Автоматический выключатель

Не следует путать с устройством защитного отключения.

Эта статья или раздел описывает ситуацию применительно лишь к одному региону. Вы можете помочь Википедии, добавив информацию для других стран и регионов.

автоматические выключатели советского производства в этажном щите многоквартирного дома

Автоматический выключатель (механический) (МЭС 441-14-20), «автомат» — это механический коммутационный аппарат, способный включать, проводить и отключать токи при нормальном состоянии цепи, а также включать, проводить в течение заданного времени и автоматически отключать токи в указанном аномальном состоянии цепи, таких, как токи короткого замыкания.^[1]

Происхождение

Автомат защиты линии был изобретён американским учёным в 1836 году. Первую конструкцию автоматического выключателя описал Эдисон в 1879 году, в то время как его коммерческая система электроснабжения использовала плавкие предохранители. Конструкция современных автоматических выключателей была запатентована швейцарской компанией Brown, Boveri & Cie в 1924 году.

Роль в электрической цепи

Отличие рубильника от автомата

Автоматические выключатели предназначены для многоразовой защиты электрических установок от перегрузок и коротких замыканий, то есть управляться токами короткого замыкания и перегрузки. Некоторые модели обеспечивают защиту от других аномальных состояний, например, от недопустимого снижения напряжения.

Нередко можно встретить ошибочное использование автомата защиты линии в качестве вводного выключателя нагрузки. Для того, чтобы исключить ошибочное включение при наличии аварии в цепи, автомат имеет механическую защиту (смотри иллюстрацию), разрывающую связь между ручным приводом и контактами (чаще всего роль такой защиты выполняет отсутствие жёсткой фиксации между ручным приводом и контактами) - из-за наличия этой защиты контакты могут не разомкнуться при переводе ручного привода в положение "выключено" и на обслуживаемом участке остаться опасное напряжение. Так же защита от аварий должна осуществляться на протяжении всей линии, а не в конце - по этой причине автомат защиты устанавливается в начале линии, где он будет защищать всю линию целиком по своему прямому назначению.

Главным отличием от плавкого предохранителя является возможность многократного использования.

Устройство

Внутреннее устройство автоматического выключателя ВА47-29 1 2 2 3 4 5 6 7 8 9

Внутреннее устройство OptiDin ВМ63

Автоматический выключатель конструктивно выполнен в диэлектрическом корпусе. Автоматический выключатель, рассчитанный на небольшие токи, часто имеет крепление для монтажа на DIN-рейку. Включение-отключение производится рычажком (1 на рисунке), провода подсоединяются к винтовым клеммам (2). Защелка (9) фиксирует корпус выключателя на DIN-рейке и позволяет при необходимости легко его снять (для этого нужно оттянуть защелку, вставив отвертку в петлю защелки). Коммутацию цепи осуществляют подвижный (3) и неподвижный (4) контакты. Подвижный контакт подпружинен, пружина обеспечивает усилие для быстрого расцепления контактов. Механизм расцепления приводится в действие одним из двух расцепителей: тепловым или магнитным.

• Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину (5), нагреваемую протекающим током. При протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепления. Время срабатывания зависит от тока (времятоковая характеристика) и может изменяться от секунд до часа. Минимальный ток, при котором должен срабатывать^[2] тепловой расцепитель, составляет 1,45 от номинального тока предохранителя. Настройка тока срабатывания производится в процессе изготовления регулировочным винтом (6). В отличие от плавкого предохранителя, автоматический выключатель готов к следующему использованию после остывания пластины.
• Магнитный (мгновенный) расцепитель представляет собой соленоид (7), подвижный сердечник которого также может приводить в действие механизм расцепления. Ток, проходящий через выключатель, течет по обмотке соленоида и вызывает втягивание сердечника при превышении заданного порога. Мгновенный расцепитель, в отличие от теплового, срабатывает очень быстро (доли секунды), но при значительно большем превышении тока: в 2÷10 раз от номинала, в зависимости от типа (автоматические выключатели делятся на типы(классы) B, C и D в зависимости от чувствительности мгновенного расцепителя).

Во время расцепления контактов может возникнуть электрическая дуга, поэтому контакты имеют особую форму и находятся рядом с дугогасительной решёткой (8).

Классификация

ГОСТ

ГОСТ 9098-78 — устанавливает следующую классификацию автоматических выключателей

1. По роду тока главной цепи: постоянного тока; переменного тока; постоянного и переменного тока.

Номинальные токи главных цепей выключателей, предназначенных для работы при температуре окружающего воздуха 40 °C, должны соответствовать ГОСТ 6827. Номинальные токи для главных цепей выключателя выбирают из ряда: 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1 000; 1 600; 2 500; 4 000; 6 300 А. Дополнительно могут выпускаться выключатели на номинальные токи главных цепей выключателей: 1 500; 3 000; 3 200 А.

Номинальные токи максимальных расцепителей тока выключателей, предназначенных для работы при температуре окружающего воздуха 40 °C, должны соответствовать ГОСТ 6827. Допускаются номинальные токи максимальных расцепителей тока: 15; 45; 120; 150; 300; 320; 600; 1 200; 1 500; 3 000; 3 200 А

2. По конструкции: воздушный автоматический выключатель (англ. Air Circuit Breaker, сокращенно АСВ) от 800 А до 6 300 А, выключатель в литом корпусе (англ. МССВ) от 10 А до 2500 А , модульные автоматические выключатели (англ. МСВ) от 0,5 А до 125 А.

3. По числу полюсов главной цепи: однополюсные; двухполюсные; трехполюсные; четырехполюсные.

4. По наличию токоограничения: токоограничивающие; нетокоограничивающие.

5. По видам расцепителей: с максимальным расцепителем тока; с независимым расцепителем; с минимальным или нулевым расцепителем напряжения.

6. По характеристике выдержки времени максимальных расцепителей тока: без выдержки времени; с выдержкой времени, независимой от тока; с выдержкой времени, обратно зависимой от тока; с сочетанием указанных характеристик.

7. По наличию свободных контактов («блок-контактов» для вторичных цепей): с контактами; без контактов.

8. По способу присоединения внешних проводников: с задним присоединением; с передним присоединением; с комбинированным присоединением (верхние зажимы с задним присоединением, а нижние — с передним присоединением или наоборот); с универсальным присоединением (передним и задним).

9. По виду привода: с ручным; с двигательным; с пружинным.

10. По наличию и степени защиты выключателя от воздействия окружающей среды и от соприкосновения с находящимися под напряжением частями выключателя и его движущимися частями, расположенными внутри оболочки в соответствии с требованиями ГОСТ 14255.

Отключение

Отключение может происходить без выдержки времени или с выдержкой. По собственному времени отключения t_с, о (промежуток от момента, когда контролируемый параметр превзошел установленное для него значение, до момента начала расхождения контактов) различают нормальные выключатели (t_с, о = 0,02-1 с), выключатели с выдержкой времени (селективные) и быстродействующие выключатели (t_с, о < 0,005 с).

Нормальные и селективные автоматические выключатели токоограничивающим действием не обладают. Быстродействующие выключатели, так же как предохранители, обладают токоограничивающим действием, так как отключают цепь до того, как ток в ней достигнет значения І_у.

Селективные автоматические выключатели позволяют осуществить селективную защиту сетей путём установки автоматических выключателей с разными выдержками времени: наименьшей у потребителя и ступенчато возрастающей к источнику питания.

Характеристики

Ток мгновенного расцепления

Согласно ГОСТ Р 50345-99, автоматические выключатели делятся на следующие типы (классы) по току мгновенного расцепления:

Диаграмма отключения модульных автоматических выключателей разных производителей (закрашена область токов мгновенного расцепления)

• тип B: свыше 3·I_n до 5·I_n включительно (где I_n — номинальный ток)
• тип C: свыше 5·I_n до 10·I_n включительно
• тип D: свыше 10·I_n до 20·I_n включительно

У европейских производителей классификация может несколько отличаться. В частности, имеется дополнительный тип A (свыше 2·I_n до 3·I_n). У отдельных производителей существуют дополнительные кривые отключения. Например, у АВВ имеются автоматические выключатели с кривыми K (8 - 14·I_n) и Z (2 - 4·I_n), соответствующие стандарту МЭК 60947-2.

Биметаллическая пластина

Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Селективность

В отличии от плавких предохранителей, автомат защиты линии имеет более сложную селективность. Это связано с наличием магнитного расцепителя. Селективности можно достичь следующими способами:

Сторона питания	Сторона потребителя	Описание
Плавкий предохранитель	Автомат	В таком случае время срабатывания плавкого предохранителя больше, чем у автомата, соответственно быстрее сработает автомат защиты.
Автомат с характеристикой E	Автомат с характеристикой B, C или D	В таком случае время срабатывания автомата с характеристикой E больше, чем у автомата с характеристикой B, C или D, соответственно быстрее сработает автомат защиты с характеристикой B, C или D.
Автомат с характеристикой K	Автомат с характеристикой B или C	В таком случае время срабатывания автомата с характеристикой K больше, чем у автомата с характеристикой B или C, соответственно быстрее сработает автомат защиты с характеристикой B или C.
Автомат с характеристикой B, C или D	Автомат с характеристикой B, C или D	Селективность будет достигнута только в одном единственном случае: если ток короткого замыкания на стороне потребителя будет недостаточен для срабатывания магнитного расцепителя на стороне питания. На практике желаемый результат достигается крайне редко, т.к. скорость срабатывания магнитных расцепителей одинакова, а зафиксировать ток короткого замыкания невозможно.
Автомат защиты	Плавкий предохранитель	Возможно только с автоматическими выключателями в литом корпусе, у которых имеется возможность настроить кривую отключения. При использовании модульных автоматов защиты, селективность достигнута не будет.

Варианты исполнения

автомат защиты в литом корпусе

Автоматические выключатели выполняются одно-, двух-, трёх- или четырёхполюсными и имеют следующие конструктивные узлы: главной контактной системы, дугогасительной системы, привода, расцепляющего устройства, расцепителей и вспомогательных контактов.

Контактная система может быть трёхступенчатой (с главными, промежуточными и дугогасительными контактами), двухступенчатой (с главными и дугогасительными контактами) и при использовании металлокерамики одноступенчатой. Дугогасительная система может состоять из камер с узкими щелями или из камер с дугогасительными решётками. Комбинированные дугогасительные устройства — щелевые камеры в сочетании с дугогасительной решеткой применяют для гашения дуги при больших токах.

Для каждого исполнения автоматического выключателя существует предельный ток короткого замыкания, который гарантированно не приводит к выходу из строя автомата. Превышение этого тока может вызвать подгорание или сваривание контактов. Например, у популярных серий бытовых автоматов при токе срабатывания 6-50 А предельный ток обычно составляет 1 000-10 000 А.

Автоматические выключатели изготовляют с ручным и двигательным приводом, в стационарном или выдвижном исполнении. Привод автоматического выключателя служит для включения, автоматического отключения и может быть ручным непосредственного действия и дистанционным (электромагнитным, пневматическим и др.).

Автоматические выключатели имеют реле прямого действия, называемые расцепителями.

Расцепители

схемы подключения расцепителей

Расцепители — это электромагнитные или термобиметаллические элементы, служащие для отключения автоматического выключателя через механизм свободного расцепления при КЗ, перегрузках и исчезновении напряжения в первичной цепи. Механизм свободного расцепления состоит из рычагов, защелок, коромысел и отключающих пружин и предназначен для отключения автоматического выключателя, а также для устранения повторного включения автоматического выключателя на короткое замыкание при длительно существующей команде на включение.

Селективный автоматический выключатель (согласно DIN VDE 0641-21)

В отдельную группу можно выделить селективные автоматические выключатели (англ. Selective Main Circuit Breaker), имеющие в соответствии с немецким стандартом DIN VDE 0641-21 особую функцию селективности и исполняющий её независимо от напряжения сети. Селективный автоматический выключатель полностью селективен нижестоящим модульным (миниатюрным) автоматическим выключателям.

Литература

• EN 60898
• МЭК 60898-95
• ГОСТ Р 50345-99 Аппаратура малогабаритная электрическая. Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения
• ГОСТ Р 50030.2-99 Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 2. Автоматические выключатели
• Харечко Ю.В. Защитные устройства модульного исполнения.- М.: ООО "АББ Индустри и Стройтехника", 2008. 336 с.
• А.П. Пищур, "Оборудование в эксплуатации. Ремонт, ретрофит или полная замена автоматических выключателей?". Журнал "Новости ЭлектроТехники", № 4(64), 2010 г. ООО "АЗБУКА ЭЛЕКТРИЧЕСТВА" (официальное представительство TERASAKI).
• А.П. Пищур, "Современные автоматические выключатели". Журнал "Энерго-Инфо" № 1 (60), январь 2012. ООО "АЗБУКА ЭЛЕКТРИЧЕСТВА" (официальное представительство TERASAKI).

См. также

• Электрический предохранитель
• Модульный автоматический выключатель
• Автоматический выключатель в литом корпусе
• Воздушный автоматический выключатель
• Вакуумный автоматический выключатель
• КЭАЗ

Примечания

1. ↑ ГОСТ Р 50345-99, раздел 3.1.4
2. ↑ За время не более 1 часа (при I_n ≤ 63 А) или 2 часов (при I_n > 63 А). ГОСТ Р 50345-99, раздел 8.6.1.

Ссылки

• Воздушный автоматический выключатель
• Устройство автоматического выключателя
• ГОСТ 9098-78. Выключатели автоматические низковольтные. Общие технические условия.

	Автоматические предохранители на Викискладе?