;
• по типу привода – ручной и дистанционный.

Автоматические выключатели также делятся по количество полюсов:

• однополюсные;
• двухполюсные;
• трехполюсные;
• четырехполюсные;
• 1 полюс + нейтраль*;
• 2 полюса + нейтраль*;
• 3 полюса + нейтраль*.

* В автоматах с 1+N, 2+N, 3+N полюсами расцепители предусмотрены только на фазных полюсах, а механизм расцепления жестко связан с расцеплением по нейтрали (т.е. выключаются одновременно ВСЕ полюса).

Характеристики

1. Номинальное напряжение. Напряжение, на которое аппарат длительно рассчитан. Обычно 400, 660 и 1000 В.
2. Номинальный ток. Длительно допустимый ток нагрузки, который АВ выдерживает без отключений и перегревов.
3. Ток отключения. Установленный испытаниями допустимый ток КЗ, отключаемый аппаратом. Количество раз отключения этого тока нормируется из-за износа контактов.
4. Ток термической устойчивости. Обычно 3-х секундный ток КЗ, допускаемый для аппарата данного типа.
5. Ампер - секундные (время – токовые) характеристики. Характеристика времени отключения АВ при различных кратностях (к номинальному) протекающего тока.

Отключающая способность:

• тип B: свыше 3ln до 5 ln включительно (где ln — номинальный ток)
• тип C: свыше 5 ln до 10 ln включительно
• тип D: свыше 10 ln до 20 ln включительно

У европейских производителей классификация может несколько отличаться. В частности, имеется дополнительный тип A (свыше 2 ln до 3 ln). У отдельных производителей также существуют дополнительные кривые отключения.

Рекомендации к применению

Автоматические выключатели относятся к мало обслуживаемым устройствам. Периодически (по графику) следует производить измерения сопротивления изоляции мегомметром на 1000 или 2500 В. Выполнять прогрузку АВ для определения характеристик тепловой и электромагнитной защиты. Определять время отключения с помощью электромикросекундомера.

Рекомендуется, чтобы установка данных аппаратов защиты проводилась только квалифицированным специалистом.

Производители

Производителей выключателей великое множество. И только дело вкуса, какую компанию выбрать. Зарубежную:

• ABB;
• IEK;
• Legrand;
• Schneider electric;

Либо нашу:

• Контактор;
• Электротехник;
• ТДМ Электрик.