Автоматичні вимикачі

Автоматичний вимикач, або, кажучи простіше, автомат – це електротехнічний пристрій, знайомий практично всім. Всі знають, що автомат відключає мережу при виникненні в ній якихось проблем. Якщо не мудрувати, то ці проблеми – занадто великий електричний струм. Надмірний електричний струм небезпечний виходом усіх провідників і побутової електротехніки з ладу, можливим перегрівом, спалахом і, відповідно, пожежею. Тому захист від високих струмів – це класика електричних схем, і вона існувала ще на зорі електрифікації.

У будь-якого апарату максимально-струмового захисту є два важливих завдання:

1) вчасно і безпомилково розпізнати занадто високий струм;

2) розірвати ланцюг до того, як цей струм зможе завдати які-небудь ушкодження.

При цьому високі струми можна поділити на дві категорії:

1) великі струми, викликані перевантаженням мережі (наприклад, включенням великої кількості побутових електроприладів, або несправністю деяких з них);

2) сверхтоки короткого замикання, коли нульовий і фазний провідник безпосередньо замикаються між собою, минаючи навантаження.

Комусь, може бути, це здасться дивним, але саме з сверхтоками короткого замикання все гранично просто. Сучасні електромагнітні розчіплювачі без праці і абсолютно безпомилково визначають КЗ і відключають навантаження за частки секунди, не допускаючи навіть найменшого пошкодження провідників та апаратури.

З перевантаження струмами все складніше. Такий струм ненабагато відрізняється від номінального, протягом якогось часу він може протікати по ланцюгу зовсім без наслідків. Тому немає необхідності відключати такий струм миттєво, тим більше що він міг виникнути і дуже короткочасно. Ситуація ускладнюється тим, що кожна мережа має свій граничний струм перевантаження. І навіть не один.

Є цілий ряд струмів, для кожного з яких теоретично можна визначити своє максимальний час відключення мережі, становить від кількох секунд до десятків хвилин. Але і помилкові спрацьовування теж необхідно виключити: якщо струм для мережі нешкідливий, то відключення не повинно відбуватися ні за хвилину, ні через годину – взагалі ніколи.

Виходить, що уставку спрацьовування захисту від перевантажень необхідно регулювати під конкретну навантаження, змінювати її діапазони. І, зрозуміло, перед установкою апарата захисту від перевантажень його необхідно прогружать і перевіряти.

Отже, в сучасних «автоматах» є три види расцепителей: механічний – для ручного вмикання і вимикання, електромагнітний (блок) – для відключення струмів короткого замикання, ну і самий складний – теплової для захисту від перевантажень. Саме характеристика теплового і електромагнітного розчіплювачів і є характеристикою автоматичного вимикача, яка позначається латинською буквою на корпусі перед числом, що позначає струмовий номінал апарату.

Ця характеристика означає:

а) діапазон спрацьовування захисту від перевантажень, обумовлений параметрами вбудованої біметалевої пластини, що згинається і розриває ланцюг при протікає через неї великому електричному струмі. Точна настройка досягається за рахунок регулювального гвинта, поджимающего цю саму пластину;

б) діапазон спрацювання максимально-струмового захисту, обумовлений параметрами вбудованого соленоїда.

Нижче перелічимо характеристики модульних автоматичних вимикачів, розповімо про те, чим вони відрізняються один від одного і для чого призначені автомати, що мають їх. Всі характеристики являють собою залежності між струмом навантаження і часом відключення на цьому струмі.

1) Характеристика MA – відсутність теплового розчіплювача. Насправді, він дійсно не завжди буває потрібен. Наприклад, захист електродвигунів часто здійснюють за допомогою максимально-струмових реле, а автомат в подібному випадку потрібен лише для захисту від струмів короткого замикання.

2) Характеристика А. Тепловий розчіплювач автомата цієї характеристики може спрацювати вже при струмі, що становить 1,3 від номінального. При цьому час відключення складе близько години. При струмі, що перевищує номінальний в два рази, в дію може вступити електромагнітний розчіплювач, що спрацьовує приблизно за 0,05 секунди. Але якщо при дворазовому перевищенні струму соленоїд ще не спрацює, то тепловий розчіплювач як і раніше залишається «у грі», відключаючи навантаження приблизно через 20-30 секунд. При струмі, що перевищує номінальний в три рази, гарантовано спрацьовує електромагнітний розчіплювач за соті частки секунди.

Автоматичні вимикачі характеристики А встановлюються в тих колах, де короткочасні перевантаження не можуть виникнути в нормальному робочому режимі. Прикладом можуть служити ланцюги, що містять пристрої з напівпровідниковими елементами, здатними вийти з ладу при невеликому перевищенні струму.

3) Характеристика Ст. Характеристика цих автоматів відрізняється від характеристики А тим, що електромагнітний розчіплювач може спрацювати тільки при струмі, що перевищує номінальний не в два, а в три і більше разів. Час спрацьовування соленоїда становить лише 0,015 секунди. Тепловий розчеплювач при триразовій перевантаження автомата В спрацює через 4-5 секунд. Гарантоване спрацьовування автомата відбувається при п'ятикратної перевантаження для змінного струму і при навантаженні, що перевищує номінальну у 7,5 разів у колах постійного струму.

Автоматичні вимикачі характеристики застосовуються в освітлювальних мережах, а також інших мережах, в яких пусковий підвищення струму або невелика, або відсутній зовсім.

4) Характеристика С. Це найвідоміша характеристика для більшості електриків. Автомати відрізняються ще більшою перевантажувальної здатністю порівняно з автоматами В і А. Так, мінімальний струм спрацьовування електромагнітного розчіплювача автомата характеристики складає п'ятикратний номінальний струм. При цьому ж струмі тепловий розчіплювач спрацьовує через 1,5 секунди, а гарантоване спрацьовування електромагнітного розчіплювача настає при десятикратної перевантаження для змінного струму і при 15-тикратной перевантаження для ланцюгів постійного струму.

Автоматичні вимикачі З рекомендуються до установки в мережах зі змішаною навантаженням, що передбачає помірні пускові струми, завдяки чому побутові електрощити містять у своєму складі саме автомати цього типу.

Характеристики автоматичних вимикачів B, C і D

5) Характеристика D – відрізняється дуже великою перевантажувальною здатністю. Мінімальний струм спрацьовування електромагнітного соленоїда цього автомата становить десять номінальних струмів, а тепловий розчеплювач при цьому може спрацювати за 0,4 секунди. Гарантоване спрацьовування забезпечено при двадцятикратної перевантаження по струму.

Автоматичні вимикачі характеристики D призначені, насамперед, для підключення електродвигунів, що мають великі пускові струми.

6) Характеристика K відрізняється великим розкидом між максимальним струмом спрацьовування соленоїда в ланцюгах змінного і постійного струму. Мінімальний струм перевантаження, при якому може спрацювати електромагнітний розчіплювач, для цих автоматів становить вісім номінальних струмів, а гарантований струм спрацьовування тієї ж захисту становить 12 номінальних струмів в ланцюзі змінного струму і 18 номінальних струмів в ланцюзі постійного струму. Час спрацьовування електромагнітного розчіплювача становить до 0,02 секунди. Тепловий розчіплювач автомата може спрацювати при струмі, що перевищує номінальний всього в 1,05 разу.

З-за таких особливостей характеристики K ці автомати застосовують для підключення чисто індуктивного навантаження.

7) Характеристика Z також має відмінності в струмах гарантованого спрацьовування електромагнітного розчіплювача в ланцюгах змінного і постійного струму. Мінімальний можливий струм спрацьовування соленоїда для цих автоматів становить два номінальних, а гарантований струм спрацьовування електромагнітного розчіплювача становить три номінальних струму для ланцюгів змінного струму і 4,5 номінальних струму для кола постійного струму. Тепловий розчіплювач автоматів Z, як і в автоматів K, може спрацьовувати при струмі в 1,05 від номінального.