Модульные автоматические выключатели

Модульные автоматические выключатели применяются в распределительных щитках квартир, частных домов, небольших магазинов, киосков, дачных домиков, коттеджей, административных зданий.

Являются неотъемлемой частью комплекса доставки электрической энергии к потребителю. Служат главным образом для защиты от токов короткого замыкания и токов перегрузки.

Каждый автоматический выключатель рассчитан на определённый рабочий ток (In), который измеряется в амперах. Как только фиксируется отклонение силы тока в большую сторону, происходит автоматическое отключение (или защитное срабатывание) через определённое время либо мгновенно.

Ток короткого замыкания может превышать рабочий ток в несколько раз (от 5 кратного превышения рабочего тока In и выше). При появлении таких больших токов электрическая цепь и потребители электрического тока испытывают перегрев и воспринимают электродинамические нагрузки, которые могут привести к серьёзным последствиям. Чтобы избежать неприятностей, происходит мгновенное автоматическое срабатывание.

Ток перегрузки является током превышающий рабочий на несколько десятков процентов. Зачастую, автоматический выключатель производит срабатывание в течение часа при токе на 35% большим, чем рабочий (или номинальный).

Ток короткого замыкания и ток перегрузки могут называться общим термином – сверхтоки.

Сверхтоки возникают из-за разрушения изоляционного слоя в проводниках или по другим причинам, которые в общем случае относятся к неверной работе сети.

При автоматическом срабатывании сначала нужно выяснить причину отключения, а после производить ручное включение цепи.

Модульные выключатели различаются между собой следующими параметрами:

- рабочий или номинальный ток;

- защитная характеристика В (3-5In), С (5-10In) или D (10-20In) (при каком значении тока короткого замыкания происходит моментальное отключение);

- предельная коммутационная способность (аббревиатура ПКС) – предельный ток, который способен выдержать модульный автомат и отключить один раз;

- количество полюсов или число подключённых проводников (бывают однополюсные, двухполюсные, трёхполюсные и четырёхполюсные).

Единственной явной (визуально определяемой) характеристикой является число полюсов или модулей. Каждый модуль производится стандартной шириной 17,5 мм.

В квартирных распределительных щитках в основном устанавливаются автоматические выключатели на рабочие токи от 10 до 63 ампер, с защитной характеристикой С, с ПКС равной 6 кА (6 тысяч ампер). Четырёхполюсные автоматические выключатели довольно редкое явление.

В каждом полюсе модульного автоматического выключателя присутствуют следующие элементы:

- неразборный пластиковый корпус (выпускается из пластика, не поддерживающего горение);

- рукоятка для ручных операций включения и отключения и для включения после защитного срабатывания;

- механический индикатор положения автомата: зелёный цвет – выключено; красный цвет – включено;

- винтовые приспособления для фиксирования входящих и исходящих проводников (электрический ток от источника проходит сквозь автомат, и далее к потребителю);

- электромагнитное расцепляющее устройство (фиксирует токи короткого замыкания);

- тепловое расцепляющее устройство (фиксирует токи перегрузки);

- контактная система (механически включает и выключает цепь);

- дугогасительная камера (при разрывании контактов под нагрузкой рождается электрическая дуга с высокими температурами, которую необходимо как можно быстрее погасить);

- механизм свободного расцепления (обеспечивает мгновенное автоматическое срабатывание).

Если рукоятка, индикатор и винтовые крепления на корпусе видны снаружи, то всё остальное скрыто внутри оболочки.

Электромагнитное расцепляющее устройство вызывает мгновенное срабатывание и функционирует по принципу электромагнита. На так называемый сердечник (стержень), который может свободно перемещаться, накручивается медный провод. При протекании сквозь навитый проводник большого электрического тока (тока короткого замыкания), в сердечнике появляется электродвижущая сила, которая его перемещает. Далее механически передаётся сигнал на механизм свободного расцепления и вызывается защитное отключение.

Тепловое расцепляющее устройство представляет собой пластину, спаянную из двух материалов с различной степенью расширения при нагревании. Как известно, при протекании тока по проводнику, он нагревается. Пластина последовательно включена в сеть, по ней протекает ток. Если ток превышает рабочий, то происходит избыточный нагрев, пластина постепенно (от часа до нескольких секунд) изгибается и воздействует на механизм сброса (опять же происходит защитное срабатывание). При прохождении номинального тока за счёт охлаждения воздухом, изгиба не наблюдается.

Контактная система складывается из подвижного и неподвижного контакта. На обоих контактах присутствуют серебряные напайки для обеспечения хорошей проводимости в месте механического соприкосновения. Высокие токи (превышающие предельную коммутационную способность) способны сваривать контакты, что приводит к серьёзному ущербу. Но выше, в сторону источника тока, устанавливается более мощный промышленный автоматический выключатель, который способен отключать указанные токи (везде применяется многоступенчатая защита).

Дугогасительная камера представляет собой набор изолированных стальных пластин специального профиля, расположенных на равном удалении друг от друга. К ним электрическая дуга притягивается, быстро охлаждается и погасает.

Статья написана с помощью обобщённого опыта автора, полученного из нескольких источников (заводские каталоги, книги по электротехнике, самостоятельная разборка различных автоматических выключателей).