Автоматический выключатель — от чего защищает и как он устроен

Автоматические выключатели – это устройства, задачей которых является защита линии электропередачи от повреждений, вызванных высокими токами. Это могут быть перегрузки по току короткого замыкания или просто мощный поток электронов, проходящий через кабель в течение достаточно длительного времени и вызывающий его перегрев с дальнейшим оплавлением изоляции. Коммутатор в этом случае предотвращает негативные последствия, отключая питание схемы. Впоследствии, когда ситуация нормализуется, устройство можно снова включить вручную.

Функции автоматического выключателя

Защитные устройства предназначены для выполнения следующих основных задач:

• Коммутация электрической цепи (возможность отключения защищаемой зоны в случае сбоя питания).
• Обесточить вверенную цепь при появлении в ней токов короткого замыкания.
• Защита от перегрузки линии, когда через устройство протекает чрезмерный ток (это происходит, когда общая мощность устройств превышает максимально допустимую).

Короче говоря, АКБ выполняет одновременно и защитную, и контролирующую функцию.

Основные типы переключателей

Различают три основных типа АКБ, которые отличаются друг от друга конструкцией и предназначены для работы с грузами разного размера:

• Модульный. Назван по стандартной ширине, кратной 1,75 см, рассчитан на небольшие токи и устанавливается в домашних электросетях, в доме или квартире. Как правило, это однополюсный или двухполюсный выключатель.
• Запуск. Называется он так из-за расплавленного тела. Он выдерживает до 1000 ампер и в основном используется в промышленных сетях.
• Воздух. Рассчитан на работу с токами до 6300 Ампер. Чаще всего это трехполюсная машина, но сейчас выпускаются устройства этого типа с четырьмя полюсами.

Однофазный автоматический выключатель – более распространенный автоматический выключатель в домашних сетях. Может быть 1-х и 2-х полюсным. В первом случае к прибору подключается только фазный провод, а во втором тоже нулевой.

Помимо перечисленных типов, существуют также устройства защитного отключения, обозначаемые аббревиатурой RCD, и устройства защитного отключения.

Первые нельзя считать полноценными АБ, их задача не в защите цепи и входящих в нее устройств, а в предотвращении поражения электрическим током при прикосновении человека к открытой местности. УЗО – это АБ и УЗО, объединенные в одном устройстве.

Как устроены переключатели?

Рассмотрим подробно устройство выключателя. Корпус машины выполнен из диэлектрического материала. Он состоит из двух частей, которые соединены заклепками. При необходимости разобрать корпусную часть пробиваются заклепки и открывается доступ к внутренним элементам переключателя. Это включает:

• Винтовые клеммы.
• Гибкие проводники.
• Ручка управления.
• Мобильный и фиксированный контакт.
• Электромагнитный расцепитель, представляющий собой соленоид с сердечником.
• Тепловой расцепитель, состоящий из биметаллической пластины и регулировочного винта.
• Выход газа.
• Камера дугового пожаротушения.

С тыльной стороны автоматический предохранитель снабжен специальной защелкой, с помощью которой он крепится к DIN-рейке.

Последний представляет собой металлическую рейку шириной 3,5 см, на которой крепятся модульные устройства, а также некоторые виды электросчетчиков. Для подсоединения станка к рейке корпус защитного устройства необходимо обернуть на его верхнюю часть, затем нажать на защелку, нажав на нижнюю часть устройства. Коммутатор можно снять с DIN-рейки, подняв защелку снизу.

Защелка модульного переключателя может быть очень плотной. Чтобы подключить такое устройство к DIN-рейке, необходимо сначала защелкнуть защелку снизу и установить защитное устройство на место крепежа, затем освободить фиксирующий элемент.

Вы можете сделать это проще: когда защелкните защелку, сильно надавите на ее нижнюю часть отверткой.

зачем нужен автоматический выключатель, понятно, на видео:

Принцип работы переключателя

Теперь давайте узнаем, как работает переключатель защиты сети. Подключается поднятием ручки управления. Для отключения АБ от сети опускают рычаг.

Когда электрический защитный выключатель работает в нормальном режиме, электрический ток при поднятой рукоятке управления подается на устройство через силовой кабель, подключенный к верхнему выводу. Поток электронов идет к неподвижному контакту, а от него – к движущемуся.

Затем по гибкому проводнику ток течет к соленоиду электромагнитного расцепителя. От него по второму гибкому проводнику электричество идет на биметаллическую пластину, которая входит в тепловой расцепитель. Пройдя по пластине, поток электронов через нижний вывод попадает в подключенную сеть.

Характеристики теплового расцепителя

Если ток превышает цепь, в которой установлен прерыватель, происходит перегрузка. Поток мощных электронов, проходя через биметаллическую фольгу, оказывает на нее тепловое воздействие, делая ее более мягкой и заставляя изгибаться в сторону спускового элемента. Когда последняя соприкасается с пластиной, автомат срабатывает, и питание цепи прерывается. Таким образом, тепловая защита предотвращает чрезмерный нагрев проводника, который может привести к оплавлению изоляционного слоя и повреждению проводки.

Нагрев биметаллической пластины до точки изгиба и срабатывания АКБ происходит в течение определенного времени. Это зависит от того, насколько сила тока превышает мощность машины, и может занять как несколько секунд, так и час.

Тепловой расцепитель возникает, когда ток в цепи превышает номинальную мощность машины не менее чем на 13%. После охлаждения биметаллической пластины и нормализации тока защитное устройство можно снова активировать.

Есть еще один параметр, который может повлиять на работу АКБ под действием теплового расцепителя – это температура окружающей среды.

Если воздух в помещении, где установлено устройство, имеет высокую температуру, пластина нагреется до предела срабатывания быстрее, чем обычно, и может сработать даже при небольшом увеличении тока. И наоборот, если в доме холодно, пластина будет нагреваться медленнее и увеличивать время до отключения цепи.

Как уже упоминалось, тепловому расцепителю требуется определенное время, в течение которого ток в цепи может вернуться в норму. Тогда перегрузка исчезнет и устройство не выключится. Если сила электрического тока не уменьшается, автомат обесточивает цепь, предотвращая плавление изоляционного слоя и возгорание кабеля.

Перегрузка часто вызывается включением в цепь устройств, суммарная мощность которых превышает рассчитанную для конкретной линии.

Нюансы электромагнитной защиты

Электромагнитный расцепитель предназначен для защиты сети от коротких замыканий и отличается от теплового расцепителя принципом действия. Под действием сверхтоков короткого замыкания в соленоиде создается мощное магнитное поле. Отодвиньте сердечник катушки в сторону, чтобы размыкать силовые контакты защитного устройства, воздействуя на механизм расцепления. Электропитание линии прерывается, что исключает риск возгорания в проводке, а также разрушение замкнутой системы и автоматического выключателя.

Поскольку в случае короткого замыкания в цепи происходит мгновенное увеличение тока до значения, которое в короткие сроки может привести к серьезным последствиям, то работа автомата под воздействием электромагнитного расцепителя происходит сотыми долями секунды. Правда, в этом случае ток должен превышать номинальный АВ в 3 и более раз.

Наглядно про автоматические выключатели на видео:

Арочная горка

При размыкании контактов цепи, по которой протекает электрический ток, между ними образуется электрическая дуга, мощность которой прямо пропорциональна величине сетевого тока. Он разрушительно воздействует на контакты, поэтому для их защиты в устройство включена дугогасительная камера, которая представляет собой набор пластин, установленных параллельно друг другу.

При контакте с пластинами дуга фрагментируется, в результате чего ее температура понижается и происходит затухание. Газы, возникающие при возникновении дуги, удаляются через специальное отверстие в корпусе защитного устройства.

Заключение

В этой статье мы рассказали о том, что такое автоматические выключатели, что это за устройства и как они работают. Наконец, предположим, что коммутаторы не предназначены для установки в сети, как обычные коммутаторы. Такое использование быстро приведет к разрушению контактов устройства.