Принцип работы и технические характеристики трехполюсных автоматов

Типы расцепителей

Расцепители являются основными рабочими компонентами АВ. Задача их состоит в том, чтобы при превышении допустимой величины тока разорвать цепь, тем самым прекратив подачу в нее электроэнергии. Существует два основных типа этих устройств, отличающихся друг от друга по принципу расцепления:

• Электромагнитные.
• Тепловые.

Расцепители электромагнитного типа обеспечивают практически моментальное срабатывание автоматического выключателя и обесточивание участка цепи при возникновении в нем сверхтока короткого замыкания.

Они представляют собой катушку (соленоид) с сердечником, втягивающимся внутрь под воздействием тока большой величины и заставляющим срабатывать отключающий элемент.

Основная часть теплового расцепителя – биметаллическая пластина. Когда через автомат проходит ток, превышающий номинальную величину защитного устройства, пластина начинает нагреваться и, изгибаясь в сторону, касается отключающего элемента, который срабатывает и обесточивает цепь. Время на срабатывание теплового расцепителя зависит от величины проходящего по пластине тока перегрузки.

Некоторые современные устройства оснащаются в качестве дополнения минимальными (нулевыми) расцепителями. Они выполняют функцию выключения АВ, когда напряжение падает ниже предельного значения, соответствующего техническим данным устройства. Существуют также дистанционные расцепители, с помощью которых можно не только отключать, но и включать АВ, даже не подходя к распределительному щиту.

Автоматический выключатель: принцип работы и устройство в картинках

Основное назначение автомата — ликвидировать аварийные ситуации в подключенных токовых цепях. Они бывают двух видов:

1. Короткие замыкания (КЗ) или “коротец”, как их называют на жаргоне электриков.
2. Перегрузки.

КЗ возникают за счет подключения к цепям действующего напряжения электрических цепочек с минимальным сопротивлением, которые создают громадные токи, зависящие от мощности питающих источников.

Токи коротких замыканий могут прожигать не только изоляцию воздушной среды во время ее ионизации, но и плавить металл проводки, вызывать пожар, причинять другие беды.

На принципе управления токов коротких замыканий работают многочисленные сварочные аппараты, люди успешно пользуются ими. Но, внезапно появляющиеся КЗ наносят огромный вред.

Перегрузки опасны тем, что незаметно создают перегрев изоляции, повреждают ее. За счет возникших в ней дефектов появляются опасные токи утечек, которые способны выявить и ликвидировать только УЗО.

Перегрузки тоже являются частой причиной пожаров оборудования.

Конструкция автоматического выключателя состоит из двух раздельных модулей, каждый из которых работает, реагируя преимущественно на КЗ или перегрузку. Это:

1. Электромагнитная отсечка.
2. Тепловой расцепитель.

Простая кинематическая схема показывает устройство автоматического выключателя и принцип его работы.

Электрический ток протекает от сети к нагрузке сквозь замкнутые главные контакты и катушку соленоида отключения. Тепловое воздействие воспринимается биметаллической пластиной, а силовое — сердечником электромагнита.

Биметалл или сердечник в критической ситуации бьют по поворотному рычагу, выколачивая его из зацепления с защелкой, удерживающей главный контакт во включенном состоянии. Под действием сильной отключающей пружины он быстро размыкает электрическую цепь.

Конструктивно все производители реализуют этот принцип по своим разработкам. Поэтому они немного отличаются на всех моделях. Но, общее представление внутреннего устройства дает следующая картинка.

Принцип работы электромагнита расцепителя отсечки двумя словами

Когда по обмотке протекает ток, то в ее сердечнике, служащей магнитопроводом, создается магнитное поле.

Если сила тока достигает критической величины, то магнитная энергия выстреливает сердечник, преодолевая натяжение удерживающей пружины. Тогда боек выбивает защелку.

Современный электромагнитный расцепитель имеет небольшие габариты, подключается гибкими проводниками к контактам.

Тепловой расцепитель автоматического выключателя: насколько просто работает

Конструкция состоит из двух соединенных пластин: сталь и латунь. У них разное линейное расширение: зависимость от температуры. При нагреве биметалл изгибается в одну сторону, а охлаждении — противоположно.

Ток проходит по закрепленной на биметаллической пластине обмотке. Во время перегрузки или КЗ биметалл воздействует на поворотный механизм, а тот — отключает автомат, обесточивая подключенные потребители.

Разница между двухполюсным и однополюсным автоматом

Разница однополюсного и двухполюсного выключателя заключается в том, что в первом ведется наблюдение за техническими параметрами нескольких линий. Соответственно, отличие двух и трехполюсного в том, что в первом ведется наблюдение за двумя, а во втором — за тремя линиями. В момент превышения напряжения в одной аппарат защищает каждую линию. Второй же аппарат защищает лишь одну электролинию. При этом заменить двухполюсный автомат на несколько однополюсных нельзя из-за рычага выключения. Блокировка создана так, что при неполадке будут отключены обе линии. Кроме того, ток не испарится. Он проникнет в исправно работающий аппарат и может случиться возгорание.

Разница между двухполюсным и однополюсным автоматом

Достоинства и недостатки

Достоинства заключаются в надежной защите, возможности контроля мощности, легкости монтажа с обслуживанием. Главным преимуществом является обесточивание нескольких проводников вне зависимости от происшествия аварии в каком-то из них. Благодаря этому полностью убирается напряжение.

Недостатки многополюсного защитного прибора заключаются в возможности кабельного пробоя электрическим током во время единовременного замыкания нескольких электросетей.

Обратите внимание! Также они заключаются в отключении питания электропроводки во время поломки теплового расцепителя, невозможности включения питания после аварийной поломки линии и чувствительности к механическим повреждениям

Технические характеристики

Технические характеристики двухполюсных автоматов различаются в зависимости от цены и производителя. Номинальное напряжение равно 240 ватт, номинальный ток равен от 6 до 63 ампер, число полюсов равно от 1 до 4, время-токовая характеристика имеет обозначение В, С и D.

Технические характеристики электрооборудования

Установка и схемы подключения

Двухполюсный автомат ставится по плану электрификации. Корпус до монтажа проверяется на наличие повреждений с деформациями. Работа ручки отключения должна быть качественной. При установке учитывается соединение медного проводника с помощью наконечника, соединение кабеля из алюминия при помощи концевой детали. Также учитывается верхняя группа стационарных автоматических выключателей, проводниковая заделка изоляционными трубками и защитной лентой, расстояние узлов и расположение дополнительного короба.

Автомат ставится на часть дин-рейки. Защелочная скоба вынимается при помощи плоской отвертки и ставится на рейку с крепежом. При монтаже применяется обычная схема. До счетчика ставится вводный выключатель, после него монтируется аппарат двухполюсного типа, а сверху подключается ноль с фазой. Снизу отводятся жилы к цепи. Чтобы объединить несколько устройств вместе, используются проводные медные перемычки. Окончание зачищается при помощи острого предмета и обжимается при помощи кримпера.

Обратите внимание! Во время установки аппарата работа должна производиться двумя специалистами в защитных резиновых перчатках после получения разрешения из жилищно-коммунального хозяйства. Подключение же должно производиться на щиток без повреждений в месте крепления

Схема подключения

Предлагается рассмотреть схему подключения двухполюсного автомата.

Здесь ВА 47-63 2/50А — это вводный двухполюсный автомат. Он полностью обесточивает при необходимости всю цепь. За ним подключается счетчик и УЗО. Далее применена схема подключения ряда однополюсных автоматических выключателей. Они устанавливаются только на фазные провода, а нулевые жилы распределяются посредством шины.

Существует схема подключения ряда двухполюсных автоматов, защищающих каждый свою ветку.

Первым на входе подключается УЗО, затем два ряда двухполюсных выключателей. Синим цветом обозначен нулевой провод, красным — фазовый, а желтым — заземление, распределенное с помощью заземляющей шины. Таким образом, осуществляется защита каждого ответвления цепи.

Автоматические однополюсные выключатели серии ае-1031 переменного тока напряжением 220 в на номинальный ток 25 а

Тип автомата и расцепителя	Номинальный ток расцепителя, А	Ток срабатывания теплового расцепителя, А	Кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя
Комбинированный
АЕ-1031-11	6	8,1
АЕ-1031-21	10	13,5	12-18
АЕ-1031-31	16	21,6
АЕ-1031-41	25	33,8
АЕ-1031-51	25	33,8
Электромагнитный
АЕ-1031-13	6	–
АЕ-1031-23	10	–	12-18
АЕ-1031-33	16	–
АЕ-1031-43	25	–
АЕ-1031-53	25	–
Тепловой
АЕ-1031-12	6	8,1	–
АЕ-1031-22	10	13,5	–
АЕ-1031-32	16	21,6	–
АЕ-1031-42	25	33,8	–
АЕ-1031-52	25	33,8	–

4. Автоматические выключатели серии АЕ20 различаются по значению номинального тока выключателя следующим образом: АЕ2020 – I_в.ном= 16 А; АЕ2030 –I_в.ном= 25 А; АЕ2040 –I_в.ном= 63 А; АЕ2050 –I_в.ном= 100 А; АЕ2060 – I_в.ном= 160 А. Четвертая цифра в обозначении выключателя означает следующее: 3 – трехполюсные с электромагнитными максимальными расцепителями; 4 – однополюсные с электромагнитными и тепловыми максимальными расцепителями; 6 – то же, но трехполюсные.

5. Автоматические выключатели серии АЕ25 имеют по одному замыкающему и по одному размыкающему контакту.

Для этих автоматов имеет место следующее число полюсов в комбинации с максимальными расцепителями тока: 1 – однополюсные с электромагнитными максимальными расцепителями тока; 2 – двухполюсные с электромагнитными расцепителями тока; 4 – однополюсные с электромагнитными и тепловыми расцепителями тока; 5 – двухполюсные с электромагнитными и тепловыми максимальными расцепителями тока.

6. Автоматические выключатели серии ВА13 предназначены для отключения электрических цепей при перегрузках и КЗ. Пятая и шестая цифры в обозначении выключателя означают следующее: 22 – два полюса с электромагнитными расцепителями; 23 – два полюса с электромагнитными расцепителями с гидравлическим замедлением; 32 – три полюса с электромагнитными расцепителями; 33 – три полюса с электромагнитными расцепителями с гидравлическим замедлением. Время отключения автоматов под действием независимого расцепителя не превышает 0,05с.

7. Автоматические выключатели серии ВА16 выпускаются на следующие номинальные токи: 6,3; 10,0; 16,0; 20,0; 25,0; и 31,5 А. Номинальные уставки по току срабатывания соответственно равны: 95; 140; 225; 280; 350; и 440 А.

8. Автоматические выключатели серии ВА19 предназначены для защиты электрических установок от токов перегрузки и токов КЗ в цепях переменного тока. Имеют один замыкающий и один размыкающий контакты.

9. Автоматические выключатели серии ВА51-25 предназначены для эксплуатации и защиты электрических цепей переменного тока от токов перегрузки и токов КЗ. Автоматические выключатели серий ВА51Г25 служат для пуска, останова и защиты АД от токов перегрузки и токов КЗ. Автоматы имеют один замыкающий и один размыкающий контакты или два замыкающих контакта, а также независимые и минимальные расцепители напряжения.

10. Автоматические выключатели серии ВА51 на токи 100 и 160 А предназначены для эксплуатации в электрических цепях переменного тока, встраиваются в комплексные устройства для защиты электрических цепей от токов перегрузки и КЗ; буква «Г» в серии означает, что эти автоматы служат для защиты, пуска и отключения АД. Автомат имеет максимальные расцепители тока (электромагнитные и тепловые), а также независимые и минимальные расцепители напряжения.

11. Автоматический выключатель серии ВА51 на ток 250 А имеет то же назначение, что и ВА51 на токи 100 и 160 А. Имеет максимальные, независимый, нулевой и минимальный расцепители.

12. Автоматический выключатель серии ВА52-37 имеет калибруемые значения установок по току срабатывания электромагнитного расцепителя тока, которые имеют следующее значения: при переменном токе: 1600; 2000; 2500; 3200; 4000 А; при постоянном токе: 2000 и 2500 А (для исполнения автоматов без тепловых максимальных расцепителей тока).

13. Автоматические выключатели серии А3700 по виду максимальных расцепителей тока подразделяются на:

а) токоограничивающие с электромагнитными и полупроводниковыми расцепителями, с электромагнитными и тепловыми расцепителями, с электромагнитными расцепителями; селективные с полупроводниковыми расцепителями;

б) нетокоограничивающие с электромагнитными и тепловыми расцепителями, с электромагнитными расцепителями; без максимальных расцепителей тока.

На рисунке 4.7 приведена структура условного обозначения выключателей этой серии, а в таблицах 4.13–4.15 и на рисунке 4.8 с ориентацией на комплектацию распределительных пунктов серии ПР24 даны их основные технические характеристики.

Рис. 4.7. Структура условного обозначения

автоматического выключателя серии А3700.

Таблица 4.13

3-х полюсный автомат можно применять не только в трехфазной сети

При сборке распределительного щитка для трехфазной сети используются 3-х полюсные автоматические выключатели. При возникновении перегрузки сети или при коротком замыкании такой автомат расцепит сразу три фазы.

Сколько полюсов бывает

Однополюсный, двухполюсный, трехполюсный и четерехполюсные автоматы

В распределительном щитке квартиры или дома наиболее часто используются однополюсные автоматические выключатели. Их задача расцепить фазный проводник, тем самым прервав подачу электричества на контур. Дифференциальные автоматические выключатели и УЗО отключают одновременно и фазу и рабочий ноль, т.к. их срабатывание может быть связано с нарушением целостности проводки. Вводной автомат в таком щитке всегда должен быть двухполюсный.

Трехфазный ток используется предприятиями для питания мощных агрегатов, требующих напряжения в 380 вольт. Иногда четырехжильный кабель (три фазы и рабочий ноль) подводится к жилому дому или офису. В связи с тем, что в этих помещениях не используется оборудование, рассчитанное на такое напряжение, в распределительном щитке три фазы разделяются и получается напряжение 220 между каждой фазой и рабочим нулем.

Для таких щитков используют 3-х полюсные и четырехполюсные автоматические выключатели. Срабатывают они при превышении номинальной нагрузки по любому из трех проводов и отключают их все одновременно, а в случае с четырехполюсным – дополнительно отключается рабочий ноль.

Зачем использовать два и четыре полюса

Вводной автоматический выключатель обязательно должен полностью отключать все фазы и рабочий ноль, т.к. один из проводов вводного кабеля может давать утечку на ноль и если его не отключить, используя однополюсный или 3-х полюсный автоматический выключатель, есть вероятность поражения током.

Утечка при 3-х полюсном автоматическом выключателе

На рисунке видно, что в таком случае весь рабочий ноль в сети оказывается под напряжением. Если использовать вводной автомат, отключающий фазу и ноль, этого можно избежать, следовательно использование четырехполюсного и двухполюсного автоматических выключателей для трехфазных и однофазных электросетей более безопасно.

Схема 3-х полюсного автоматического выключателя

Каждый 3-х полюсный автомат – это три однополюсных, которые срабатывают одновременно. На каждую клемму 3-х полюсного автоматического выключателя подключается одна фаза.

Схема 3-х полюсного автоматического выключателя

Как видно из схемы, на каждый контур приходится отдельный электромагнитный и тепловой расцепители, а в корпусе 3-х полюсного автомата предусмотрены отдельные дугогасители.

3-х полюсный автоматический выключатель разрешается использовать и в однофазной электросети. В этом случае на две клеммы выключателя подключаются фазный и нулевой провода, а третья клемма остается пустой (сигнальной).

Видео о полюсности выключателей и способах подключения

Ролик будет полезен новичкам, желающим разобраться в вопросах отличия и функциональности однополюсных, двухполюсных, 3-х полюсных и 4-х полюсных автоматических выключателей. Как правильно их подключать и в каких случаях следует использовать тот или иной автомат.

Характеристики теплового реле

Основная характеристика для тепловых реле – это время срабатывания, которое зависит от тока нагрузки. Другими словами, данная характеристика называется время-токовой. Если рассматривать общий случай, то до подачи нагрузки через реле будет протекать ток I. В таком случае нагрев биметаллической пластины будет составлять q

Во время проверки данной характеристики очень важно учитывать, из какого состояния (перегретого или холодного) осуществляется срабатывание прибора. Кроме того, при проверке данных устройств очень важно помнить, что пластина не является термически устойчивой при возникновении тока короткого замыкания

Выбор тепловых реле осуществляется следующим образом. Номинальный ток такого защитного устройства выбирается исходя из номинальной нагрузки электрического двигателя. Выбранный ток реле должен составлять 1,2-1,3 от номинального тока электродвигателя (тока нагрузки). Другими словами, такое устройство сработает в том случае, если в течение 20 минут нагрузка будет составлять от 20 до 30 %.

Очень важно понимать, что на работу теплового реле значительное влияние оказывает окружающая температура воздуха. Из-за роста температуры окружающей среды будет уменьшаться ток срабатывания данного приспособления

Если данный показатель будет слишком сильно отличаться от номинального, то нужно будет либо провести дополнительную плавную регулировку реле, либо же покупать новый прибор, но с учетом реальной температуры окружающей среды в рабочей зоне этого агрегата.

Чтобы уменьшить влияние окружающей температуры на величину срабатывания тока, необходимо приобретать реле с большим номинальным значением нагрузки. Для того чтобы добиться правильного функционирования теплого устройства, устанавливать его стоит в том же помещении, в котором находится и контролируемый объект. Однако нужно помнить, что реле реагирует на температуру, а потому располагать его вблизи концентрированных источников тепла запрещается. Таким источниками считаются котлы, источники отопления и прочие похожие системы и приборы.

Монтаж

Как правильно монтировать автоматические выключатели в электрощит? Сначала в нем саморезами прикручиваются дин-рейки — это металлические пластины, на которые потом крепятся все автоматы и УЗО. Длину дин-рейки можно скорректировать при помощи ножовки по металлу. Кроме того, в щит прикрепляются распределительные клемники-шины. Они могут быть для нулевых проводов и отдельно для заземляющих. Современная конфигурация шин позволяет крепить их непосредственно на дин-рейку.

Установить двухполюсный автомат на дин-рейку очень просто. Плоской отверткой нужно вытянуть защелкивающуюся скобу на верхней части корпуса, приставить автомат к дин-рейке и отпустить крепление. Также осуществляется снятие. По правилам, вводный автомат устанавливают в левом верхнем углу.

Далее нужно подсоединить провода. Следует строго придерживаться схемы. К двухполюсному автомату сверху подходят вводные провода фазы и нуля, а снизу жилы отводятся в цепь

Важно не перепутать: вход — сверху, выход — снизу, иначе автомат может выйти из строя и не будет выполнять своих функций

Объединять автоматы можно при помощи перемычек, изготовленных из медного провода такого же сечения, как и у провода цепи. Перемычки требуются для подключения двухполюсных автоматов в ряд. А также с помощью гребенок — это изолированные шины, используются для соединения однополюсных автоматов.

Концы проводов зачищают с помощью специального инструмента стриппера или острым ножом. Затем обжимают наконечниками для кабеля ручным инструментом кримпером. Если такого оборудования нет, то можно просто облудить концы паяльником с применением канифоли и олова. При подключении проводов к автоматам необходимо крепко затягивать болты отверткой, чтобы слабый контакт не вызывал нагревания и повреждения токопроводящих материалов.

Заземляющий провод всегда проходит мимо автоматов прямиком с заземляющей шине. Нулевые провода подключаются к нулевой шине.

Отличие защитных характеристик C, B и D автоматических выключателей, области применения автоматов

Содержание текущей статьи:

• ;
• с характеристиками B, C, D:
  • ;
  • ;
  • ;
• информации.

Поставляем автоматические выключатели ВА47‑29 с номинальными токами от 0,5 до 63 ампер с защитными характеристиками B, C или D.    

Введение

Модульные автоматические выключатели применяют:

• для защиты сетей:
  • от коротких замыканий – для этого встроен электромагнитный расцепитель;
  • от перегрузок – для этого встроен тепловой расцепитель;
• для ручного включение и отключения питания – для этого есть привод (рукоятка).

Тепловой и электромагнитный расцепитель установлен в каждом полюсе автомата и вместе их называют комбинированным расцепителем.   Характеристика C, B или D определяет силу тока короткого замыкания, при которой произойдёт мгновенное защитное срабатывание, а следовательно, места применения автомата с конкретной характеристикой. Срабатывание вызывает электромагнитный расцепитель.   Слева фотография модульных выключателей ВМ63 с разбором надписей («что есть что»).    

Отличия автоматических выключателей с характеристиками B, C и D

Тип защитной характеристики	Мгновенное отключение при коротком замыкании из диапазона	Предпочтительное применение автоматического выключателя	Нагрузки
B	(3-5)·In	защита: — длинных кабелей; — сетей с электро-нагревательными приборами (плитой, бойлером); — маломощных сетей: сигнализации; измерения; управления.	резистивные
C	(5-10)·In	защита: — освещения; — розеток; — бытовых электрических приборов.	резистивные, индуктивные с низким пусковым током
D	(10-50)·In	защита: — электрических двигателей (стиральных машин, водяных насосов); — низковольтных трансформаторов; — ламп-разрядников.	индуктивные с высоким пусковым током

Значения изъяты из таблицы 2 на странице 11 стандарта на модульные автоматические выключатели ГОСТ 50345‑99 (ссылка внизу).

где I_n – номинальный ток автоматического выключателя.  Примеры:

1. Автомат на номинальный ток I_n = 6 ампер с характеристикой B: не сработает* при коротком замыкании 18 ампер (3·I_n), но мгновенно отключится при коротком замыкании 30 ампер (5·I_n) и выше.
2. Автомат на номинальный ток I_n = 16 ампер с характеристикой C: не сработает* при коротком замыкании 80 ампер (5·I_n), но мгновенно отключится при коротком замыкании 160 ампер (10·I_n) и выше.
3. Автомат на номинальный ток I_n = 50 ампер с характеристикой D: не сработает* при коротком замыкании 500 ампер (10·I_n), но мгновенно отключится при коротком замыкании 2500 ампер (50·I_n) и выше.

*Под словами «не сработает» понимаем не сработает под воздействием электромагнитного расцепителя мгновенного действия. Но есть тепловой расцепитель, который нагреется в течение нескольких секунд и отключит сеть.   При этом стандарт не указывает как будет вести себя выключатель в самом диапазоне (заложена погрешность). Испытания проводят только в граничных положениях (согласно таблице 6 на странице 19 стандарта ГОСТ 50345‑99):

• нижняя граница (3, 5 и 10 от I_n соответственно) – отключения не происходит в течение 0,1 секунды;
• верхняя граница (5, 10 и 50 от I_n соответственно) – происходит защитное срабатывание в течение 0,1 секунды.

Характеристика B автоматического выключателя

Выключатели с характеристикой В применяют для протекции:

• протяжённых кабельных линий;
• цепей с нагревательным элементом (ТЭНом, электрической печью, бойлером);
• вторичных цепей или сетей с большим сопротивлением и низким током (из-за чего токи короткого замыкания низкого уровня):
  • сигнализации;
  • управления;
  • измерения.

Характеристика C автоматического выключателя

Автоматы с характеристикой С применяют повсеместно: в бытовых и офисных помещениях, на промышленных объектах. С помощью них защищают:

• квартирные и офисные розетки;
• освещение на кухне, в спальнях; в ванной, в кабинете, на рабочем месте;
• отдельных потребителей (без мощных двигателей).

Характеристика D автоматического выключателя

Выключатели с характеристикой Д применяют для защиты низковольтных трансформаторов, электрических двигателей или устройств с ними:

• стиральных машин;
• посудомоечных машин;
• насосов для забора питьевой воды;
• сварочных аппаратов.

1. Стандарт на модульные автоматические выключатели ГОСТ 50345-99.
2. Заводской каталог «Курского электроаппаратного завода» на выключатели ВМ63.
3. Заводской каталог компании «ABB» на выключатели S800S.

Выводы и полезное видео по теме

Что такое автоматы и чем они различаются, можно узнать из следующего видеоролика:

О критериях выбора защитных устройств:

Надёжность работы устройств автоматической блокировки часто определяет не бренд, а правильный подбор с учётом рабочей нагрузки. Также значимое влияние на действие приборов оказывает точный расчёт сечения проводников, питающих нагрузку от автомата и расчёт сечения кабеля ввода.

Когда все нюансы монтажа учтены, даже китайские приборы, которые в несколько раз дешевле брендовых, работают достаточно долгий период времени без особых нареканий.

Поделитесь с читателями вашим опытом подключения двухполюсных и трехполюсных выключателей. Пожалуйста, оставляйте комментарии, задавайте вопросы по теме статьи и участвуйте в обсуждениях – форма для отзывов расположена ниже.