Автоматические выключатели - электроавтоматы, тепловые расцепители, электромагнитные расцепители, принцип работы
- Подробности
- Опубликовано: 03.09.2014 14:35
- Автор: Алексей Лукин (Prorab)
- Свет забрали!
Эту фразу хотя бы раз в жизни слышал каждый. И каждый знает, что означает она вовсе не апокалипсис, а то, что кина не будет, поскольку электричество кончилось. И каждый знает, что ответ на эту фразу обычно таков: "Наверно автомат выбило!" (как вариант – "пробки вылетели!"). И даже каждый знает, что в таком случае делать: пойти к электрощитку и пощёлкать тем самым автоматом вниз-вверх (если хорошо знаешь свой щиток, то своим, если нет – то ещё и с соседскими побалуешься), либо надавить на белую кнопку пробки, если красная торчит не так, как положено.
Но вот зачем нужен этот автомат, и почему он выбивается в самый неподходящий момент, когда идёт самая развязка серии или вот-вот будет пройден уровень (а бесперебойника нету, жаба задушила), чего он так бесит-то? Вот это уже знает не каждый. Значит, будем разбираться.
Для чего нужен автоматический выключатель
Автоматический выключатель, он же электроавтомат, он же просто автомат, нужен для защиты. Многие граждане кстати думают, что электроавтомат защищает всё что воткнуто в розетку, но это не так. Да, автоматический выключатель выполняет роль многоразового предохранителя (хоть внешне больше похож на тумблер), но предохраняет он не всё. Бытовые приборы автомат вообще никак не защищает, все микроволновки, телевизоры и прочие пылесосы ему как говорится, до лампочки. Как и сами лампочки. Автоматический выключатель защищает вашу электропроводку, а следовательно, и квартиру от пожара, который может возникнуть по причине хренового исполнения этой самой электропроводки. Что, к сожалению не редкость, если посмотреть сводки. Или даже просто новости по телевизору. Впрочем, и сами электроприборы могут послужить причиной возгорания проводки – слишком мощный прибор запитанный от слишком тонкого провода может неслабо нагреть проводку, вплоть до возгорания, либо расплавить её так, что в результате возникнет короткое замыкание, а это прямой путь к пожару.
Вот тут-то и пригодится автоматический выключатель, поскольку прежде чем весь вышеописанный кошмар произойдёт, он просто обесточит проводку и дело с концом. Если конечно, он подобран правильно. И как же он это делает?
Принцип действия автоматического выключателя
Не буду приводить тут всё устройство автоматического выключателя, лишь объясню в двух словах как это работает.
В современных бытовых автоматах установлены два расцепителя (в старых зачастую стоял лишь один из них), работающих совершенно на разных условиях срабатывания – тепловой и электромагнитный.
Тепловой расцепитель автоматического выключателя
Уже из термина понятно, что расцепитель – это что-то такое, что размыкает электрическую цепь, причём без участия человека. Тепловой расцепитель сделан из двух спрессованных металлических пластин имеющих разный коэффициент теплового расширения. Иными словами при нагреве один металл расширяется больше, другой – меньше, но, поскольку они теперь вместе, то пластина начинает искривляться. Нагревшись до определённой температуры, пластина изгибается настолько, что отщёлкивает контакты автоматического выключателя, тем самым размыкая (расцепляя) электрическую цепь, то есть обесточивает свой участок электропроводки.
Отчего может произойти нагрев пластины? В первую очередь, от повышенной нагрузки на участке цепи которую защищает электроавтомат (такие участки обычно называют группами). Допустим, выходной провод автоматического выключателя (тот, что заходит в квартиру) имеет сечение 1 мм², значит максимальная мощность допустимая на этой группе – 3.5 киловатта (кВт), а сила тока – 16 ампер (А). Если на этой группе работают несколько светильников, и телевизор – всё нормально, автоматический выключатель будет работать в штатном режиме, то есть просто проводит электрический ток. Если же воткнуть в розетки этой группы пару тройников и подключить ещё пылесос и стиральную машину с водонагревателем – сила тока станет явно больше и провод начнёт нагреваться, поскольку сечение 1 мм² на такое насилие не рассчитано.
Вот только помимо провода в этом случае нагреется ещё и биметаллическая пластина в автоматическом выключателе, и сделав свой изгиб она отключит группу. Через несколько минут (когда пластина остынет) автомат можно будет включить заново, вот только всё лишнее из розеток лучше вынуть, во избежание повтора. С одного раза может ничего страшного и не произойдёт, но если постоянно перегружать проводку, изоляция на ней лучше от этого не станет. Она станет намного хуже, и даже если сразу не сгорит или не рассыплется – будет ухудшаться постоянно, вплоть до совсем уж печального финала. Ну а чтобы автомат гарантированно сработал от перегрузки, он должен соответствовать проводке. Скажем, в приведённом примере допустимая сила тока в проводке 16 А, значит электроавтомат желательно устанавливать с аналогичной надписью – 16 А, это и есть номинальная сила тока данного автомата. Если этот номинал будет превышен, автомат сработает на отключение. Насколько этот номинал может быть превышен, зависит от типа выключателя, об этом чуть ниже. Если поставить электроавтомат "послабее", то его периодически будет вырубать даже при нормальной нагрузке, если же поставить "сильнее" - при слишком высокой нагрузке автомат скорее всего никак не среагирует, а вот проводка просто сгорит.
Электромагнитный расцепитель автоматического выключателя
При коротком замыкании (КЗ), тепловой расцепитель тоже отключает электричество, вот только делает он это очень медленно. Как правило, от КЗ до размыкания проходит не меньше (а то и больше) секунды. При таких условиях это уйма времени для того, чтобы изоляция на проводе или кабеле вспыхнула и повлекла за собой пожар, либо пришла в полную негодность (если она негорючая) и позволила раскалённым проводам что-нибудь поджечь. Значит, размыкать электрическую цепь при КЗ должно что-то другое, более быстрого реагирования, например электромагнитный расцепитель.
Электромагнитный расцепитель представляет собой небольшой соленоид, то есть катушку индуктивности с ферромагнитным сердечником. При обычной работе цепи электрический ток проходит через эту катушку, создавая слабое магнитное поле, которое никак не влияет на работу цепи в целом. Если же сила тока многократно возрастает, а при коротком замыкании она может возрасти в десятки раз – магнитное поле становится достаточно сильным для того, чтобы сердечник пришёл в движение и привёл в действие отключающий механизм. В отличие от биметаллической пластины, которой нужно время на нагрев, магнитное поле возникает мгновенно, поэтому автомат успевает отключиться до появления нежелательных (или даже страшных) последствий.
Типы мгновенного расцепления автоматических выключателей
Данная характеристика зависит от силы тока при которой срабатывает электромагнитный расцепитель и имеет свой буквенный индекс:
А – автоматические выключатели этого типа срабатывают при превышении силы тока в 2-3 раза от номинального;
B – срабатывание автомата при превышении силы тока в 3-5 раз;
C – срабатывание автомата при превышении силы тока в 5-10 раз;
D – срабатывание автомата при превышении силы тока в 10-20 раз.
Существуют ещё и типы K и Z, но в быту как правило не используются, поэтому нам они сейчас неинтересны. Впрочем, как и тип D, если конечно вы не планируете подключать у себя дома токарный станок, ну или что-то в этом духе. Наиболее же распространённые "домашние" электроавтоматы – это типы B и C.
Номинальная сила тока автоматических выключателей
Вообще "размерный ряд" выключателей по номиналу довольно широк, но это как раз тот случай, когда информация бывает лишней. Поэтому вкратце только о тех, которые применяются в быту, то есть какой номинал наиболее подходящий для той или иной группы.
10 А – освещение квартиры;
16 А – розетки для обычных бытовых приборов (телевизор, пылесос, компьютер и проч.);
25 А – розетки для накопительных водонагревателей (бойлеров);
32 А – розетки для проточных водонагревателей и электроплит.
Серии автоматических выключателей
Не так давно самой распространённой серией автоматических выключателей была АЕ. К работе таких выключателей особых нареканий не было – все опасные участки цепи они обесточивали исправно, сами при этом помимо дугогасительной камеры имели корпус из абсолютно негорючей пластмассы, кстати довольно твёрдой, правда хрупкой. Крепились такие электроавтоматы на винты или саморезы, что во-первых неудобно, во-вторых, чуть перетянул винт лишнего – корпус треснул. Тем не менее, они по прежнему используются, и на некоторых предприятиях эти автоматы производят до сих пор, правда, в модернизированном варианте.
В наши дни наиболее популярной является серия автоматических выключателей ВА. Они имеют меньший размер чем предшественники, больший ряд по номинальному току (если раньше вариантов было немного, скажем, после 16 А сразу шли 25 А и 40 А, то теперь добавились 20 А и 32 А), плюс гораздо удобнее в работе, поскольку на задней стороне выключателя имеется паз для крепления на специальную пластину, так называемую DIN-рейку. Согласитесь, всё-таки проще один раз прикрутить эту рейку и потом просто защёлкивать на неё оборудование (в том числе и автоматы), чем прикручивать каждый элемент отдельно.
Полюсы автоматического выключателя
Автоматические выключатели бывают одно, двух, трёх и четырёхполюсные. Но в отличие от батарейки в данном случае нет плюса и минуса, поскольку полюс означает вовсе не полярность, а количество групп (пар). Пара – это один входящий в электроавтомат провод и один выходящий из него. К примеру на однополюсный выключатель можно завести только один фазный провод, и вывести столько же (это и есть пара, или полюс), тогда как на двухполюсный можно завести как фазный, так и нулевой, в случае превышения силы тока в цепи отключатся оба полюса. На трёхполюсный можно завести три фазы, соответственно вывести тоже три, на четырёх – можно задействовать ещё и нейтральный провод.
Но это вовсе не значит, что на двухполюсный обязательно кидать нулевой провод, так же и на трёхполюсный вовсе не обязательно заводить три фазы. Да и где их взять-то в стандартной квартире? На двухполюсный автомат вполне можно завести одну фазу, при помощи специальной перемычки соединить на входе оба полюса и получить на выходе две группы – получится практически два автомата с одинаковыми характеристиками, правда с общей клавишей. И если на одной из групп произойдёт что-нибудь нехорошее, отрубятся обе. То же самое можно проделать с трёхполюсным автоматом – на входе одна фаза объединяет все три полюса перемычками, на выходе три разные группы, но опять-таки случись чего с одной из них, отключен всё равно будет весь коллектив. Поэтому лично я рекомендовал бы всё-таки несколько однополюсных, чем из-за экономии (один трёхполюсник как правило немного дешевле трёх однополюсных с аналогичными характеристиками) терпеть вот такие веерные отключения.