Электрические автоматы, их разновидности и как сделать выбор по номиналу мощности

Выбор автоматического выключателя. ВТХ.

Прежде всего существуют различные время-токовые характеристики (ВТХ) автоматических выключателей. Подробно мы их разобрали в одной из наших прошлых статей, кому интересно, советуем обязательно ознакомиться, — тут.

Время токовые характеристики автоматических выключателей B C D.

Если рассмотреть вопрос более обобщённо, то можно выделить, несколько основных характеристик: B, С, D. В свою очередь, данные характеристики определяют при какой величине тока, автомат отключится мгновенно. Параметры отключения для характеристик B, С, D:

B — от 3 до 5 ×In;
C — от 5 до 10 ×In;
D — от 10 до 20 ×In.

In — это номинальный ток автоматического выключателя. То есть мы берём номинальный ток автомата, например 16А и получаем следующие данные:

Автоматический выключатель с характеристикой B16 отключится мгновенно при величине тока от 48 до 80 А;
Автомат с характеристикой С16 отключится мгновенно при токе от 80 до 160 А;
Автомат с характеристикой D16 отключится мгновенно при токе от 160 до 320 А.

Стоит отметить, что автоматические устройства с характеристикой D используются в основном в промышленности. Например, в бытовых сетях используются в основном устройства с характеристикой B и С.

Автоматы с характеристикой С используются для обеспечения защиты групповых линий и отдельных устройств с большим пусковым током. Автоматы с характеристикой B в основном используются для реализации защиты линий освещения и устройств с низким пусковым током.

Селективность автоматических выключателей.

Несомненно, при выборе устройства автоматического отключения важно уделить внимание такому параметру, как селективность. Под селективностью подразумевается такое техническое решение, при котором в случае неисправности отключается непосредственно неисправная линия, а не к примеру групповая линия. Как правило, селективность реализуется двумя способами:

Как правило, селективность реализуется двумя способами:

Выбор номинального тока автоматического выключателя;
выбор характеристики автоматического выключателя;

Характеристики автоматических выключателей.

Для групповых линий следует выбирать автоматы с характеристикой С и с большим номинальным током (расчётным током в групповой линии). Для питающей линии одной нагрузки следует выбирать автоматы с характеристиками B и С, при этом если нагрузка имеет низкий пусковой ток, то следует выбрать устройство с характеристикой B.

Выбор автоматического выключателя. Полюсы автоматов.

Как известно, в зависимости от напряжения в сети, для защиты устройств и питающих кабелей могут использоваться следующие автоматические выключатели:

Для сети 230 В:

Однополюсные;
двухполюсные.

Для сети 400 В (380В):

Трёхполюсные;
четырёхполюсные.

Выбор автоматических выключателей по количеству полюсов.

С одной стороны, однополюсные и трёхполюсные автоматы коммутируют фазные проводники. С другой стороны, двухполюсные и четырёхполюсные автоматические выключатели помимо фазных проводников, коммутируют также и нулевые проводники.

Выбор автоматического выключателя. Производители автоматов.

Выбор автоматического выключателя по производителю.

Бесспорно, многие задаются вопросом, какой марки автоматический выключатель выбрать? Во-первых, следует определится с сегментном и имеющимся бюджетом. К примеру, ведущими игроками в премиум сегменте являются следующие производители:

ABB — устройства шведско-швейцарской компании. Как известно, на текущий момент являются лидером по качеству, надёжности и соответственно по дороговизне автоматических устройств;
Legrand (Франция) — устройства во многом схожи с ABB по качеству и цене, — надёжные автоматические выключатели;
Schneider Electric (Франция) — отличные устройства, которые хорошо себя зарекомендовали на рынке стран СНГ.

А вот автоматические выключатели среднего ценового сегмента:

Moeller (Eaton) — немецкий бренд. Безусловно, качественные автоматические выключатели по приемлемой стоимости;
Siemens — немецкий бренд. Выпускает также качественную автоматику, которая немногим уступает ABB, Legrand и Schneider Electric.

В частности, автоматы бюджетного сегмента представлены в большом количестве, в эту категорию попадает много устройств от китайских производителей. Одним словом, можно выделить несколько «более или менее» вменяемых брендов: КЭАЗ, DEKraft , IEK. Однако, мы бы Вам рекомендовали использовать автоматические выключатели из премиум сегмента или среднего ценового сегмента.

Мы в TELEGRAM;
Мы в Instagram;
Мы на YouTube;

Типы устройств защиты

В системах защиты для разных целей используются устройства различных типов.

Автоматические выключатели

Это приборы, предназначенные для автоматического отключения потребителей при аварийных ситуациях, сопровождающихся превышением тока свыше определённого значения. Такие ситуации возникают при превышении нагрузки или коротком замыкании.

Могут использоваться в качестве выключателей. Заменяют собой рубильник и предохранители с плавкими вставками. Включение и отключение осуществляется вручную или дистанционно, при помощи встроенного механизма.

УЗО и дифференциальные автоматы

Нарушение изоляции и прикосновение человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением, может привести к поражению электрическим током. Для предотвращения таких ситуаций используется УЗО или дифференциальный автомат.

Работают эти устройства по принципу сравнения токов, проходящих по всем проводам линии. В нормальных условиях сумма равна “0”, а при пробое изоляции на заземлённый корпус или попадании человека под напряжение появляется утечка, и равенство токов в проводах нарушается. Это приводит к срабатыванию защиты.

Реле напряжения

Электроаппаратура рассчитана на определённое напряжение сети. Выход этих параметров за допустимые пределы приводит к поломке оборудования. Для защиты потребителей используется реле напряжения.

В этих приборах находится электронная схема и реле. При выходе параметров сети за допустимые пределы схема отключает реле и повторно включает его через определённое заранее заданное время при возврате напряжения к допустимым значениям.

Виды и типы автоматических выключателей

Все наши электрические сети и цепи, а также бытовые электроприборы и электрооборудование надежно защищены автоматическими выключателями. Их главная задача — это в нужный момент обесточить электрическую цепь, т.е. отключить подачу электрического тока. Автомат (АВ) срабатывает, т.е. отключается, в случаях короткого замыкания и перегрузки в сети (нагрев проводов). Для различных электрических цепей существуют и различные виды и типы автоматических выключателей .

Виды автоматических выключателей (АВ)

• Все автоматы можно разделить на выключатели переменного тока, постоянного тока и универсальные, работающие при любом электрическом токе в сети.

• По своей конструкции АВ бывают: воздушные, модульные, а также в литом корпусе.

• Автоматические выключатели подразделяются по показателю номинального тока.

• Также еще одно различие — это номинальное напряжение. В большинстве случаев АВ работают в сетях с напряжением 220 или 380 Вольт.

• Электрические автоматы бывают токоограничивающие и нетокоограничивающие. Токоограничивающий автоматический выключатель — это выключатель с чрезвычайно малым временем отключения, в течение которого ток короткого замыкания не успевает достичь своего максимального значения.

• Все модели электровыключателей классифицируются по количеству полюсов. Они делятся на однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные автоматы.

• АВ подразделяются по виду расцепителей — максимальный расцепитель тока, независимый расцепитель, минимальный или нулевой расцепитель напряжения.

• По скорости срабатывания. Выделяют быстродействующие, нормальные и селективные автоматы. Бывают с выдержкой времени, без нее, независимой или обратно зависимой от тока выдержкой времени срабатывания. Характеристики могут сочетаться.

• Отличаются АВ и по степени защиты от окружающей среды — IP, механических воздействий, токопроводимости материала. По виду привода — ручной, двигатель, пружина.

• Также автоматы различают по наличию свободных контактов и способу присоединения проводников.

Типы автоматических выключателей

Что означает тип электрического автомата? Автоматические выключатели содержат внутри себя два вида размыкателей – тепловой и магнитный.

Магнитный быстродействующий размыкатель предназначен для защиты при коротком замыкании. Срабатывание размыкателя может происходить за время от 0,005 до нескольких секунд.

Тепловой размыкатель значительно медленнее, предназначен для защиты от перегрузки. Работает с помощью биметаллической пластины, нагревающейся при перегрузке цепи. Время срабатывания от нескольких секунд до минут.

Совместная характеристика срабатывания зависит от вида подключаемой нагрузки.

Существует несколько типов отключения АВ. Их еще называют — типы время-токовых характеристик отключения. Они обозначаются так — A, B, C, D, K, Z.

• A – применяется для размыкания цепей с большой длинной электропроводки, служит хорошей защитой для полупроводниковых устройств. Срабатывают при 2-3 номинальных токах.

• B – для осветительной сети общего назначения. Срабатывают при 3-5 номинальных токах.

• C – осветительные цепи, электроустановки с умеренными пусковыми токами. Это могут быть двигатели, трансформаторы. Перегрузочная способность магнитного размыкателя выше, чем у выключателей типа B. Срабатывают при 5-10 номинальных токах.

• D – применяются в цепях с активно-индуктивной нагрузкой. Для электродвигателей с большими пусковыми токами, например. При 10-20 номинальных токах.

• K – индуктивные нагрузки.

• Z – для электронных устройств.

Данные о срабатывании выключателей типов K, Z лучше смотреть в таблицах конкретно по каждому производителю.

Количество полюсов

Как уже было сказано, автомат защиты сети имеет полюса – от одного до четырех.

Подобрать для цепи устройство по их числу совсем несложно, достаточно лишь знать, где используются различные типы АВ:

Однополюсники устанавливают для защиты линий, в которые включены розетки и осветительные приборы. Они монтируются на фазный провод, не захватывая нулевого.
Двухполюсник нужно включать в цепь, к которой подсоединена бытовая техника с достаточно высокой мощностью (бойлеры, стиральные машинки, электрические плиты).
Трехполюсники монтируются в сетях полупромышленного масшатаба, к которым могут подключаться такие устройства, как скважинные насосы или оборудование автомастерской.
Четырехполюсные АВ позволяют защитить от КЗ и перегрузок электропроводку с четырьмя кабелями.

Применение автоматов различной полюсности – на следующем видео:

Виды и типы автоматических выключателей

Виды автоматических выключателей (АВ)

• По своей конструкции АВ бывают: воздушные, модульные, а также в литом корпусе.

• Автоматические выключатели подразделяются по показателю номинального тока.

• Также автоматы различают по наличию свободных контактов и способу присоединения проводников.

Типы автоматических выключателей

Совместная характеристика срабатывания зависит от вида подключаемой нагрузки.

• B – для осветительной сети общего назначения. Срабатывают при 3-5 номинальных токах.

• K – индуктивные нагрузки.

• Z – для электронных устройств.

Данные о срабатывании выключателей типов K, Z лучше смотреть в таблицах конкретно по каждому производителю.

Трехполюсные и четырехполюсные ВА

Дифференциальный автомат надежная защита электрических цепей и человека

Устройства этого типа устанавливаются в силовых питающих сетях 380 Вольт и позволяют одновременно переключать сразу все фазы. В их конструкции могут быть предусмотрены специальные дугогасящие камеры, обеспечивающие коммутацию больших по величине нагрузок (значительных токов). На расположенном ниже рисунке приведены внешний вид и схемное изображение этого устройства.

Автомат вводный трехполюсный

При его графическом изображении используются регламентируемые действующими стандартами правила обозначения и маркировки подводящих проводов, состоящие в следующем:

Согласно этим установлениям, фазные жилы обозначаются как A, B и C, а также различаются по цвету защитой оболочки (изоляции);
Набор цветовых гамм может быть произвольным, но чаще всего используются красный (коричневый), зеленый и желтый цвета;
При включении на вводе на объект (в частный дом или в гаражную мастерскую, например) такого автомата нулевой провод в синей изоляции проводится мимо него и подсоединяется сразу к соответствующей клемме электросчетчика.

При необходимости коммутировать все четыре жилы подводящего 380 Вольт кабеля потребуется установить 4-х полюсной автоматический выключатель, используемый на вводе в данный объект. Этот вариант подключения ВА обеспечивает дополнительную защиту обслуживаемой сети по нулевому проводу.

Типовой автомат защиты обычно рассчитывается на номинальные коммутируемые токи порядка 63-100 Ампер (их точное значение зависит от величины подключаемой к данной сети нагрузки).

Для правильного расчета этого значения необходимо проинспектировать все имеющиеся на объекте трехфазные агрегаты (электродвигатели, насосы и т. п.), с учетом потребляемой ими активной и реактивной мощности. После этого останется определиться с токами, протекающими по их цепям в предельных рабочих режимах, а затем просуммировать получившиеся результаты.

В заключительной части обзора отметим, что в случае увеличения потребляемой данным объектом мощности выше установленной нормы (15 кВт) потребуются специальное разрешение и дополнительная оплата. После его получения от соответствующих инстанций можно будет ставить вводный автомат с требуемым номиналом.

Номинальное (максимальное) напряжение автомата

Обычно на автомате имеется надпись, указывающая номинальное напряжение сети,для которой он предназначен. На однополюсных автоматах обычно указывается фазное и линейное напряжения примерно так: 230/400V~ , это означает, что основное назначение автомата в цепях с номинальным фазным напряжением 220-230В, соответственно линейным 380-400В. Конечно, автомат способен разомкнуть цепь при любых перенапряжениях в этих сетях, предусмотренных ГОСТ 32144-2013. При напряжениях ниже номинального автоматы работают нормально, т.е. автомат, на котором указано напряжение 400В, будет без проблем работать в цепях напряжением 110 или 12 Вольт. Как показала практика, автоматические выключатели, предназначенные для сетей переменного напряжения, нормально работают в цепях постоянного напряжения, причем ток и характеристики срабатывания будут при этом не сильно отличаться.

Как выбрать автоматический выключатель

Мы рассмотрели популярных производителей электроавтоматов, а теперь пришло время разобраться, как же правильно выбрать подходящий именно для вас вариант. Большинство неопытных покупателей считают, что нужно просто купить прибор, рассчитанный на высокое напряжение номинального тока, и дело с концом. Однако это — самая грубая ошибка, какую только можно допустить. Дело в том, что при наличии перегрузки в электроцепи при использовании такого оборудования ее разрыва просто не произойдет, так как устройство рассчитано на совершенно другие значения номинального тока. Размыкание цепи случится только при наличии короткого замыкания, а при условии выше может произойти возгорание, и все закончится плачевно.

Точно так же нельзя брать и устройство, рассчитанное на слишком малую мощность. При наличии такого оборудования будут постоянно происходить внезапные отключения при работе с несколькими бытовыми электроприборами — потребителями тока. Это, в свою очередь, приведет к быстрому выходу автомата из строя.

Маркировка электроавтоматов

Словом, чтобы не допустить ошибки, нужно учитывать определенные аспекты при выборе автомата. Выбирать его рекомендуют, ориентируясь на сечение проводов. А последний параметр определяется в зависимости от мощности всех устройств, которые будут использоваться в квартире.

Итак, что оцениваем?

Подборка автомата по мощности

Уровень нагрузки (предположительно). Зависит от мощности используемых приборов и связан с сечением провода. При суммарной нагрузке 5 кВт нужно выбирать показатель на 25 А.
Сечение проводов. Варьируется в пределах 1,5-35 квадратных мм. Для самых тонких проводов нужен автомат с показателем не менее 10 А, а для 35 — не менее 80 А. Сечение проводки легко определить по специальной маркировке на проводе с оплеткой либо замерив диаметр зачищенного провода без защитной оболочки.
Число жил. Если внутри провода их несколько, то номинальные значения устройства будут теми же, что и при использовании провода с одной жилой, однако конструкция самого электроавтомата будет другой — нужно брать тот, где есть возможность подключить несколько контактов.
Условия эксплуатации. Да, они тоже имеют значение, так как даже при одинаковом сечении провода, но разных условиях его прокладки номинал срабатывания прибора будет отличаться. Для кабеля с минимальным сечением 1,5 мм квадратных, который находится внутри стены, подойдет автомат на 10 А. А если такой же кабель находится в пластиковом коробе, то для него подойдет автомат на 16 А.
Скорость реагирования на повышение мощности. В квартире нужно использовать автоматы класса В, которые отключаются моментально. В коттедже можно поставить прибор класса С, который среагирует чуть позже. А в мастерских и гаражах лучше использовать автоматы с маркировкой D.

И, конечно, значение имеет и производитель. Лучше купить чуть более дорогое устройство, но от надежного бренда, чем дешевое, но неясно, насколько долго оно прослужит и насколько оно безопасно, так как информации о бренде просто нет.

Общие сведения.

Автоматический выключатель, или, говоря проще, автомат – это электротехническое устройство, знакомое практически всем. Все знают, что автомат отключает сеть при возникновении в ней каких-то проблем. Если не мудрить, то эти проблемы – слишком большой электрический ток. Чрезмерный электрический ток опасен выходом всех проводников и бытовой электротехники из строя, возможным перегревом, возгоранием и, соответственно, пожаром. Поэтому защита от высоких токов – это классика электрических схем, и существовала она еще на заре электрификации.

У любого аппарата максимально-токовой защиты есть две важных задачи:

При этом высокие токи можно поделить на две категории:

Кому-то, может быть, это покажется странным, но именно со сверхтоками короткого замыкания все обстоит предельно просто. Современные электромагнитные расцепители без труда и совершенно безошибочно определяют КЗ и отключают нагрузку за доли секунды, не допуская даже малейшего повреждения проводников и аппаратуры.

С токами перегрузки все сложнее. Такой ток ненамного отличается от номинального, в течение какого-то времени он может протекать по цепи совершенно без последствий. Поэтому нет необходимости отключать такой ток мгновенно, тем более что он мог и возникнуть очень кратковременно. Ситуация отягощается тем, что каждая сеть имеет свой предельный ток перегрузки. И даже не один.

Есть целый ряд токов, для каждого из которых теоретически можно определить свое максимальное время отключения сети, составляющее от нескольких секунд до десятков минут. Но и ложные срабатывания тоже необходимо исключить: если ток для сети безвреден, то отключение не должно происходить ни через минуту, ни через час – вообще никогда.

Получается, что уставку срабатывания защиты от перегрузок необходимо регулировать под конкретную нагрузку, изменять ее диапазоны. И, разумеется, перед установкой аппарата защиты от перегрузок его необходимо прогружать и проверять.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя.

На рисунке ниже представлено устройство автоматического выключателя с комбинированным расцепителем, т.е. имеющий и электромагнитный и тепловой расцепитель.

1 — корпус;
2,3 — нижняя и верхняя винтовые клеммы для подключения провода;
4 — неподвижный контакт;
5 — подвижный контакт;
6 — дугогасительная камера;
7 — гибкий проводник (применяется для соединения подвижных частей автоматического выключателя);
8 — механизм взвода и расцепления
9 — катушка электромагнитного расцепителя;
10 — рычаг управления;
11 — тепловой расцепитель (биметаллическая пластина);
12 — регулировочный винт;

Синими стрелками на рисунке показано направление протекания тока через автоматический выключатель.

Основными элементами автоматического выключателя являются электромагнитный и тепловой расцепители:

Электромагнитный расцепитель обеспечивает защиту электрической цепи от токов короткого замыкания. Он представляет из себя катушку с находящимся в ее центре сердечником который установлен на специальной пружине, ток в нормальном режиме работы проходя по катушке согласно закону электромагнитной индукции создает электромагнитное поле которое притягивает сердечник внутрь катушки, однако силы этого электромагнитного поля не хватает что бы преодолеть сопротивление пружины на которой установлен сердечник.

При коротком замыкании ток в электрической цепи мгновенно возрастает до величины в несколько раз превышающей номинальный ток автоматического выключателя, этот ток короткого замыкания проходя по катушке электромагнитного расцепителя увеличивает электромагнитное поле воздействующее на сердечник до такой величины, что его силы втягивания хватает на то что бы преодолеть сопротивление пружины, перемещаясь внутрь катушки сердечник размыкает подвижный контакт автоматического выключателя обесточивая цепь:

При коротком замыкании (т.е. при мгновенном возрастании тока в несколько раз) электромагнитный расцепитель отключает электрическую цепь за доли секунды.

Тепловой расцепитель обеспечивает защиту электрической цепи от токов перегрузки. Перегрузка может возникнуть при включении в сеть электрооборудования общей мощностью превышающей допустимую нагрузку данной сети, что в свою очередь может привести к перегреву проводов разрушению изоляции электропроводки и выходу ее из строя.

Тепловой расцепитель представляет из себя биметаллическую пластину. Биметаллическая пластина — эта пластина спаянная из двух пластин различных металлов (металл «А» и металл «В» на рисунке ниже) имеющих разный коэффициент расширения при нагреве.

При прохождении по биметаллической пластине тока превышающего номинальный ток автоматического выключателя пластина начинает нагреваться, при этом металл «B» имеет больший коэффициент расширения при нагреве, т.е. при нагреве он расширяется быстрее чем металл «A», что приводит к искривлению биметаллической пластины, искривляясь она воздействует на механизм расцепителя, который размыкает подвижный контакт. В простой схеме это выглядит так:

Время срабатывания теплового расцепителя зависит от величины превышения тока электросети номинального тока автомата, чем больше это превышение тем быстрее сработает расцепитель.

Как правило тепловой расцепитель срабатывает при токах в 1,13-1,45 раз превышающих номинальный ток автоматического выключателя, при этом токе превышающем номинальный в 1,45 раза тепловой расцепитель отключит автомат через 45 мин — 1 час.

Время срабатывания автоматических выключателей определяется по их время-токовым характеристикам (ВТХ)

При любом отключении автоматического выключателя под нагрузкой на подвижном контакте образуется электрическая дуга которая оказывает разрушающее воздействие на сам контакт, причем чем выше отключаемый ток, тем мощнее электрическая дуга и тем большее ее разрушающее воздействие. Для сведения к минимуму ущерба от электрической дуги в автоматическом выключателе она направляется в дугогасительную камеру, которая состоит из отдельных, параллельно установленных пластин, попадая между этих пластин электрическая дуга дробится и затухает.

Какой автоматический выключатель выбрать для дома

Если вы затрудняетесь с выбором подходящего автомата, то рекомендуем воспользоваться следующими советами:

Если вам нужен выключатель для промышленного цеха, то он должен обладать классом TM-D, иметь 3-4 полюса и номинальный ток в пределах 60-100 А. При этом рекомендуется приобрести модель с максимальной отключающей способностью, поскольку на таких предприятиях может произойти сильное перенапряжение. Способ установки должен быть силовым. Для офисных нужд подойдут модели с обычным показателем мощности класса С. Поскольку офисное помещение подразумевает множество комнат, рекомендуется организовать несколько линий, то есть купить четырехполюсное устройство. Показатель номинального тока должен быть в пределах от 30 до 40 Ампер. Отключающая способность — 10-12 кА

Обратите внимание на наличие серебряного покрытия на контактах в корпусе. Если вы хотите купить модель для отдельного подключения кухни, то она должна обладать следующими характеристиками: номинальный ток — 25 А, класс С, отключающая способность 5-6 кА, модульный однополюсный выключатель

Чтобы наиболее компактно разместить агрегат в электрическом щитке, рекомендуется покупать варианты, у которых клемма расположена на лицевой стороне корпуса. Для уличного освещения подойдут 16 Ампер, 4,5 кА, 220-230 В и модульный тип с одним полюсом. Класс B. Если нужен выключатель в гараж, то номинальный ток должен составлять 25 А. Напряжение от 200 до 400 В. Обратите внимание на наличие серебряного покрытия на контактах в корпусе. Отключающая способность не ниже 10 кА. Однако это зависит от количества электрического оборудования в гараже. Чтобы организовать общий ввод в дом рекомендуется покупать устройства класса С модульного типа с одним полюсом. Номинальный ток при этом должен составлять 40 А, напряжение 220 В, а отключающая способность в пределах 6 кА.