АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ — выключатель, предназначенный для автоматической коммутации электрической цепи. [1]

Автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током (АВДТ), — механический коммутационный аппарат, предназначенный для включения, проведения и отключения токов при нормальных условиях работы, а также разъединения контактов в случае, когда значение дифференциального тока достигает заданной величины в определенных условиях. АВДТ предназначены для защиты людей при косвенном контакте с открытыми проводящими частями электроустановок, соединенными с соответствующим заземляющим устройством электроустановок зданий, и аналогичного применения. Они могут быть использованы для обеспечения защиты от пожаров (см. ПОЖАР), возникающих вследствие длительного протекания тока повреждения.

Короткие замыкания (см. КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ), как правило, возникают в результате дефектов изоляции, замыканий на землю, утечек тока на землю. АВДТ, реагируя на ток утечки на землю или защитный проводник, заблаговременно, до развития короткого замыкания, отключает установку от источника питания, предотвращая тем самым недопустимый нагрев проводников, искрение, возникновение дуги и возможное последующее возгорание. По данным отечественных и зарубежных источников, локальное возгорание изоляции может быть вызвано довольно незначительной мощностью, выделяемой в месте утечки.

Для выполнения функций защиты от пожаров рекомендуется устанавливать АВДТ с номинальным значением отключающего дифференциального тока в диапазоне 100–300 мА.

Различают АВДТ без встроенной защиты от сверхтоков и со встроенной защитой, функционально не зависящие или зависящие от напряжения сети, бытового и аналогичного применения. [2]

Автоматический выключатель устанавливается в щиток и обеспечивает защиту сети или группы приборов.

Назначение автоматического выключателя сводится к следующему ряду задач:

1. Пропуск электрического тока заданных характеристик неограниченный период времени.

2. Ручное включение/отключение питания сети, отдельной ветки или оборудования.

3. Отключение подачи при обнаружении скачков силы тока при коротком замыкании и перегрева при избыточной мощности потребления.

Главный рабочий показатель автоматического выключателя — времятоковая характеристика. Величина определяет временной отрезок, за который прибор прерывает электроподачу при обнаружении превышения параметров сети выше установленной нормы.

Схематичное устройство автоматического включателя

Автоматический выключатель в защите сети от короткого замыкания и перегрузок работает на основе 2 главных механизмов расцепления:

1. Электромагнитный.

Защищает электроцепь от кратковременного разрушительного повышения силы тока в момент короткого замыкания. Ввиду характера события время действия механизма исчисляется долями секунды:

- при замыкании ток в сети возрастает в несколько раз, благодаря чему величина электромагнитного поля достигает нужного для сдвига пружинного элемента значения;

- в результате пружина сжимается, контакты разрываются и сеть обесточивается.

Расцепление сети происходит настолько быстро, что повышение силы тока в цепи не успевает достичь критического значения.

2. Тепловой.

В основе применяется биметаллический элемент. Расцепитель теплового типа защищает сеть от перегрузки, приводя в действие автоматический выключатель по следующему алгоритму:

1) при включении в сеть приборов с большей, чем положено суммарной мощностью потребления возникает перегрев проводки;

2) пластинка из биметалла начинает нагреваться и изгибаться, и в определенный момент контакты разжимаются;

3) в результате электроснабжение прерывается, и проводка сохраняется от перегрева, плавления изоляции и возгорания.

Во время перегрузки сила тока не достигает критической величины и не несет разрушающего воздействия. Поэтому отключение происходит не мгновенно, а по мере роста нагрева проводки. Например, при повышении температуры проводки при силе тока в 1,5 раза большей номинала, автомат отключится не ранее чем через 40–60 мин.

Устройства автоматического выключения классифицируются по нескольким признакам:

1) количеству полюсов (в зависимости от количества фаз, подводимых к зданию, и мощности подключаемых электроустановок автоматы бывают 4 видов: 1, 2, 3 и 4-полюсные);

2) времятоковой характеристике (для предотвращения ложного срабатывания, ввиду неравномерности нагрузки, для каждого конкретного случая применяются автоматы со своими времятоковыми параметрами. Величина определяется временем, за которое произойдет отключение, а также кратностью превышения силы тока номинального значения (Iн). На практике чаще всего задействуются автоматические выключатели A, B, C, и D-типа — у каждого из них есть свои рабочие характеристики).

3) особенностям конструкции (применяемые в быту устройства выключения тока по типу корпуса разделяются на 2 вида: модульные и литые). Номинальной отключающей способности;

4) рабочей силе тока (по величине рабочего тока и соответствующей сфере применения автоматы разделяются на группы:

- 1–3 А. Подходят для цепи с небольшой нагрузкой. В состав схемы входят приборы с малой суммарной мощностью потребления: светильники, цифровая техника;

- 6–16 А. Применяются для отдельных помещений, комнат или домов со средней нагрузкой. 3–4-полюсные модели на 16 А используются для 3-фазного оборудования;

- 20–32 А. Предназначаются для установки на ввод, группы и отдельного мощного оборудования в частных домах;

- 40-63 А. Используются для подключения мощного электрооборудования. 

Автомат защиты линии изобретен американским ученым Чарлзом Графтоном Пэйджем (англ.) 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 (англ.) в 1924 году.

Литература

1. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР. ГОСТ 17703-72 ОТ 10.05.1972 «АППАРАТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОММУТАЦИОННЫЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ».

2. ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, ФГУ ВНИИПО МЧС РОССИИ, 2019.