Автоматический выключатель предохранитель
Любая электрическая схема (цепь) должна содержать элементы своей защиты и автоматический выключатель в большинстве случаев решает эту задачу. Но следует помнить любая защита не всегда эффективна против дурака!
- Плавкий предохранитель.
- Автоматическая пробка
- Внутренняя начинка автоматического выключателя
- Модульный автоматический выключатель предохранитель
- Что написано на автоматическом выключателе
- Автоматические защитные выключатели с различными опциями (УЗО, дифавтомат, реле напряжения и др.)
- Автоматический выключатель серии АП
Самые первые и простые защитные элементы электрической цепи - это плавкие предохранители. Рабочей частью плавкого предохранителя является тонкая легкоплавкая проволока (свинцовая например).
Устройство плавкого предохранителя.
Трубка из изолирующего материала (стекло, фарфор) с обоих сторон закрытая металлическим пробками. Внутри трубки проходит свинцовая проволока, припаянная к пробкам. Свинец мягкий некрепкий материал и, чтобы предохранить проволоку от самообрывов (при транспортировке, случайном ударе - выпал из рук и т.д.), проволоку в трубке поддерживают. Самым простым поддерживателем служит песок, которым наполняют трубку перед закрыванием пробками.
Трубку плавкого предохранителя устанавливают в специальные пружинящие держатели или в винтовой зажим. Пружинящие держатели применяют, например, в электроприборах, в высоковольтных блоках. Винтовые зажимы используют также в электроприборах (на фото зажим рядом с предохранителем). Самым распространенным и известным в быту есть зажим в виде бутылочной пробки под названием "электрическая пробка" или просто "пробка".
Плавкие предохранители просты и эффективны, но одноразовые. Поэтому удобней использовать многоразовые предохранители - автоматические выключатели или пробку-автомат.
Современный автоматический выключатель (пробка-автомат), как правило, содержит два защитных элемента: тепловой - для защиты от длительных низкоточных нагрузок, которые несколько выше номинальных рабочих и могут привести к сильному нагреванию (к аварии, возгоранию) как подключенного прибора, так и подводящей проводки; электрический (электромагнитный н.п.) - для защиты от резкого возрастания тока нагрузки, также возможно присутствие и других, как иногда говорят, "наворотов", опций.
Схема работы такого автоматического выключателя следующая. Рукой перемещается подпружиненный рычажок (или кнопка), до срабатывания защелки. Этот рычажок прижимает электрические контакты по аналогии с выключателем. При аварийной ситуации защелка отпускается, рычажок возвращается в начальное положение, контакты размыкаются. Внимание! Возможен неполный возврат рычажка при автоматическом выключении (так специально сконструирован прибор). Для включения сначала переводим рычажок в положение выключено, а потом включаем.
Внутренняя начинка автоматического выключателя.
Внутри автоматической пробки может быть биметаллическая пластинка, которая при нагревании изгибается и отпускает замок защелки; электромагнит, который при возрастании тока отпускает защелку. Так после срабатывания тепловой защиты иногда сразу не получается включить автоматическую пробку. Надо устранить причину аварии и подождать пока биметаллическая пластина остынет и вернется в первоначальное положение, чтобы защелка удерживала рычаг (кнопку) включения автомата. После этого нажать кнопку включения автомата.
Разновидности автоматических защитных выключателей
Современные элементы защиты оборудуют различными приспособлениями для обеспечения безопасности при пользовании электричеством. Полностью универсальных автоматических выключателей нет, есть разновидности для устранения различных угроз - сильного нагревания, короткого замыкания, скачков тока или напряжения, утечки тока и т.д. В зависимости от этого подбирается необходимый тип предохранителя - плавкий, электромагнитный, УЗО, дифференциальный, защитное реле и пр.
Основы подбора параметров защитных автоматов.
Есть несколько методик расчета необходимых параметров (в первую очередь - тока нагрузки) защитного прибора. Например, расчет по суммарной потребляемой мощности (току) защищаемой цепи; расчет по допустимому рабочему току (сечению) проводников и др. Выбор метода расчета и типа защитных элементов цепи производится из конкретных условий и задач по передаче электрического тока и его потреблению.
Бытовые защитные автоматические приборы.
Рассмотрим некоторые из защитных приборов. Самые распространенные в быту - это автоматическая пробка и ее конструктивный более перспективный аналог - модульный автоматический выключатель.
Автоматическая пробка - многоразовый заменитель обычной пробки. Вкручивается вместо обычной пробки с плавкой вставкой. В верхней торцевой части две кнопки - большая включает, а меньшая (тонкая) выключает. Выпускаются нескольких номиналов. Внимание! Автоматическая пробка большего номинала (25А) может иметь центральный контакт (стержень) чуть
большей длины чем другие пробки (автоматические и плавкие). Из-за этого
она возможно плохое удержание в резьбе. Она недокручивается в некоторых резьбах
держателей. При этом из-за плохого контакта, возможен перегрев и другие
неприятности. На фото автоматы слева 16А, посредине 25А, справа одноразовая пробка.
Вообще-то, желательно отказаться от вкручиваемых пробок и перейти на более надежные. Вариант замены блока защиты на щитке домового счетчика может быть установка вместо вкручиваемых пробок блока автоматов на дин-рейке (спаренных или раздельных). Эту работу может выполнять только опытный электромонтер, так как полностью обесточить выводные концы из электросчетчика проблематично и приходится работать ПОД электрическим НАПРЯЖЕНИЕМ 220 В.
Автоматический выключатель.
Автоматический выключатель (иногда и просто "автомат") обеспечивает защиту электрической проводки и подсоединенных электрических приборов от перегрузки и короткого замыкания.
Внутреннее устройство автоматического выключателя неплохо изложено в статье Википедии, не будем на этом углубляться.
Что написано на автоматическом предохранителе ( выключателе )? Самая главная надпись – самые большие буквы и цифры. На фото это С16, С25, С40. Они обозначают класс прибора и величину номинального тока в Амперах.
Класс прибора В, С, Д - выбирается в зависимости от вида нагрузки. В быту это В или С. Различие между ними в основном следующее:
класс В - предельный ток (перегрузка) до 5 раз превышает номинальный, рассчитан преимущественно на нагревательные приборы (лампочка - это тоже нагревательный прибор (на 95%)).
класс С - предельный ток до 10 раз больше, нагрузка та же плюс небольшие двигатели (пылесосы, холодильники). Универсальный, средний, общепромышленный прибор,
класс Д - предельный ток до 20 раз (возможно и до 50) больше номинального, преимущественно это цепи с электродвигателями, где большие пусковые токи ( пока двигатель набирает обороты).
Также учитывается время срабатывания прибора после наступления нехорошей ситуации - отключающая способность. Вообще-то время-токовая характеристика автоматического выключателя довольно сложная. У различных групп приборов различное время выключения - от десятых долей секунды до нескольких секунд после наступления критических токов, при этом имеется разброс параметров (+/-), обусловленный как допусками при изготовлении, так и величиной тока нагрузки и др.
Следует иметь ввиду, что автоматический выключатель выключается не всегда сразу после превышения тока сверх значения, указанного на корпусе прибора (т.е. номинального защитного тока). Обычно он выключается с небольшой задержкой. Чем критичней, чем большее превышение тока, тем быстрее выключится автомат. Эта задержка длится от долей секунды до нескольких секунд ... Даже контакты разьединяются не мгновенно. Каждый прибор имеет свое время срабатывания. (По аналогии с временем реакции человека, н.п за время одного моргания глаза автомобиль может проехать несколько метров )
Различные условия эксплуатации требуют различного времени срабатывания защиты. Так жилые комнаты (требуют применения автоматов с малым временем срабатывания при незначительном превышении рабочего тока. При значительных аварийных токах (во много десятков/сотен/тысяч раз больших номинального) у одного и того же автомата время срабатывания будет маленькое (н.п. 0,1 с) а при малых токах КЗ (в несколько (2-10) раз) может быть и отключение через 10-90 с). Применение как нагрузки двигателей с частыми пусками/выключениями и большими токами запуска требует невыключения защиты при запуске, т.е. во время довольно больших пусковых токов. Для этого случая следует применять автомат класса Д, т.к. автомат класса В даже не даст такому двигателю запуститься, почти сразу выключит (он «подумает», что это возникло короткое замыкание).
Автоматические защитные выключатели с различными опциями.
Кроме обычных автоматических выключателей в цепях защиты используют разновидности этих приборов, призванные обеспечить безопасность при особых условиях. Одним из таких приборов является Устройство Защитного Отключения ( УЗО ). Встречается и другое название УЗО = дифференциальное реле ( дифреле, диффреле ). Различные названия это следствие *тонкостей перевода" технических терминов с иностранного языка на русский.
УЗО предназначено для отключения напряжения питания если в питаемой сети произошла утечка тока. Принцип действия УЗО следующий - сравнивается входящий ток и выходящий и при их несовпадении электрическая цепь отключается. Например, человек с мокрыми руками пытался включить вилку в розетку. Незначительная часть тока пошла через влажную руку и, ставшую влажной вилку, в тело человека и неминуем электрический удар (с плохими последствиями). Обычный автомат даже не заметит утечки в доли ампера, а для человека это может быть смертельная величина.
УЗО способно обнаружить утечку тока в несколько раз меньшую за вредную человеку (0,005 А) и разомкнуть цепь.
Напоминание! Начало токовой чувствительности (покалывание, мелкие судороги) человека - 0,001 А (1 мА); ток - 0,01 - 0,05 А - опасный; ток выше 0,05А (50мА, ) смертельный для человека. Не путать с напряжением там другие цифры 12В, 36(42)В – о них в другой статье.
УЗО выпускаются на разные токи утечки: до 10 мА (применение - ванны, детские комнаты), 30 мА - обычные помещения, 100 мА - силовые установки.
УЗО не панацея защиты от поражения электрическим током! Оно сработает при прикосновении к одному проводу, т.е. при утечке тока, и может не сработать при прикосновении одной рукой к фазному проводу а другой у нулевому (ток идет по проводу далее часть через работающий прибор а часть через тело человека, дальше обратно токи соединились и пошли в сравнивающий узел устройства). Сколько электричества вышло, столько и вернулось. Правда часть тока прошла через человека и нанесла ему вред. Утечки нет, следовательно аварийного срабатывания также не будет. УЗО также может не сработать при перегрузке.
Дифференциальный автомат.
Для более комплексной защиты от аварийных ситуаций выпускается прибор совмещающий в себе и свойства автоматического выключателя и устройства защитного отключения - это дифференциальный автомат ( дифавтомат ). Конструктивно он состоит из двух приборов автоматического выключателя и дифференциального реле в одном корпусе. Иногда даже внешне видно какая часть прибора автомат, а какая УЗО.
Левая часть прибора отвечает за токовую защиту, а правая за утечку (диффразность) тока.
Из-за широты контроля электрических параметров диффавтомат может быть использован как "устройство контроля качества выполнения работ". Если вместо обычного автомата на щите подключить временно дифавтомат, подать напряжение и если не сработает защита, то можно с высокой долей вероятности утверждать, что брака нет - электрик правильно сделал проводку в комнате, квартире.
Но здесь есть и проблема. В домах со старой проводкой, особенно с проводом АПВ, ПВ, где на изоляции имеются незначительные микротрещины дифавтомат и УЗО будут постоянно срабатывать и жизнь в таком помещении будет сопровождаться частыми "беспричинными" отключениями электрики. И выход на выбор: или применение только автоматических выключателей, или замена электропроводки на надежные современные провода с двойной изоляцией.
По внешнему виду и УЗО, и дифавтомат очень похожи на автоматический ыключатель. Отличие только в толщине (ширине). Обычно УЗО в 2 раза шире автомата, т.е. на DIN-рейке занимают 2 места по ширине, а обычный автомат 1 место. Еще определить вид прибора можно по числовым значениям. У автомата самые большие надписи это класс и номинальный ток (н.п. С16, В25), в УЗО имеем ток утечки и кнопку с надписью "ТЕСТ"(н.п. 30 мА, но там также указан максимальный рабочий ток, нет класса защиты ), на дифавтомате указано все значения - класс защиты, номинальный ток, предельный ток утечки и имеется кнопка "ТЕСТ".
Кнопка "ТЕСТ" служит для ежемесячной проверки исправности элементов защиты. При ее нажатии дифавтомат или УЗО выключается, что свидетельствует об исправности прибора.
УЗО выпускают для установки стационарно на DIN-рейку или в виде переходника на розетку.
В быту также используются защитные приборы типа АП, и др. На практике мне встречались узлы защиты бытовых цепей (на входном щите после электросчетчика), выполненные на магнитных пускателях сагрегатированными с автоматами .
Все вышеперечисленные защитные устройства защищают электрические схемы от проблем в самой схеме, так сказать от проблем изнутри. Но бывают и внешние угрозы безопасности работы схемы.
Для защиты от внешних факторов также имеются защитные приборы. В основном это разновидности реле с микропроцессорным управлением, настроенным на непрерывный мониторинг электрических параметров и отключение защищаемой цепи при наступлении угрозы ее работоспособности . При этом включение возможно автоматически при снятии угрозы, включение с временной задержкой, только ручное включение специалистом и т.д.
Рассмотрим некоторые из них.
Реле напряжения.
Реле напряжения предназначено для защиты подключенных цепей или отдельных приборов от перепадов (скачков) питающего напряжения. При этом учитываются как повышение ( верхний предел ), так и понижение ( нижний предел ) напряжения. В большинстве случаев конструкция реле напряжения позволяет регулировать в некоторых пределах значение отключения подачи напряжении при превышении/понижении выше/ниже заданных пределов, также может регулироваться задержка включения после аварийного выключения в пределах до нескольких минут. Задержка включения необходима когда питающее напряжение выключилось/снизилось и сразу (через несколько секунд) возобновилось. Для некоторых бытовых приборов (н.п. холодильник) не желательно включение сразу после выключения (мотор компрессора быстро поломается). Поэтому перед автоматическим включением нагрузки при восстановлении рабочего напряжения производится задержка включения.
Выпускаются реле напряжения как встраиваемые на ДИН-рейку щита, так и утанавливаемые непосредственно на розетку защищаемого прибора, а сам прибор вилкой подключают к реле. Внешний вид в реле напряжения стандартизирован как и у других защитных приборов, только на передней панели возможны индикаторные лампочки, или шкала цифрового вольтметра.
Слева реле напряжения для подключения в розетку - например, для защиты холодильника.
Автоматический выключатель серии АП
Также в быту относительно часто используется автоматический выключатель серии АП. По своей конструкции и основным узлам он схож с модульными автоматами. Отличие в намного больших размерах (устанавливается отдельно) и наличием дугогасительной камеры ( на фото видно под снятой крышкой). Автоматы этой серии предназначены для защиты сетей с двигателями, но их используют и в качестве входного (перед электросчетчиком) и пр.
В зависимости от модели автоматы серии АП могут иметь только один вид аварийного расцепителя (н.п. только электромагнитный), также возможно наличие некоторых дополнительных узлов и функций. Например, один из контактов (обычно средний) работает только при нажатой кнопке включения. После отпускания этот контакт размыкается а другие остаются включенными до выключения кнопкой выключения или срабатывания защиты. Кстати защита отключает все контакты независимо от удержания/отпускания нажатой кнопки "вкл".
Используют такой вариант АП для запуска определенных видов двигателей. Например, однофазный с пусковой обмоткой, однофазный с конденсаторами рабочими и пусковыми и др.
На этих фото показан автоматический выключатель и его вид со снятой крышкой. В верхней части правого снимка просматриваются искрогасительные элементы
На этих фотографиях хорошо видно электромагнит защиты с обмоткой. Справа отдельно на фото показана искрогасительная камера.