Защита электросети от скачков напряжения – одна из главных задач при ее обустройстве. Это чрезвычайно актуально в современном мире, где наблюдается переизбыток электроприборов высокой мощности. И часто случайно так, что в ожидании закипающего электрочайника, мы включаем в сеть стиральную машину и надеемся успеть пропылесосить комнату, а вместо этого получаем короткое замыкание и плохое настроение в придачу. Сократить риск и обезопасить себя поможет установка автоматических выключателей (АВ) соответствующих характеристик. Разобраться в категориях автоматических выключателей, их видах, условиях срабатывания и прочих тонкостях поможет нижеследующая статья.
История изобретения автоматических выключателей
Автомат защиты был изобретен в 1836 году ученый Чарлз Пейдж из США. Впоследствии конструкцию выключателя спустя 43 года подробно описал в своей работе Эдисон. Его коммерческая организация по электроснабжению, существовавшая в те годы, уже активно применяла плавкие предохранители.
Патент на строение автоматических выключателей современного типа принадлежит швейцарской компанией Brown, Boveri & Cie. Он датирован 1924 годом. С тех пор в устройство, конечно же, вносились изменения, однако кардинально его назначение или принцип действия не менялся.
Классификация
Выделяют следующие категории автоматических выключателей:
- по току в главной цепи: переменного, постоянного, смешанного типа;
- по конструкции: воздушные, в литом корпусе, модульные выключатели;
- по количеству полюсов: одно-, двух-, трех- и четырехполюсные;
- по виду расцепителя: с максимальным, с независимым, с минимальным или нулевым расцепителем;
- по характеристике выдержки времени: без или с выдержкой времени, которая не определяется величиной тока; с выдержкой времени, которая обратно зависима показаниям тока; с сочетанием свойств;
- по типу привода: с пружинным, с ручным, с двигательным;
- по установке: выкатные, стационарные.
Особенности работы автоматов защиты сети
К какому бы типу ни относился АВ, его главное предназначение заключается в быстром выявлении повышенных показаний тока и обесточивании сети раньше, чем произойдут необратимые повреждения кабеля или выйдут из строя приборы, включенные в нее. Опасные для сети токи делятся на два вида:
Токи перегрузки
Они возникают обычно вследствие включения в сеть электроприборов, совокупная мощность которых в разы больше той, что может выдержать линия. Еще одной причиной выступает поломка одного конкретного прибора или нескольких из них, из-за чего они некорректно потребляют электричество, провоцируя сбои в сети.
Величина токов при перегрузке обычно не критично больше номинала автоматического выключателя. Поэтому даже при его прохождении по цепи, если только это не тянется очень долго, обычно не происходит критичных повреждений линии. Поскольку серьезных последствий нет, то моментального обесточивания системы не требуется.
Следует быстро отключить от питания наиболее энергоемкий прибор и поток электронов придет в норму. Выделяют несколько категорий АВ, которые рассчитаны на определенное превышение тока, после чего они срабатывают. За отключение при повышении нагрузки отвечает тепловой расцепитель, в основе которого биметаллическая пластина. При перегреве она изгибается, и автомат срабатывает.
Токи короткого замыкания
Избыточная нагрузка, которая приходится на сеть, вызывает плавление контактов: фазный и нейтральный проводник соприкасаются и получается короткое замыкание. Правильная схема подразумевает их обособленное подключение по отдельности. В отличие от тока перегрузки поток электронов при коротком замыкании значительно больше номинального.
Поэтому автоматы срабатывают мгновенно, реагируя на показатель. За идентификацию «коротыша» и моментальную реакцию отвечает электромагнитный расцепитель. Он представляет собой соленоид с сердечником, который под действием сверхвысоких токов за доли секунды вызывает срабатывание отключателя.
Категории срабатывания АВ: время-токовая характеристика
Характеристика срабатывания автоматического выключателя выступает одной из ключевых. Именно от нее во многом зависит сохранность цепи в целом. Ведь если автомат несвоевременно отключит питание, то все, подключенные в сеть приборы, рискуют выйти из строя, а некоторые даже не подлежат ремонту. В худшем случае может даже возникнуть пожар!
По отличиям во времятоковых характеристиках выделяют несколько классов автоматических выключателей: А, B, C, D, K и Z. К наиболее часто встречаемым относятся те, что установлены в сетях бытового пользования: это устройства B, C и D. Автоматы категории А встречаются реже, так как обладают повышенной чувствительностью и необходимы главным образом для защиты высокоточной техники.
Автоматические выключатели класса А
Автоматические выключатели с характеристикой А можно идентифицировать по латинской транслитерации, указанной на корпусе после цифр, которые в свою очередь передают номинальную нагрузку тока.
Как уже упоминалось, АВ с характеристикой срабатывания автоматического выключателя А отличаются наибольшей чувствительностью. Тепловой расцепитель в них обесточивает сеть уже при превышении силы тока номинала на 30% примерно за 0,05 сек. Если по непонятной причине увеличенный поток электронов не спровоцировал электромагнитный соленоид, но обязательно в течение 20 секунд срабатывает биметаллический расцепитель. Автоматические выключатели нагрузки внедряются в линии, которые не допускают даже кратковременных перегрузок. К ним, например, можно отнести цепи с включенными полупроводниковыми элементами.
Автоматы типа B
Характеристика B автоматического выключателя говорит о том, что он электромагнитный расцепитель в таких устройствах защиты срабатывает при условии повышения номинального тока на 200%. Скорость срабатывания электромагнитного расцепителя составляет 0,015 с, биметаллическая пластина при аналогичном повышении номинала в линии отключает ее за 4–5 с.
Такие автоматы встречаются чаще всего в линиях, где присутствует много розеток, приборов освещения, то есть в местах, где пусковое повышение электротока вовсе нет или оно минимальное.
Автоматические выключатели категории C
Тип С относится к самым распространенным автоматам, используемым в быту. Их способность выдерживать перегрузку существенно выше, чем у класса А и В. Чтобы электромагнитный расцепитель сработал, нужно пропустить через него ток, превышающий номинал в 5 раз. Тепловой расцепитель при аналогичном скачке отключает сеть за 1,5 сек.
Автоматы с времятоковой характеристикой C прекрасно защищают вводы в общей сети. При этом отдельные ветки, к которым подсоединены группы розеток и освещение, можно защитить автоматами типа В. В таком случае при возникновении на отдельной ветке короткого замыкания, будет обесточена лишь она одна, а не вся линия целиком.
Приборы категории D
Характеристика D автоматического выключателя обозначает способность выдерживать самую высокую перегрузку. Чтобы электромагнитная катушка в этих устройствах сработала, необходимо, чтобы номинал был превышен минимум в 10 раз.
Тепловой расцепитель в них в свою очередь срабатывает через 0,4 с. Такие автоматы используются обычно в общих сетях предприятий и общественных зданий, где они выполняют роль подстраховочных устройств защиты. АВ категории С срабатывают тогда, когда вовремя не отключились автоматы большей чувствительности, находящиеся в отдельных помещениях. Их монтируют еще в цепях с пусковыми токами большой величины, к которой подключены приборы с огромной энергоемкостью, например, мощные электромоторы.
Защитные устройства категории K и Z
Автоматы типа K характеризуются значительным разбросом в величинах тока, которые могут спровоцировать электромагнитный расцепитель. Для цепи переменного тока нужно, чтобы номинал повысился в 12 раз, а в сети постоянного тока – в 18 раз. При этом электромагнитный соленоид отключает питание через 0,02 сек. Тепловой расцепитель обесточит суть, если номинальный ток увеличится тока всего на 5%.
АВ типа Z срабатывают, если в цепях переменного тока токовый номинал увеличился в 3 раза, или в сетях постоянного тока при увеличении скорости электронов в 4,5 раза. Такие защитные аппараты преимущественно в линиях, к которым подсоединены электронные устройства.
Выбор автоматического выключатели
Как можно понять, технические характеристики автоматических выключателей имеют важнейшие значение при выборе автоматов. При их покупке стоит ориентироваться на ток в цепи, вид расцепителя, специфику помещения и совокупную мощность используемых приборов. Если у вас есть трудности в подборе защитных устройств, лучше проконсультироваться со специалистом, который грамотно рассчитает нагрузку и составит правильную схему.
