Автоматичний вимикач є так званим запобіжником багаторазового використання. У його основі лежить термомагнітний розчіплювач, що є біметалевою пластиною.
Автоматичні вимикачі: види розчеплювань
Автоматичні вимикачі мають 2 види розчеплювачів та здійснюють 2 види захисту:
Електромагнітний розчіплювач здійснює захист обладнання від струмів короткого замикання (зазвичай у характеристиках автомата вказується максимальний струм короткого замикання, який він може відключити, в кА)
Тепловий розчіплювач захищає дроти від струмів більше від номінального. Тобто. якщо максимальний струм, який може витримати провід без втрати своїх характеристик, становить 16А, то автоматичний вимикач з тепловим захистом повинен здійснити відключення при перевищенні навантаження вище від номіналу.
Характеристики розчеплювань
Електромагнітний розчіплювач здійснює миттєвий захист від струмів короткого замикання. Він спрацьовує при перевищенні номінального струму в кілька разів. Характеристика спрацьовування електромагнітних розчіплювачів залежить від виду навантаження (обладнання, яке він захищатиме). Розрізняють кілька характеристик відключення вимикачів (т.зв. «криві відключення), я зупинюся на найпоширеніших:
- Характеристика В, розчіплювач спрацьовує при короткочасному збільшенні струму в діапазоні 3-5 значень номіналу. Рекомендується використовувати для захисту мереж освітлення загального призначення (лампи освітлення, ТЕНи). Ця крива найбільш поширена у Європейських країнах.
- Характеристика С розчіплювач спрацьовує при короткочасному збільшенні струму в 5-10 разів більше номінального. Служить для розмикання освітлювальних ланцюгів, розеток та установок із помірними пусковими струмами (електродвигуни кондиціонерів, потужних пилососів тощо). Найпоширеніша у нас крива.
- Характеристика D розчіплювач спрацьовує при короткочасному збільшенні струму 10-14 номіналів. Застосовуються в ланцюгах з активно індуктивним навантаженням, а також для захисту електродвигунів з великими пусковими струмами (верстати, установки з важким пуском, будівельне обладнання, преси і т.д.)
Є також інші криві типу Z – для захисту напівпровідникових приладів, U- для мереж постійного струму, але вони значно рідше застосовуються, і на них я зупинятись не буду.
Ще одна характеристика електромагнітного розчіплювача – це максимальний струм короткого замикання, у якому автоматичний вимикач може ще спрацювати, тобто. відключити живлення тим самим захистивши обладнання. У разі виникнення струму понад це, автомат «залипне» і працюватиме як провідник. Сучасні автоматичні вимикачі мають дуже короткий час спрацьовування, що дозволяє, маючи компактні габарити, здійснювати захист від КЗ (до 50кА у модульних апаратів, і 150кА у апаратів у литому корпусі).
Автоматичні вимикачі вибирають за здатністю, що вимикає, виходячи з потужності трансформатора / підстанції і відстані від нього до шуканого вимикача. Чим далі він знаходиться, тим менша потрібна здатність, що відключає. У звичайних квартирах та приватних будинках в основному використовуються автоматичні вимикачі на 4,5 та 6кА. На промислових об'єктах із власною високовольтною підстанцією від 10 до 50кА.
Автоматичний вимикач із тепловим захистом спрацьовує після нагрівання біметалічної пластини. Час спрацьовування залежить від величини струму, що перевищує номінальне значення. На відміну від електромагнітного розчіплювача, тепловий має значну затримку спрацьовування і за невеликого перевищення струму вона може становити 20-30 хвилин. Це дозволяє швидко перевищувати номінальний струм без спрацьовування автомата.
Способи розмикання мережі вимикачів
За способом розмикання мережі живлення автоматичні вимикачі, що випускаються, можна розділити на наступні типи:
- • однополюсні, здійснюється захист та відключення тільки фази;
- • однополюсні з нейтраллю, проводиться захист фази та відключення нейтралі (без захисту), застосовуються для побудови 1 фазних мереж з нейтраллю;
- • двополюсні, здійснюється захист по обох полюсах;
- • триполюсні, застосовується для керування та захисту живлення 2-х фазних мереж;
- • триполюсні з нейтраллю, відбувається захист по 3-х полюсах + включення/вимикання нейтралі, застосовуються при 4-х провідній мережі з нейтраллю;
- • чотириполюсний, повноцінний захист по 4-х полюсах.
Підбір автоматичних вимикачів здійснюється за величиною номінального струму, номінального умовного струму замикання та характеристикою відключення:
Наприклад, нам необхідно здійснити захист квартири, максимально можливий струм 45А при 380В, у квартирі встановлений кондиціонер, максимально можливий струм короткого замикання 5кА. Ми виберемо автоматичний вимикач на 50А, 3полюси, крива С з вимикаючою здатністю 6кА.
За типом виконання корпусу автоматичні вимикачі бувають 2-х видів:
- Модульне виконання. Автомат має чітко визначені габаритні розміри, кратні модулю (18мм) та мають на задній стінці пази для встановлення на так звану DIN-рейку, спеціальну монтажну рейку. Такі автомати встановлюються у спеціальні модульні щити. В основному модульні автомати випускаються від 1 до 4х полюсів, в діапазоні від 0,5 до 125А, з кривими відключення, С, D, здатністю, що відключає, до 25кА. Вимикачі більше 63А мають 1,5 габарит (3-х полюсний автомат займає 4,5 модуля).
- Виконання "литий корпус". Автоматичний вимикач встановлюється на монтажну панель шафи або стіни за допомогою болтів. Автомати в такому габариті мають великі розміри, що дозволяє комутувати великі струми (аж до 1600А) і має більш високу здатність, що відключає (до 150кА). Майже всі виробники мають серії з регульованими розчіплювачами, що дозволяє змінювати криву відключення і більш точно налаштовувати тепловий захист.
- Використовуючи автоматичні вимикачі з різними характеристиками, можна збудувати електричні схеми з виборчим відключенням ділянок ланцюга, т.зв. селективністю. Вибір автоматичних вимикачів у цьому випадку може здійснюватися виходячи з величини розмикання струму або кривої відключення. Вибірковість струму розмикання можлива, якщо характеристики вимикачів різні за цим параметром.
- При побудові ланцюга слід врахувати, що значення струму розмикання для вимикача, що стоїть ланцюга далі від джерела живлення, має бути менше, ніж у вимикача, що стоїть ближче до джерела. У сучасних автоматичних вимикачів селективність зберігається через номінал. Тобто. автоматичний вимикач 40А вимкнеться швидше ніж 63А. І якщо на введенні стоїть автомат на 63А, далі на окрему кімнату стоїть 40А, то при збільшенні струму на цій ділянці ланцюга вимкнеться лише 40А автомат, тобто. 1 кімната, замість усієї квартири.
- З найпоширеніших в Україні можна назвати автоматичні вимикачі таких торгових марок: Siemens (Німеччина), Schneider Electric (Франція), General Electric (США), Moeller (Австрія), ABB (Німеччина). Їхня продукція відрізняється широким асортиментом, високою якістю, широким набором додаткових пристроїв.