Выбор автоматизированного выключателя виды и характеристики автоматов

Время-токовая характеристика (ВТХ)

С помощью такого графического отображения можно получить наглядное представление, при каких условиях будет активирован механизм размыкания цепи (см. рис. 2). На графике, в качестве вертикальной шкалы отображается время, которое необходимо для активации АВ. Горизонтальная шкала показывает соотношение I/In.

Рис. 2. Графическое отображение время токовых параметров самых популярных типов автоматов
Допустимое превышение штатного тока, определяет вид время-токовых параметров для расцепителей в приборах, производящих автоматическое выключение. В согласии с действующими нормативом (ГОСТ P 50345-99), каждому виду присваивается определенное обозначение (из латинских литер). Допустимое превышение определяется показателем k=I/In, для любого вида учтены установленные стандартом значения (см. рис.3):

• «А» – максимум – троекратное превышение;
• «В» – от 3 до 5;
• «С» – в 5-10 раза больше штатного;
• «D» – 10-20 кратное превышение;
• «К» – от 8 до 14;
• «Z» – в 2-4 больше штатного.

Рисунок 3. Важные параметры активации для разных типов
Стоит сказать, что данный график полностью описывает условия активации соленоида и термоэлемента (см. рис.4).

Отображение на графике зон работы соленоида и термоэлемента
Учитывая все сказанное выше, можно констатировать, что главная защитная характеристика у АВ вызвана время-токовой зависимостью.

Список стандартных время-токовых параметров.
Сформировавшись с маркировкой, переходим к рассмотрению разных типов приборов, отвечающих конкретному классу в зависимости от параметров.

Таблица время токовых параметров автовыключателей
Тепловая защита АВ данной категории активируется, когда отношение тока цепи к номинальному (I/In) превысит 1,3. При подобных условиях выключение случится через 60 минут. По мере последующего увеличения минимального тока время выключения уменьшается. Активация электромагнитной защиты происходит при двукратном превышении номинала, скорость срабатывания – 0,05 сек.
Этот тип монтируются в цепях не подверженных непродолжительным перегрузкам. Как пример можно привести схемы на полупроводниковых элементах, при поломке которых, превышение тока небольшое. В бытовых задачах и целях подобный тип не применяется.

Характеристика «B»

Отличие этого вида от предыдущего состоит в токе срабатывания, он может превысить штатный от трех до пяти раз. При этом механизм соленоида гарантированно активируется при пятикратной нагрузке (время обесточивания – 0,015 сек.), термоэлемент – трехкратной (на выключение понадобиться не больше 4-5 сек.).
Такие разновидности устройств нашли использование в сетях, для которых не свойственны высокие токи пуска, к примеру, цепи освещения.

Характеристика «C»

Это самый популярный вид, его допустимая перегрузка больше, чем у 2-ух предыдущих видов. При пятикратном превышении штатного режима срабатывает термоэлемент, это схема, отключающая электрическое питание в течение полутора секунд. Механизм соленоида активируется, когда перегрузка превысит норму вдесятеро.
Данные АВ рассчитаны на защиту электроцепи, в которой может появиться спокойный пусковой ток, что отличительно для бытовой сети, для которой специфична смешанная нагрузка. Приобретая устройство для дома, рекомендуется собственный выбор остановить на этом виде.
Трехполюсный автомат Legrand

Характеристика «D»

Для АВ данного типа свойственны высокие перегрузочные характеристики. А конкретно, десятикратное превышение нормы для термоэлемента и двадцатикратное для соленоида.

Используются эти устройства в цепях с большими пусковыми токами. К примеру, чтобы защищать устройств пуска асинхронных электрических двигателей. На рисунке 9 показано два прибора данной группы (a и b).

Рисунок 9. а) ВА51-35; b) BA57-35; c) BA88-35

Характеристика «K»

У подобных АВ активация механизма соленоида возможна при превышении токовой нагрузки в 8 раз, и гарантированно случится, когда будет двенадцати кратная перегрузка штатного режима (восемнадцати кратное для постоянного напряжения). Время выключения нагрузки не больше 0,02 сек. Что же касается термоэлемента, то его активация возможна при превышении 1,05 от штатного режима.
Область использования – цепи с индуктивной нагрузкой.

Характеристика «Z»

Этот тип отличается маленьким допустимым превышением штатного тока, самая маленькая граница – 2-ух кратная от штатной, самая большая – четырех кратная. Параметры срабатывания термоэлемента, аналогичные, как и у АВ с характеристикой К.
Этот подвид применяется для подсоединения электронных приборов.

Характеристика «MA»

Отличительная исключительность этой группы – не применяется термоэлемент для выключения нагрузки. Другими словами прибор предохраняет лишь от КЗ, этого хватает, чтобы присоединить электро двигатель. На рисунке 9 показано такое устройство (с).

Из чего складывается автомат?

Традиционный автомат состоит из таких элементов:

• Ручка взвода. При помощи неё можно произвести включение автомата после его срабатывания либо же выключить, чтобы выключить цепь.
• Механизм включения.
• Контакты. Предоставляют соединение и разрыв цепи.
• Клеммы. Подсоединяются к защищаемой сети.
• Механизм, срабатывающий по условию. К примеру, биметаллическая тепловая пластина.
• Во многих моделях может находиться винт для регулировки, для корректировки номинального значения силы тока.
• Дугогасительный механизм. Имеется на каждом из полюсов прибора. Собой представляет маленькую камеру, в которой расположены омедненные пластины. На них дуга гасится и сходит на нет.

В зависимости от изготовителя, модели и назначения, автоматы как правило оснащаются дополнительными механизмами и устройствами.

Ток штатной работы

Такой параметр описывает максимально допустимое значение для штатного рабочего режима, при его превышении будет активировано срабатывание системы выключения нагрузки. На рисунке 1 показано, где отображается это значение (как пример взята продукция компании IEK).

Ток штатной работы обведен окружностью
Иногда на линию устанавливают автомат с номинальной мощностью намного более низкой, чем нужно для гарантированого сохранения работоспособности электро кабеля.
Уменьшать номинал выключателя лучше, если общаяя мощность всех устройств в цепи намного меньше, чем выдерживает провод. Это происходит, если исходя из соображений безопасности, когда уже после того как провели монтажные работы проводки часть приборов была удалена с линии.
Тогда уменьшение номинальной мощности автомата резонно с позиции его достаточно быстрого реагирования на появляющиеся перегрузки.

К примеру, при заклинивании подшипника электрического двигателя, ток в обмотке резко возрастает, однако не до значений короткого замыкания. Если автомат среагирует быстро, то обмотка не успеет оплавиться, что спасет мотор от дорогой процедуры перемотки.
Также применяют номинал меньше расчетного по причинам жёстких ограничений на каждую цепь. К примеру, для однофазной сети при входе в жилую площадь с варочной поверхностью поставлен выключатель 32 A, что даёт 32 * 1,13 * 220 = 8,0 кВт допустимой мощности. Пускай при выполнении разводки по квартире были организованы 3 линии с установкой групповых автоматов номинала 25 A.

Если кол-во установленных в распределительный щит групповых автоматов велико, тогда их нужно подписать и занумеровать. Иначе можно очень просто запутаться
Допустим, что на одной из линий происходит медлительное возрастание нагрузки. Когда мощность потребления достигнет значения равного гарантированному расцеплению группового выключателя, на другие два участка остается только (32 – 25) * 1,45 * 220 = 2,2 кВт.

Это довольно мало относительно общего употребления. При подобной схеме электрического щитка входной автомат будет чаще отключаться, чем устройства на линиях.
Итак, для того чтобы сберечь принцип селективности, необходимо поставить на участки выключатели номиналом в 20 или 16 ампер. Тогда при подобном же перекосе используемой мощности на прочие два звена будет приходиться суммарно 3,8 или 5,1 кВт, что допустимо.
Рассмотрим возможность установки выключателя с номиналом 20A на примере отмеченной для кухонной комнаты индивидуальной линии.
К ней подсоединены и могут быть одновременно включены следующие электрические приборы:

• Холодильник, номинальной мощностью 400 Вт и стартовым током в 1,2 кВт;
• Две морозилки, мощностью 200 Вт;
• Духовая печь, мощностью 3,5 кВт;
• Во время работы электрической духовки не запрещается дополнительно включить всего один прибор, самые мощный из которых – электрический чайник, потребляющий 2,0 кВт.

Двадцатиамперный автомат дает возможность более часа пропускать ток с мощностью 20 * 220 * 1,13 = 5,0 кВт. Гарантированное выключение меньше чем за один час случится при пропуске тока в 20 * 220 * 1,45 = 6,4 кВт.

В кухонной комнате постоянное подключение к электрике должно быть у холодильного оборудования и плиты. Если есть риск увеличения силы тока, то одновременную работу других устройств можно убрать, выделив для них всего две розетки
При включении сразу духовки и электрического чайника общаяя мощность будет составлять 5,5 кВт или 1,25 части от номинала автомата. Так как чайник работает непродолжительное время, то выключения не случится. Если в данный момент включатся в работу холодильник и две морозилки, то мощность будет составлять уже 6,3 кВт или 1,43 части номинала.
Это значение уже недалеко к параметру гарантированого расцепления. Впрочем вероятность появления подобной ситуации очень мала и продолжительность периода будет очень мала, так как рабочее время моторов и чайника невелико.
Появляющегося при запуске холодильника стартового тока, даже в сумме со всеми работающими устройствами, будет мало для срабатывания электромагнитного расцепителя. Аналогичным образом, в заданных условиях можно применять автомат на 20 A.
Но есть один невидимый момент состоит в возможности увеличения напряжения до 230 В, что не запрещается нормами. В особенности ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009) определяет стандартное напряжение равным 230 В с возможностью применения 220 В.
В наше время в большинство сетей электричество подают напряжение 220 В. Если же параметр тока приведен к западному стандарту 230 В, то можно сосчитать номиналы в согласии с этим значением.

Устройство механизма выключения

В автоматах есть компонент, производящий разрыв электрической цепи при критических значениях тока. Их рабочий принцип может быть построен на различных технологиях:

• Электромагнитные приборы. Выделяются высокой скоростью реакции на короткое замыкание. При действии токов недопустимой величины срабатывает катушка с сердечником, который, со своей стороны, выключает цепь.
• Тепловые. Важный элемент подобного механизма — биметаллическая пластина, которая начинает изменяться под нагрузкой токов большой силы. Выгибаясь, оказывает физическое влияние на компонент, разрывающий цепь. Ориентировочно по аналогичной схеме работает электро чайник, который может отключаться сам при закипании воды в нем.
• Есть также и полупроводниковые системы отключения питания цепи. Однако в бытовых сетях применяются они очень нечасто.

Отличаются приборы по характеру срабатывания на излишне высокое значение тока. Есть 3 самых востребованных типа автоматов — B, C, D. Каждая литера значит показатель чувствительности прибора. К примеру, автомат типа D имеет большое значение от 10 до 20 xln. Как это понимать? Достаточно легко — чтобы понимать диапазон, при котором способен работает автомат, необходимо помножить цифру рядом с литерой на значение.
Автомат типа B имеет большое значение от 3 до 5 xln. Значит, маркировка B16 значит срабатывание при токах от 48 до 80А.
Но самый популярный вид автоматов — С. Применяется фактически в любом доме. Его характеристики — от 5 до 10 xln.

Параметры автовыключателей

Для обеспечения прекрасного выбора номинала устройств выключения нужно сознание принципов их работы, условий и времени срабатывания.

Параметры работы автовыключателей стандартизированы российскими и международными нормами.
В конструкцию выключателя входят два элемента, реагирующих на превышение силой тока поставленного диапазона значений:

• Биметаллическая пластина под воздействием проходящего тока нагревается и, изгибаясь, надавливает на толкатель, который разъединяет контакты. Это “тепловая защита” от перегрузки.
• Соленоид под воздействием сильного тока в обмотке вырабует магнитное поле, которое давит сердечник, а тот уже действует на толкатель. Это “токовая защита” от короткого замыкания, которая откликается на такое мероприятие намного быстрее, чем пластина.

Типы устройств электрической защиты обладают маркировкой, по которой можно определить их важные параметры.

На каждом автоматическом выключателе обозначены его ключевые характеристики. Это дает возможность не спутать устройства, когда они установлены в щитке
Вид времятоковой характеристики зависит от диапазона уставки (величины силы тока при которой происходит срабатывание) соленоида. Чтобы защищать проводки и приборов в квартирах, домах и офисах применяют выключатели типа “C” или, намного менее популярные – “B”. Особой между ними разницы при бытовом использовании нет.

Вид “D” применяют в подсобках или столярках если есть наличие оборудования с электрическими двигателями, которые имеют высокие показатели пусковой мощности.
Есть два стандарта для устройств выключения: жилой (EN 60898-1 или ГОСТ Р 50345) и более строгий заводской (EN 60947-2 или ГОСТ Р 50030.2). Они выделяются несущественно и автоматы двоих параметров можно применять для помещений жилого фонда.
По минимальному току обыкновенный ряд автоматов для применения в домашних условиях содержит приборы с такими значениями: 6, 8, 10, 13 (реже встречается), 16, 20, 25, 32, 40, 50 и 63 A.

K = I / In.
Внезапный обрыв вниз графика при достижении значения коэффициента диапазона от 5 до 10 единиц, обусловлен срабатыванием электромагнитного расцепителя. Для выключателей типа “B” это происходит при значении от 3 до 5 единиц, а для типа “D” – от 10 до 20.

График показывает зависимость диапазона времени срабатывания автоматов типа “C” от отношения силы тока к значению, которое установлено для этого выключателя
При K = 1,13 автомат гарантированно не отключит линию в течение 1 часа, а при K = 1,45 – гарантированно отключит за это же время. Эти величины утверждены в п. 8.6.2. ГОСТ Р 50345-2010.

Чтобы понимать, за какое время сработает защита, к примеру, при K = 2, нужно провести вертикальную линию от данного значения. В результате получаем, что согласно приведенному графику, выключение случится в диапазоне от 12 до 100 секунд.

Столь большой разброс времени вызван тем, что нагрев пластины будет зависеть не только от мощности проходящего через нее тока, но и показателей окружающей среды. Чем выше температура, тем быстрее срабатывает автомат.
Под этим термином имеется в виду условия срабатывания термоэлемента. Эти сведения можно получить из соответствующего время-токового графика.

Условные определения

Различные типы автоматов маркируются по-своему для быстрой проверки на идентичность и выбора необходимого для определенной цепи или её участка. В основном, все изготовители придерживаются одного механизма, который дает возможность унифицировать изделия под большинство отраслей и регионы. Разберём детальнее которые нанесены на автомат знаки и цифры:

• Бренд. В большинстве случаев сверху автомата ставится логотип изготовителя. Фактически они все стилизованы в некотором роде и имеют собственный брендовый цвет, по этому подобрать изделие собственной любимой компании будет нетрудно.
• Окно индикатора. Показывает текущее состояние контактов. Если появилась неисправность в автомате, то по нему можно определить есть ли сетевое напряжение.
• Вид автомата. Как уже выше описывалось, значит характеристику выключения при токах, существенно превышающих номинальный. Чаще в бытовых задачах и целях применяются C и чуть реже B. Отличия типов электрических автоматов B и C не так значительны;
• Минимальный ток. Показывает значение силы тока, который может выдерживать продолжительную нагрузку.
• Фактическое напряжение. Достаточно часто этот показатель имеет два значения, написанных через «слэш». Первый — для однофазной сети, второй — для трехфазной. В основном, в РФ применяется напряжение в 220 В.
• Максимальный ток выключения. Значит максимально допустимый ток короткого замыкания, при котором автомат выключится без выхода из строя.
• Класс токоограничения. Выражается в одной цифре либо же отсутствует совсем. В последнем варианте в большинстве случаев считают номер класса 1. Эта характеристика значит время, на которое исчерпывается ток короткого замыкания.
• Схема. На автомате можно повстречать даже схему включения контактов с их обозначениями. Находится она почти всегда в верхней правой части.

Аналогичным образом, взглянув на фронтальную часть автомата, можно сразу установить, к какому типа тока он предназначается и на что способен.

При подборе защитного прибора все же одной из основных параметров считается собственно минимальный ток. Для этого необходимо определить, какую силу тока просит совокупность всех устройств потребителей в доме.
А так как электричество течёт по проводам, то от его сечения зависит необходимая для нагрева сила тока.
Наличие полюсов тоже играет очень важную роль. Очень часто применяется такая практика:

• Один полюс. Цепи с световыми приборами и розетками, к которым будут подключаться обычные приборы.
• Два полюса. Используется для защиты проводки, проведённой к электрическим плитам, стиральным машинкам, дизайн радиаторам, бойлерам. Также может ставиться в качестве защиты между щитом и помещением.
• Три полюса. Применяется как правило в трехфазных цепях. Это важно для промышленных либо же околопромышленных помещений. Маленькие мастерские, производства и им аналогичные.

Тактика установки автоматов происходит от большего к меньшему. Другими словами в первую очередь устанавливается, к примеру, двухполюсной, после однополюсной. Дальше идут устройства с мощностью, уменьшающейся на каждом этапе.

Максимальная отключающая способность (ПКС).

Данный термин означает максимально допустимое значение нагрузки, при котором прибор сможет разомкнуть цепь без потери работоспособности. На рисунке 5 эта маркировка отмечена красным овалом.

Пару рекомендаций по выбору автомата

• При подборе необходимо ориентироваться не на электрические приборы, а на проводку, так как собственно её будут оберегать автовыключатели. Если она старая, то рекомендуется заменить её, чтобы можно было применять самый лучший вариант автомата.
• Для подобных помещений, как автогараж, или на время выполнения строительных работ необходимо выбрать автомат с минимальным током намного больше, так как разные станки или инверторные аппараты имеют более высокие показатели силы тока.
• Целесообразно укомплектовывать весь набор защитных механизмов от одного и того же изготовителя. Это даст возможность избежать несоответствия минимальных токов между устройствами.
• Покупать автоматы лучше в специальных магазинах. Так получиться избежать покупки плохой фальшивки, способная привести к плохим результатам.

Категории токоограничения

Данный термин применяется для описания способности АВ произвести выключение цепи до того, как ток КЗ в ней станет самым большим. Устройства выпускаются с токоограничением трех категорий, в зависимости от времени выключения нагрузки:

1. 10 мс. и больше;
2. от 6 до 10 мс;
3. 2,5-6 мс.

Исходя из этого, чем выше категория, тем меньше электрическая проводка склонна нагреву, а это означает, уменьшается риск ее загорания. На рисунке 6 указанная категория обведена красным овалом.

Стоит сказать, что АВ, которые относятся к первой категории, могут не иметь подобающей маркировки.

Маленькой лайфхак о том, как подобрать нужный выключатель для дома

Предложим несколько общих советов:

• Исходя из всего вышесказанного, нам необходимо собственный выбор остановить на АВ с времятоковой характеристикой «С».
• При подборе штатных показателей стоит иметь ввиду планируемую нагрузку. Для вычисления необходимо пользоваться законом Ома: I=Р/U, где Р – мощность цепи, U – напряжение. Рассчитав силу тока (I), выбираем номинал АВ по таблице, представленной на рисунке 10.
  

  Рисунок 10. График для выбора АВ в зависимости от тока нагрузки

Расскажем, как пользоваться графиком. Допустим, произведя расчет силы тока нагрузки, мы получили результат – 42 А. Необходимо выбирать автомат, где это значение будет в зеленой зоне (рабочей области), это будет номинал – 50 А. При подборе также нужно брать во внимание, на какую силу тока рассчитана проводка. Разрешается подыскивать автомат если из этого исходить значения, при условиях, что общаяя сила тока нагрузки окажется меньшей расчетного тока для проводки.

Если предполагается установка Устройство защитного отключения или автомата аннуитетного тока, нужно обеспечить заземление, в другом случае данные устройства как правило будут работать нетактично;

Предпочтение лучше отдать изделиям ведущих брендов, они надежней и работают намного дольше продукции из Китая.

Раньше были очень популярны фарфоровые предохранители с плавкими элементами. Они хорошо подошли для однотипной нагрузки советских квартир. В настоящий момент число домашних приборов стало гораздо выше, из-за чего возможность получения загорания с устаревшими предохранителями возросла.
При подсчете этого показателя выключателя необходимо руководствоваться несложным правилом. Если предполагается уберечь участки цепи с устройствами, имеющими небольшое потребление энергии (к примеру, световыми приборами), то оставить лучше собственный выбор на однополюсном автомате (чаще B класса или C). Если предполагается подключение сложного домашнего устройства, обладающего значительной мощностью употребления (машина для стирки, холодильник), то следует ставить двухполюсной автомат (класса C, D).
В основном, до того времени, когда предполагается реализовать подключение автомата, проводка в комнату уже подведена. Исходя из сечения жил и типа металла (медь или алюминий) можно определить самую большую мощность. Например, для медной жилы в 2,5 мм2 эта величина составляет 4–4,5 кВт. Но проводку часто подводят с большим запасом. Да и расчет необходимо делать до начала выполнения всех работ по монтажу.
В таком случае потребуется значение о том, какая общаяя мощность будет применяться всеми устройствами. Всегда может быть вариант их одновременно включения. Так, на обыкновенной кухонной комнате, постоянно применяются подобные изделия:

• холодильник – 500 Вт;
• электро чайник – 1700 Вт;
• микроволновка – 1800 Вт

Общаяя нагрузка составляет 4 кВт и для нее хватит автомата на 25 A. Но постоянно есть потребители, которые включаются преодически и как правило создают факторы, помогающие срабатыванию выключателя. Данными устройствами могут быть комбайн или миксер. В связи с этим необходимо брать автомат с запасом в 500–1200 Вт.
Потому как мощность в однофазных сетях равна произведению напряжения на силу тока, то и ток просто определить как приватное от мощности и напряжения. Для приведенного выше примера эту величину легко определить, зная, что сетевое напряжение составляет 220 В. Величина потребляемого тока составляет 18,8 A. Беря во внимание запас в 500–1200 В, она будет составлять 20,4–23,6 A.
Для того чтобы работа не прекращалась даже при подобных непродолжительных превышениях нагрузки, номинальную силу тока для автомата можно взять равной 25 A. Примерно такому же значению отвечает и номинал, исходя из кабеля сделанного из меди с сечением 2,5 мм2, которого хватит с запасом для такой нагрузки.
Такой параметр определяется по специализированной таблице, в которой перечислены токи пуска и время их протекания. К примеру, для бытового холодильника кратность пускового тока составляет 5. При мощности в 500 Вт, рабочий ток составляет 2,2 A. Величина пускового тока будет составлять 2,2*7 = 15,4 A. Информацию о периодичности берутся также по специализированной таблице.
Таблица № 1. Токи пуска и продолжительности импульсов для домашних приборов

устройство	кратность тока пускового тока	продолжительность импульса пускового тока, с
лампы с нитью накала	5–13	0,05–0,3
лампы дневного света	1,05–1,1	0,1–0,5
компьютеры, телевизоры	5–10	0,25–0,5
домашняя техника, офисная техника	до 3	0,25–0,5
холодильники, кондиционеры, насосы	3–7	1–3

Для подобранного устройства эта характеристика не превышает 3 с. Выбор становится понятным: для подобного потребителя нужно брать автоматизированный выключатель типа B. Допускается выбирать автомата по мощности нагрузки. Можно пропустить заключительный этап, остановив собственный выбор на выключателе B класса. Для домашних потребностей очень часто бывают достаточными характеристики электрических выключателей B класса и C.