От чего защищает автоматический выключатель

Все ставят автоматические выключатели, а зачем? Чтобы они защитили квартиру от пожара, чтобы сохранили жизнь человека, чтобы защитили электрооборудование, чтобы защитили проводку — думают многие. Отчасти правильно думают, а отчасти нет. Давайте ниже разберемся.

От чего защищает автоматический выключатель, то есть когда он срабатывает? Это в двух случаях:

1. Первое это при коротком замыкании, когда фаза с нулем коснутся друг друга. Например, когда кусачками кусаете провод под напряжением или щупами мультиметра лезете в розетку, чтобы ток померить (этого делать нельзя, но неоднократно был этому свидетелем).
2. Второй случай это от перегрузки, т.е. когда через автомат протекает повышенный ток в случае включения в розетки большого количества электроприборов и в нем срабатывает тепловая защита.

От чего защищает автоматический выключатель?

Смотрите, при коротком замыкании ток возрастает мгновенно в сотни раз и поэтому автомат отрабатывает за сотые доли секунды. За это отвечает в нем электромагнитный расцепитель. Но вот если нагрузить линию током, немного превышающим номинал автомата, то он сразу не сработает. В нем будет греться биметалическая пластина, которая изгибается в зависимости от температуры, и когда достигается критическое состояние, то она заставляет автомат сработать. Чем выше ток, тем быстрее будет греться биметалическая пластина и, соответственно, сработает автоматический выключатель.

Например, если через автомат, рассчитанный на 10А, будет протекать ток 14 ампер, то он сработает ориентировочно через 40 секунд. А если через него пустить ток в 25А, то он сработает через 5 секунд. Все эти цифры получаются из графиков кривых время-токовых характеристик автоматических выключателей.

Это своеобразная временная задержка на срабатывание. Она сделана для того, чтобы исключить срабатывание автоматических выключателей от пусковых токов. Например, во время запуска электродвигателя пусковой ток может превышать рабочий ток в 2 раза. Он кратковременный и биметалическая пластина в автомате за это время не успевает нагреться и обесточить линию. Также за это время изоляция на проводах не успевает перегреться и расплавиться. Но если произойдет какой-то сбой в оборудовании, и повышенный ток будет протекать постоянно, то биметаллическая пластина нагреется и заставит сработать автомат, таким образом, защитит провода от перегрева. Разобрались с этим?

Вот, например, на фото ниже в одном офисе в две розетки включены сто вилок. И потом они удивляются, почему это у них постоянно электричество кончается. Хорошо что здесь сечение проводов и номинал автоматического выключателя правильно рассчитаны.

Теперь делаем выводы. Происходит короткое замыкание и автоматический выключатель срабатывает. Таким образом, он защитил вашу проводку от перегрева, нарушения изоляции жил и соответственно от пожара. Для разрушения изоляции нужно какое-то время, которое автомат не дает. Пока он срабатывает от огромного тока, то ток кстати тоже успевает протечь через ваше электрооборудование и с большим удовольствием выводит его из строя. Помню раньше в советское время такое было массово. В многоэтажном доме, а то и в целом районе от КЗ у людей сгорали работающие телевизоры, холодильники и т.д. У всех и пробки стояли, и выбивало их, но увы телевизор потом несли в ремонт. У меня так знаменитое «Денди» сгорело :-)))

Вот одно фото из моего архива рабочих будней. Задумайтесь стоит ли пренебрегать дома электрикой?

Идем дальше. Теперь человек нечаянно дотронулся до оголенного провода. Утечка тока произошла через него, а автомат не сработал. Бывало такое? Вы пытались повесить люстру или отремонтировать розетку, а Вас немного пощекотало. Ладно если рука человека мгновенно отдернулась и он отделался легким испугом и потом с улыбкой на лице будет байки травить товарищам, как лампочку в люстре менял, а его в это время… Здесь вас может защитить от утечки тока на корпус электрооборудования или при прикосновении человека только УЗО (устройство защитного отключения) или дифференциальный автоматический выключатель, которые сегодня нынче в моде.

Вот и получается, что защищает автоматический выключатель только электропроводку, от ее перегрева и возгорания, конечно если автоматический выключатель выбран правильно.

Не забываем улыбаться:

Заходит мужик к соседу и видит, что тот стоит со сковородкой в руке, жарит яичницу, только как-то странно это делает. Он с одной электроплитки перекладывает на вторую, со второй на третью, а потом опять на первую.
Мужик:
— Ты чего делаешь?
— Да у меня провод со светофора проведен.

А вот если автоматический выключатель («автомат») или УЗО неожиданно вышло из строя, его иногда приходится покупать самим. Тут и возникает логичный, но некорректный вопрос: что лучше? Или: «не лучше ли вместо автомата купить УЗО?»

Узнав, что это вещи совершенно разные, владельцы квартир иногда проявляют любопытство, задавая следующий вопрос: «Чем они тогда отличаются?»

В самом деле — чем? Внешне-то очень похожи! Действительно. И не только внешне. Еще то и другое — устройства защиты. Просто разные и выполняющие разные функции.

Автоматический выключатель защищает проводку от:

 — превышений тока (перегрузки);
 — коротких замыканий.

И все. В ряде случаев защитит и человека, но вообще-то он для этого не предназначен.

А вот с УЗО все наоборот. Устройство защитного отключения не предназначено для защиты самой электрической сети. Хотя может и сработать, в зависимости от ситуации и конкретной неисправности.

Основная же функция УЗО — защита человека от поражения током.

Главным образом, такая опасность возникает в случае пробоев изоляции в самом электроприборе. Это возможно при естественном износе или производственном дефекте (да-да, выходит из строя даже самая «лучшая», то есть разрекламированная, техника!), или при попадании внутрь влаги.

При этом напряжение оказывается на металлическом корпусе (либо на металлических элементах пластикового корпуса) электроприбора. Тогда, при касании корпуса и одновременном прикосновении к соседним заземленным элементам, через человека потечет ток. Что именно может стать заземлителем? Классический пример — водопроводные трубы. Еще? Заземленный корпус другого устройства — допустим, системного блока.

Если корпус самого аварийного прибора заземлен, этот ток (так называемый «ток утечки») возникнет сразу при пробое изоляции. При значительном повреждении изоляции ток утечки окажется велик, что может привести к короткому замыканию (только если корпус заземлен!). Соответственно, должен сработать автомат. Точнее, может сработать при наличии заземления, поскольку автоматы вообще-то не предназначены для обнаружения токов утечки. На это можно надеяться, но не стоит полагаться.

И даже когда электроприбор заземлен, автоматический выключатель может среагировать — но сразу. Автомат срабатывает при много большем токе, чем требуется для поражения человека. «Обязанность» автоматов — защищать проводку!

Зато на ток утечки реагирует устройство защитного отключения, УЗО. УЗО не предназначено для защиты проводки от перегрузок или замыканий.

Поэтому не пытайтесь заменить одно устройство другим. Эти устройства используются не «одно либо другое», а парой. В этом случае обеспечивается комплексная защита электропроводки и человека.

И не путайте автомат и так называемый дифференциальный автомат. Дифавтомат — еще один тип устройств! Вот дифавтоматы как раз и есть устройства «два в одном», объединяющие свойства обычного автомата и УЗО.

Современная проводка становится все более сложной, и, бывшие раньше простыми, электрические щитки квартир напоминают щиты автоматики. Большую часть щитов занимают автоматические выключатели. Но зачем ставить такое количество автоматов, а не использовать один, как в старые добрые времена?

Вот тут нужно для начала понять, какую роль играет автоматический выключатель, и что же он защищает. 

Итак, любой автомат защищает прежде всего линию после себя. То есть правильно выбранный автомат не позволит проводке загореться или даже просто повредиться изоляции от перегрева. Вот теперь можно рассмотреть связь автомата с сечением отходящего кабеля. Возьмем самые распространенные сечения кабеля в бытовой проводке: 1.5 и 2.5 мм^2. Для них максимальная длительная нагрузка будет соответственно 18 и 25 А при прокладке в стене не в пучках. Но, зная что параметры кабелей не всегда соответствует написанному, и что кабель может идти по 2-3 рядом, будем считать максимально допустимым ток для 1.5 мм^2 — 10А и для 2.5 мм^2 — 16А. Т.е. устанавливая на эти кабели соответствующие автоматы, мы гарантированно защищаем их от повреждения при перегрузке или коротком замыкании. Далее мы увидим, зачем закладывать такой запас.

Но, это еще не все. Наверняка многие наблюдали картину, что при коротком замыкании вышибает не только автомат, защищающий эту линию, но и стоящий перед этим автоматом. Неприятная ситуация. Например, вы играете в свою любимую игрушку, на кухне коротит чайник, вышибает кухонный автомат вместе с вводным, вырубается комп. И хотелось бы, чтобы этого не происходило. 

Для этого необходимо обратить свое внимание на характеристику автомата. Что это такое, и с чем ее едят? Любой автомат не отключает нагрузку при небольшом превышении номинального тока сразу. Т.к. в автомате есть два механизма отключения — тепловой и электромагнитный расцепитель. Тепловой представляет собой биметаллическую пластину, которая реагирует на небольшие превышения тока и, по прошествии определенного времени (зависит от окружающей температуры и тока), разрывает цепь. Электромагнитный же реагирует на сильное превышение тока от номинального. Так вот характеристика автомата — это как-бы его чувствительность, т.е скорость реакции.

Как видно из диаграммы, при токе выше номинального в 3 раза автомат с характеристикой В отключит линию за 0.1 Сек, а с характеристикой С — уже почти через минуту.

И если выбирать автоматы, рассчитывая на максимальный ток через провода, то прежде, чем сработает защита, провод может разогреться до критической температуры и загореться.

Таким образом, варьируя характеристики автоматов, можно добиться их селективности, т.е. не одновременного отключения. На линии ставим с характеристикой В, а на вводе с характеристикой С. В принципе, если энергосбыт выделил вам недостаточно мощности, то можно в качестве вводного автомата поставить автомат с характеристикой D, тем самым можно рассматривать это увеличением мощности на 1 ступень 🙂

Для простоты приведу таблицу времени стабатывания от номинального тока.

Характеристика срабатывания	Тепловое реле		Электромагнитное реле
	Испытательный ток	Время срабатывания	Удерживание	Срабатывание	Время срабатывания
B	1,13*In	> 1час	3*In		> 0,1 с
	1,45*In	< 1час		5*In	< 0,1 с
C	1,13*In	> 1час	5*In		> 0,1 с
	1,45*In	< 1час		10*In	< 0,1 с
D	1,13*In	> 1час	10*In		> 0,1 с
	1,45*In	< 1час		20*In	< 0,1 с

Ну вот в общем то и все. Эта статья не ставила целью описывать работу и устройство автоматов, также как не было желания научить выбирать провода. Я просто постарался объяснить Вам, что стоит за автоматом, и почему не нужно бездумно их ставить со словами чем больше, тем лучше. 

Автоматические выключатели – это устройства, задача которых заключается в защите электрической линии от повреждения под воздействием тока большой величины. Это могут быть как сверхтоки короткого замыкания, так и просто мощный поток электронов, в течение достаточно длительного времени проходящий по кабелю и вызывающий его перегрев с дальнейшим оплавлением изоляции. Автомат защиты в этом случае предотвращает негативные последствия, отключая подачу тока в цепь. В дальнейшем, когда ситуация придет в норму, аппарат можно вновь включить вручную.

Функции автоматического выключателя

Защитные устройства предназначены для выполнения следующих основных задач:

• Коммутация электроцепи (возможность отключения защищаемого участка при возникновении неполадок с питанием).
• Обесточивание вверенной цепи при возникновении в ней токов КЗ.
• Защита линии от перегрузок при прохождении сквозь аппарат тока чрезмерной величины (такое бывает, когда суммарная мощность приборов превышает максимально допустимую).

Говоря кратко, АВ одновременно осуществляют защитную и управляющую функцию.

Основные типы выключателей

Существует три основных вида АВ, отличающихся друг от друга по конструктивному исполнению и предназначенные для работы с нагрузками разной величины:

• Модульный. Он получил свое название из-за стандартной ширины, кратной 1,75 см. Рассчитан на токи небольшой величины и устанавливается в сетях бытового электроснабжения, для дома или квартиры. Как правило, это однополюсный автомат или двухполюсный.
• Литой. Называется так из-за литого корпуса. Может выдерживать до 1000 Ампер и используется преимущественно в промышленных сетях.
• Воздушные. Предназначен для работы с токами величиной до 6300 Ампер. Чаще всего это трехполюсный автомат, однако сейчас выпускают аппараты этого типа и с четырьмя полюсами.

Автомат защитный однофазный представляет собой автоматический выключатель, который наиболее распространен в бытовых сетях. Он бывает 1- и 2-х полюсным. В первом случае к аппарату подключается только фазная жила, а во втором – еще и нулевая.

Кроме перечисленных видов, существуют также устройства защитного отключения, обозначаемые аббревиатурой УЗО, и дифференциальные автоматы.

Первые нельзя считать полноценными АВ, их задача заключается не в защите цепи и включенных в нее приборов, а в предотвращении удара электрическим током при касании человеком открытого участка. Дифференциальный защитный автомат представляет собой объединенные в одном устройстве АВ и УЗО.

Как устроены автоматы защиты?

Рассмотрим подробно устройство автоматического выключателя. Корпус автомата выполнен из диэлектрического материала. Он состоит из двух частей, которые соединены между собой заклепками. Если необходимо разобрать корпусную часть, заклепки высверливаются, и открывается доступ к внутренним элементам защитного автомата. К ним относятся:

• Винтовые клеммы.
• Гибкие проводники.
• Рукоятка управления.
• Подвижный и неподвижный контакт.
• Электромагнитный расцепитель, представляющий собой соленоид с сердечником.
• Тепловой расцепитель, в состав которого входит биметаллическая пластина и регулировочный винт.
• Газоотводное отверстие.
• Дугогасительная камера.

С задней стороны автоматический защитный предохранитель оборудован специальным фиксатором, с помощью которого он крепится на DIN-рейке.

Последняя представляет собой рейку из металла, имеющую ширину 3,5 см, на которую крепятся модульные устройства, а также некоторые виды электрических счетчиков. Чтобы присоединить автомат к рейке, корпус защитного устройства следует завести за ее верхнюю часть, после чего защелкнуть фиксатор, надавив на нижнюю часть аппарата. Снять автомат защиты с DIN-рейки можно, подцепив защелку снизу.

Фиксатор модульного выключателя может быть очень тугим. Чтобы прикрепить такое устройство к DIN-рейке, нужно заранее подцепить защелку снизу и завести защитное устройство на место крепежа, после чего отпустить фиксирующий элемент.

Можно сделать проще – при защелкивании фиксатора сильно нажать на его нижнюю часть отверткой.

Наглядно, зачем нужен автоматический выключатель, на видео:

Принцип действия автоматического выключателя

Теперь разберемся, как работает автомат защиты сети. Подключение его осуществляется подъемом вверх рукоятки управления. Чтобы отключить АВ от сети, рычаг опускают вниз.

Когда автомат защитный электрический функционирует в обычном режиме, то электрический ток при поднятой вверх рукоятке управления поступает к аппарату через подсоединенный к верхней клемме кабель питания. Поток электронов идет к неподвижному контакту, а от него – к подвижному.

Затем по гибкому проводнику ток поступает на соленоид электромагнитного расцепителя. С него по второму гибкому проводнику электричество идет к биметаллической пластине, входящей в тепловой расцепитель. Пройдя по пластине, поток электронов через нижнюю клемму уходит в подключенную сеть.

Особенности работы теплового расцепителя

При превышении током цепи, в которой установлен автомат защиты, номинала устройства возникает перегрузка. Поток электронов высокой мощности, проходя через биметаллическую пластину, оказывает на нее термическое воздействие, делая более мягкой и заставляя выгнуться в сторону отключающего элемента. При вступлении последнего в контакт с пластиной происходит срабатывание автомата, и подача тока в цепь прекращается. Таким образом, тепловая защита позволяет не допустить чрезмерного нагревания проводника, которое может привести к расплавлению изоляционного слоя и выходу проводки из строя.

Нагревание биметаллической пластины до такой степени, чтобы она изогнулась и вызвала срабатывание АВ, происходит в течение определенного времени. Оно зависит от того, насколько величина тока превышает номинал автомата, и может занять как несколько секунд, так и час.

Срабатывание теплового расцепителя происходит в случае превышения током цепи номинала автомата как минимум на 13%. После остывания биметаллической пластины и нормализации величины текущего тока защитное устройство можно будет снова включить.

Существует еще один параметр, способный повлиять на срабатывание АВ под воздействием теплового расцепителя – это температура окружающей среды.

Если воздух в помещении, где установлен аппарат, имеет высокую температуру, то пластина нагреется до отключающего предела быстрее, чем обычно, и может сработать даже при незначительном возрастании тока. И наоборот, если в доме холодно, нагревание пластинки будет происходить медленнее, и время до отключения цепи увеличится.

Срабатывание теплового расцепителя, как было сказано, требует определенного времени, в течение которого ток цепи может прийти в норму. Тогда перегрузка исчезнет, и отключения устройства не произойдет. Если же величина электротока не снижается, автомат обесточивает цепь, предотвращая оплавление изоляционного слоя и не допуская возгорания кабеля.

Причиной перегрузки чаще всего становится включение в цепь устройств, суммарная мощность которых превышает расчетную для конкретно взятой линии.

Нюансы электромагнитной защиты

Электромагнитный расцепитель предназначен для защиты сети от короткого замыкания и по принципу работы отличается от теплового. Под действием сверхтоков КЗ в соленоиде возникает мощное магнитное поле. Оно сдвигает в сторону сердечник катушки, который размыкает силовые контакты защитного устройства, воздействуя на механизм расцепителя. Питание линии прекращается, благодаря чему исчезает опасность возгорания проводки, а также разрушения замкнувшей установки и автоматического выключателя.

Поскольку в случае КЗ в цепи происходит мгновенное возрастание тока до величины, способной за короткое время привести к тяжелым последствия, срабатывание автомата под воздействием электромагнитного расцепителя происходит за сотые доли секунды. Правда, при этом ток должен превысить номинал АВ в 3 и более раза.

Наглядно про автоматические выключатели на видео:

Дугогасительная камера

Когда контакты цепи, через которую протекает электрический ток, размыкаются, между ними возникает электрическая дуга, мощность которой прямо пропорциональна величине сетевого тока. Она оказывает на контакты разрушающее воздействие, поэтому для их защиты в состав устройства входит дугогасительная камера, представляющая собой набор пластинок, установленных параллельно друг другу.

При контакте с пластинами происходит дробление дуги, в результате чего снижается ее температура и происходит затухание. Газы, возникшие при появлении дуги, через специальное отверстие удаляются из корпусной части защитного устройства.

Заключение

В этой статье мы рассказали о том, что такое автоматические выключатели, какими бывают эти устройства и по какому принципу они работают. Напоследок скажем, что защитные автоматы не предназначены для установки в сеть в качестве обычных выключателей. Такое использование достаточно быстро приведет к разрушению контактов аппарата.