Устройство и классификация автоматических выключателей

Устройство и классификация автоматических выключателей

Предохранитель – это электрический прибор, обеспечивающий защиту электросети от аварийных ситуаций, связанных с выходом текущих параметров (тока, напряжения) за заданные рамки. Простейший предохранитель – плавкая вставка.

Это прибор, включенный в защищаемую цепь последовательно. Как только ток в цепи превышает заданный, проволочка плавится, контакт размыкается, и защищаемый участок цепи таким образом остается неповреждённым. Недостаток такого способа защиты – одноразовость защитного прибора. Сгорел – надо менять.

Автоматические выключатели ВА 47-29

24 ноября 2020

Автоматический выключатель ВА 47-29 предназначен для эксплуатации в распределительных электрических сетях переменного тока с величиной напряжения до 380 В и рабочим током до 63 А. Основными функциями этого коммутационного аппарата являются:

• Коммутация электрических сетей в ручном режиме.
• Защита от коротких замыканий.
• Защита от перегрузок током.

Главные сферы, где используют автоматический выключатель ВА 47-29: электрическая сеть в жилых, офисных и производственных помещениях.

Как работает защита автоматического выключателя?

Основные чувствительные элементы автоматических выключателей ВА 47-29, которые обеспечивают обнаружение аварийных режимов в электрической сети:

• Электромагнитный расцепитель. Выполнен на базе соленоида, который чувствителен к токам величиной, превышающей в несколько раз номинальный ток выключателя. Этот тип чувствительных элементов рассчитан для реагирования на короткие замыкания в электрической сети, которые сопровождаются высоким значением тока.
• Тепловой расцепитель. Он выполнен в форме биметаллической пластины, которая при прохождении по ней тока нагревается и выпрямляется. Благодаря этой особенности теплового расцепителя, его используют для отключения электрического питания при длительном прохождении через коммутационный аппарат токов, превышающих рабочее значение. Скорость срабатывания теплового расцепителя определяется величиной тока, проходящего через него.

Каждый из этих элементов защиты электрической сети воздействует на исполнительный механизм отключения коммутационного аппарата. Для получения высокого уровня защиты людей от поражения электрическим током в бытовых электрических сетях дополнительно применяют установку автомата УЗО или дифференциального автомата.

Классификация

Все автоматические выключатели серии ВА 47-29 подразделяют на несколько основных групп в зависимости от следующих критериев:

1. Номинальный рабочий ток (In). Характеризует максимальное значение тока, при котором выключатель будет работать длительное время без отключения. Этот параметр регламентирован технической документацией и лежит в диапазоне от 0,5 А до 63 А.
2. Количество полюсов выключателя. Подбирают в зависимости от конфигурации электрической сети. Коммутационные аппараты ВА 47-29 выпускают в однополюсном, двухполюсном, трехполюсном и четырехполюсном исполнении.
3. Времятоковые характеристики. Определяют способность электромагнитного расцепителя автоматического выключателя реагировать на конкретные изменения в электрической сети с различными потребителями. Все устройства серии ВА 47-29 могут иметь одну из следующих времятоковых характеристик: В (отключение происходит при токах от 3 до 5 кратного значения от номинального значения), С (при токах от 5 до 10 кратного значения от номинального значения), D (при токах от 10 до 50 кратного значения от номинального значения).
4. Отключающая способность. Показывает максимальное значение тока, которое может отключить автоматический выключатель и остаться при этом в работоспособном состоянии. Коммутационные аппараты серии ВА 47-29 в модульном исполнении имеют максимальную отключающую способность на токи до 6000 ампер. По этому параметру продукция Texenergo не уступает автоматическим выключателям АВВ, Legrand, Schneider Electric.

Преимущества выключателей ВА 47-29

Коммутационные аппараты серии ВА 47-29 от компании Texenergo обладают большим количеством преимуществ перед аналогичными изделиями других производителей:

• Показатель электрической износостойкости контактов составляет более 6000 циклов, а механический ресурс превышает 2000 циклов отключения-включения.
• Наличие двух различных типов защиты от аварийных режимов работы электрической сети: от коротких замыканий, от токовой перегрузки.
• Простая и быстрая установка автоматического выключателя на DIN рейку за счет фиксации с помощью специальной системы монтажа.
• Возможность простого и быстрого монтажа комплекта дополнительных модульных устройств: расцепитель минимального напряжения, контакт состояния и другие.
• Корпус выключатели выполнен из механически прочного пластика, который не поддерживает горение.
• На лицевой панели реализован механический индикатор положения электрических контактов коммутационного устройства.
• Возможность пломбирования элементов управления для исключения несанкционированных переключений.
• Возможность монтировать аппараты в любом пространственном положении с вводом питания через любые контакты, без ухудшения эксплуатационных качеств выключателя.
• Наличие слоя серебра на контактной группе позволяет значительно снизить переходное сопротивление и увеличивает срок службы коммутационных элементов.
• Зажимные контакты имеют насечки, которые обеспечивают высокую надежность фиксации проводов, предотвращают оплавление токопроводящих материалов.
• Возможность подключать к зажимным контактам гибкие проводники и шины, что значительно расширяет сферу использования коммутационного аппарата.
• Цена на автоматический выключатель ВА 47-29 от Texenergo значительно ниже, чем на коммутационные аппараты других производителей.

Маркировка

Для удобства монтажников и обслуживающего персонала все автоматические выключатели ВА 47-29 содержат в своей маркировке следующие обозначения:

• Величина номинального тока, А.
• Номинальная величина рабочего напряжения и его тип (переменное или постоянное), В.
• Частота питающей сети, Гц.
• Тип времятоковой характеристики.
• Отключающая способность, кА.

Дополнительно на корпусе всех аппаратов есть схематическое отображение контактной группы с отображением всех типов защитных элементов.

Разновидности защитных устройств

Существует несколько видов АВ, которые подключаются в сеть с целью контроля состояния проводки и, в случае необходимости, прекращения подачи тока. Они могут быть следующими:

• Мини-модели (маленьких габаритов).
• Воздушные (открытого типа).
• Устройства защитного отключения (сокращенное наименование — УЗО).
• Закрытые (элементы устройств размещены в литом корпусе).
• Дифференциальные (автоматические выключатели, совмещенные с УЗО).

Мини-модели

Эти аппараты предназначены для работы в цепях, нагрузка в которых невысока. Функцией дополнительной регулировки они обычно не обладают. В этом ряду представлены устройства, которые могут выдерживать ток осечки величиной 4,5 – 15А. Для заводскихх мощностей они не подходят, поскольку сила тока на предприятиях значительно выше их номинала. Поэтому подключают их, как правило, в бытовую проводку.

Большой популярностью пользуются автоматы, входящие в производственную линейку французской фирмы Schneider Electric. Номиналы АВ, выпускаемых этой компанией, могут составлять 2 – 125А, поэтому можно выбрать пакетник для домашних линий различной мощности.

Воздушные (открытые) устройства

Если суммарная мощность приборов, подключенных в сеть, велика, и номиналы автоматов, о которых говорилось выше, недостаточны, следует выбирать воздушные защитные устройства. Номинальный ток отсечки пакетников открытого типа на порядок превышает аналогичный показатель мини-моделей. Чаще всего они бывают трехполюсными, но в последнее время многие компании наладили производство четырехполюсных автоматов.

Защитные устройства открытого типа следует устанавливать в распределительных шкафах, оснащенных изнутри специальными DIN-рейками.

Если класс защиты шкафа – от IP55, то его можно размещать вне здания. Корпус этого оборудования сделан из тугоплавкого металла и надежно защищен от проникновения влаги, что позволяет обеспечить высокий уровень безопасности автоматов, расположенных внутри него.

Воздушные АВ имеют большое преимущество перед миниатюрными. Оно заключается в возможности настройки их номинальных характеристик с помощью специальных вставок, которые ставятся на активный контакт.

Автоматы, относящиеся к этому модельному ряду, отличаются друг от друга только по ширине, зависящей от числа полюсов в устройстве (два и более). По остальным габаритам они полностью совпадают.

Закрытые автоматические выключатели

Корпус этих устройств отливается из тугоплавкого металла, что обеспечивает их идеальную герметичность и делает пригодными для эксплуатации в тяжелых условиях. Максимальный показатель напряжения, который могут выдерживать такие автоматы, составляет 750В, а тока – 200А. Закрытые АВ классифицируются по типу действия на следующие группы:

• Регулируемые.
• Тепловые.
• Электромагнитные.

Выбирать оптимальный тип следует, исходя из решаемых задач.

Наиболее высокой точностью обладают электромагнитные закрытые автоматы, определяющие с минимальной погрешностью среднеквадратичный показатель активного электротока и моментально обесточивающие сеть в случае КЗ, не допуская серьезных последствий.

Электромагнитные автоматы успешно используются для контроля функционирования моторов заводских станков, а также другого мощного оборудования, поскольку они могут выдерживать силу тока величиной до 70 кА. Цифра, обозначающая номинал автомата по току, нанесена на его корпус.

Все типы закрытых выключателей могут иметь от двух до четырех полюсов. Благодаря этому они могут быть использованы для защиты электросетей любых зданий и сооружений жилого и нежилого типа.

Устройства защитного отключения

В качестве самостоятельных защитных аппаратов использовать устройства защитного отключения не следует, поскольку их основной задачей является защита человека от внезапного поражения электричеством. Поэтому устанавливать их рекомендуется вместе с АВ, или приобретать дифференциальный автомат, в составе которого УЗО уже имеется. В первом случае нужно учесть, что в первую очередь должно устанавливаться устройство защитного отключения, а после него автоматы.

Если изменить порядок монтажа, то короткое замыкание приведет к выходу УЗО из строя в результате слишком высокой нагрузки.

Основные проблемы у автоматов

У автомата всего лишь три основных неисправности:

1. Выбивает.
2. Не выключается.
3. Не взводится.

Автомат выбивает — это значит что у вас либо внезапно, без явных на то причин, исчезает напряжение, либо при включении нагрузки в одну из цепей происходит отключение питающей сети. Не включаться автомат также может по разному:

• При взведении рычага он сразу же опускается вниз, напряжение появляется кратковременно или не появляется вообще.
• Рычаг заклинил и совсем не взводится и не работает.
• Если вы услышали запах гари или от автоматического выключателя отгорели провода, его нужно отключить прежде чем приступать к ремонту, но рычаг просто не сдвигается с места, как описано в предыдущем пункте, только во включенном положении.

Автомат выбивает без видимых причин

Периодическое выбивание автоматического выключателя связано с работой теплового разъединителя или скачками напряжения в питающей электросети. С последней причиной вы ничего не можете поделать, разве что поставить по входу до автомата стабилизатор напряжения, но это дорого. А вот выключение по тепловому разъединителю связано с длительным, но незначительным по величине превышением номинального тока.

Чаще всего это не является неисправностью автоматического выключателя, а скорее неправильное его использование. В первую очередь следует узнать, на какой ток он рассчитан, это написано на лицевой панели. Затем посчитать суммарный потребляемый ток электроприборами, которые через него запитаны. Если ток не указан на приборах, на них должна фигурировать потребляемая мощность, в таком случае разделите количество Вт на 220 В, тогда вы узнаете количество Ампер через автомат.

Если полученный результат превышает номинал автомата — он будет размыкаться. Если автомат гудит или трещит — это признак его перегрузки.

Решение: Снизить потребление питаемой линии, включать мощные приборы по очереди.

Если же номинал автоматического выключателя подобран правильно, дело в другом. Тепловой разъединитель на то и тепловой, чтобы размыкаться при перегреве, а источником тепла могут стать подгоревшие силовые контакты (как на фото ниже) или не затянутые в клеммниках провода. И то и другое приводит к повышению контактного сопротивления, и нагреву, так как корпус закрыт, теплу деваться некуда, пластина тепловой защиты постепенно нагревается, со временем она разомкнется.

Решение: Проверить затяжку провода, извлечь, при необходимости зачистить их от окислений и нагара, а затем затянуть по новой. Контакты без разборки автомата не почистить, эту неисправность лучше не “лечить”, а заменить автоматический выключатель. Чтобы его разобрать можно высверлить заклепки и раскрыть корпус, но вы рискуете его не собрать или собрать с ошибками, с перекосом и механическими дефектами, что затруднит корректную работу.

Перегрев может получится и от находящихся рядом с АВ источниками тепла в самом щитке. Проверьте рукой температуры окружающих приборов, возможно греется что-то рядом.

Срабатывание при включении нагрузки

Если неисправность возникает при включении какой-то из цепей, например света — неисправность наверняка в светильнике или проводке, ведущей к нему. Из-за нарушения целостности изоляции кабеля или соединений возникло короткое замыкание.

Решение: Диагностика и ремонт заключается в отключении основного кабеля линии и замещении его временным, если помогла — значит вам предстоит ревизия и ремонт проводки.

Моментальное отключение автомата связано с работой электромагнитной защиты. Он не фиксируется во включенном положении из-за внутренних проблем с той же электромагнитной защитой. Проверить исправность автомата можно, заменив его заведомо исправным, с тем же номинальным током и чувствительностью — если все заработало исправно, причина именно в нем. Если автоматический выключатель не взводится без напряжения, при этом КЗ отсутствует — нужна его замена.

Автоматический выключатель не включается

Если вы поднимаете рычаг вверх, но автоматический выключатель не включается, и рычаг моментально падает вниз — виной этому либо механический износ узлов автомата, либо наличие КЗ. Проверить это можно, прозвонив питающую фазу на ноль низкоомной прозвонкой, например, контрольной лампочкой, либо омметром. Высокоомная прозвонка (например светодиодная контролька) может ввести вас в заблуждение и цепь может звониться через нагрузку (лампочки, ТЭНы или электродвигатели). Если цепь замкнута — значит имеет место пробой изоляции кабелей.

Решение: Устранение неисправности производить заменой кабеля или восстановлением изоляции. Если КЗ нет, то замена автомата.

Рычаг заклинил

Другое дело, когда вы не можете сдвинуть с нижнего положения рычаг автомата, значит механизм привода контактов заклинило. Эта неисправность может случиться при отключении под нагрузкой, если возникла сильная дуга и ее брызги заклинили подвижный контакт, а вернее его узлы или он впаялся в корпус.

Решение: Взяться за рычажок поближе к основанию и сильно, но плавно поднимать вверх, при этом возникает вероятность отломать его. В дальнейшем вы не сможете пользоваться таким автоматом. Еще вероятно заклинивание в дальнейшем, тогда автомат следует заменить. Вероятность успеха в этой процедуре 50%, на практике часто отламывается рычаг, особенно если это происходит на морозе.

Автомат не отключается при КЗ

Причины отсутствия реакции на КЗ может быть две. Первая — залипли контакты. Из-за нагрева и образовании дуг при размыканиях контакты прилипли друг к другу. Вторая — заклинил механизм электромагнитного разъединителя.

Решение: Если автомат не срабатывает при коротких замыканиях — попробовать с усилием разорвать контакты, если не получилось, то заменить автомат.

Автоматические выключатели общего назначения с микропроцессорными расцепителями

В последнее время всё более широкое распространение получают электронные расцепители с микропроцессорным управлением (микроконтроллером).

Они имеют возможность точной настройки основных параметров аппарата защиты:

• уровень рабочего тока защиты
• время защиты от перегрузки
• время срабатывания в зоне перегрузки с функцией «тепловой памяти» и без нее
• ток селективной отсечки
• время селективной токовой отсечки

Набор регулируемых параметров может варьироваться в зависимости от типа и назначения аппарата защиты. Также на многих автоматах имеется кнопка «Тест», позволяющая проводить периодическую проверку аппарата защиты потребителем.

Органы регулировки как правило выведены на лицевую панель аппарата защиты, что позволяет при проведении испытаний без лишнего труда понять, как настроены параметры защиты.

Кроме механических поворотных регуляторов разными производителями используются и электронные варианты панелей управления. Пример такого вида аппаратов защиты – автоматический выключатель Schneider Electric с электронным расцепителем и панелью управления: