Что представляет собой автоматический выключатель и его функции

Автоматический выключатель, или автомат — это контактное устройство для отключения электрической цепи в случае ее перегрузки. Кроме защиты кабелей и приборов, автоматический выключатель выполняет функцию коммутации: с его помощью можно отключать и включать определенный участок электроцепи.

Автомат защищает цепь от двух видов опасных токов:

• токи перегрузки, которые возникают из-за одновременного подключения к линии устройств, чья суммарная мощность превышает предельно допустимую;
• сверхтоки короткого замыкания, которые возникают при замыкании фазы и нейтрального провода.

Основная характеристика автомата — времятоковая, то есть время, в течение которого срабатывает выключатель при определенной величине тока перегрузки. Когда ток незначительно выше номинального и действует недолго, нет необходимости отключения сети. Чтобы автомат сработал, допустимое превышение должно действовать заданное время. Чем выше сила тока, тем быстрее срабатывает автомат. При коротком замыкании это может занять миллисекунды, а при слабом превышении — часы.

Виды автоматических выключателей

В зависимости от конструкции есть три типа автоматов:

• воздушные — используются в промышленности для цепей с токами в тысячи ампер;
• в литом корпусе — предназначены для токов 50–60 Гц, 16–1600 А напряжением до 660 В, используются на производствах и в цепях больших подстанций для защиты оборудования высокой мощности;
• модульные — самый распространенный стандартный тип, используемый в бытовых, коммерческих и промышленных сетях.

Классы автоматических выключателей обозначаются латинскими буквами A, B, C, D. Класс — это порог тока моментального срабатывания:

• А — наиболее высокий предел чувствительности, автомат срабатывает при превышении номинала на 30%;
• B — порог чувствительности на 200% выше номинала, время срабатывания — 0.015 с;
• C — порог в 3–5 раз выше номинала, время срабатывания — 1.5 с;
• D — порог в 10 раз выше номинального, время срабатывания — 0.4 с.

В бытовых сетях в основном используются автоматы типа С.

Устройство и механизм работы автоматического выключателя

Устройство находится в корпусе из диэлектрического материала. Спереди нанесена маркировка с ключевыми характеристиками — номиналом и времятоком. Сзади корпуса — монтажное крепление. Автоматический выключатель состоит из следующих элементо:

• расцепитель (тепловой, электромагнитный);
• камера нейтрализации дуги;
• механизм свободного расцепления;
• блок контактов;
• механизм управления.

Тепловой расцепитель — это биметаллическая пластина, которую нагревает проходящий ток. Когда ток превышает номинальное значение, пластина изгибается и запускает механизм расцепителя, который отключает линию.

Электромагнитный расцепитель — это катушка с проволочной обмоткой и пружинным сердечником, т. е. соленоид. При коротком замыкании обмотка создает магнитный поток, который перемещает сердечник. Преодолев силу пружины, он задействует механизм отключения автомата.

В обычном режиме рычаг управления поднят, к автомату через верхнюю клемму и питающий провод подается электрический ток. Затем он идет на неподвижный контакт, потом на подвижный контакт, а дальше через гибкий проводник на катушку и через гибкий проводник на биметаллическую пластину расцепителя, потом на нижнюю клемму и в цепь.

Когда ток в цепи выше номинального, биметаллическая пластина нагревается. Скорость нагрева зависит от величины превышения. Нагреваясь, пластина изгибается и запускает механизм расцепления, вследствие чего рычаг опускается и размыкает цепь. При размыкании контактов цепи возникает электрическая дуга, которая тем мощнее, чем выше ток. Дуга разрушает контакты, вызывая их коррозию. Для защиты контактов создана камера нейтрализации из параллельно расположенных пластин. Попадая в камеру, дуга дробится и затухает. Горение дуги происходит с выбросом газов, для отведения которых в корпусе автомата есть отверстие.