Автоматический выключатель — от чего защищает и как он устроен

Автоматический выключатель

Несмотря на многообразие типов автоматических выключателей (автоматов), многие работают по схожим принципам и построены на базе стандартного набора функциональных элементов. В связи с широким применением автоматов модульного типа (особенно, в бытовых и низковольтных электросетях), изучать работу автоматического выключателя резонно на их примере. В качестве подопытного образца будет выступать недорогого однополюсный автомат марки ДЭК типа ВА-101-1 C3.

Автомат модульного типа внешне представляет собой стандартизированный по габаритам аппарат в пластмассовом корпусе, имеющий две или более входных клемм (в зависимости от количества полюсов) для подключения питания с одной стороны (обычно, сверху) и подсоединения нагрузки с другой (снизу). На передней панели автомата находится рычаг управления, с помощью которого осуществляется включение и отключение автомата (нагрузки) вручную. По бокам корпуса имеются технологические отверстия для установки дополнительных устройств, например, контактов состояния автомата, независимого расцепителя и некоторых других. Сверху автомат имеет отверстия для доступа к регулировочному винту теплового расцепителя и выхода продуктов горения дугового разряда. Монтаж (крепление) модульного автомата в электрошкафу осуществляется на так называемую DIN-рейку – металлический или пластмассовый профиль определенной формы.

В электрическую цепь автомат подключается последовательно – в разрыв цепи питания нагрузки (потребителей). Принцип действия автоматического выключателя состоит в контроле силы электрического тока через автомат и, в случае необходимости, разрыве цепи (отключении нагрузки) с той или иной скоростью (задержкой), начиная с момента превышения тока и в зависимости от «серьезности» (кратности) этого превышения.

Схема подключения однополюсного автомата в цепь питания лампы накаливания.

Корпус модульного автомата, в большинстве случаев, неразборный. Для его вскрытия, с целью изучения, потребуется удалить (высверлить и извлечь) все заклепки и разделить корпус на две части. Элементы корпуса выполнены из пластмассы, не поддерживающей горение, с достаточной (расчетной) электроизоляционной способностью. С внутренней стороны полукорпусов имеются пазы и направляющие для установки функциональных элементов автомата.

Автоматический выключатель ДЭК внутри.

Автомат полностью разобран.

Устройство автоматического выключателя с подписями его функциональных элементов.

Механизм взвода и расцепления – механическая система из пружин и рычажков, выполняющая две основные функции: удержание контактов в сомкнутом состоянии при штатном режиме работы, и, при возникновении аварийной ситуации, по командам расцепителей или оператора (ручное отключение) быстро отвести подвижный контакт от неподвижного.

Автомат включен, механизм взведен.

Электромагнитный расцепитель представляет собой электромагнит с подвижным сердечником (якорем), который работает как толкатель. Когда ток через обмотку достигает определенного значения, якорь надавливает на рычажок спускового механизма, что приводит к его срабатыванию и отключению нагрузки. Число витков катушки и сечение обмоточной проволоки электромагнита рассчитано так, чтобы срабатывать только при относительно больших превышениях номинального тока автомата (например, при коротком замыкании), а так же чтобы выдерживать такие превышения неоднократно.

Нижняя клемма, катушка электромагнитного расцепителя и биметаллическая пластина соединены сваркой.

При движении якоря вниз в направлении красной стрелки, курок спускового механизма выходит из зацепления (красный кружок).

При движении якоря вниз, он увлекает за собой подвижный контакт, чем помогает механизму расцепления развести контакты.

Тепловой расцепитель – биметаллическая пластина, изгибающаяся в определенную сторону при нагреве в результате прохождения тока через специальный проводник повышенного сопротивления, намотанный поверх неё (биметаллическая пластина косвенного нагрева). При определенном угле изгиба пластины, её кончик надавливает на рычажок спискового механизма – автомат отключается. В отличие от электромагнитного расцепителя, тепловой расцепитель более медлителен и не способен срабатывать за доли секунды, однако, он более точен и поддается тонкой настройке.

При изгибании кончика биметаллической пластины в направлении красной стрелки, курок спускового механизма выходит из зацепления (красный кружок).

Дугогасительная камера, имеющаяся в устройстве автоматического выключателя, обеспечивает быстрое гашение дугового разряда, который может образовываться при размыкании контактов. Она представляет собой набор металлических пластин, находящихся на небольшом расстоянии друг от друга. Попадая на пластины, дуга разделяется, завлекается внутрь дугогасительной камеры и тухнет. Продукты горения дуги и избыточное давление сбрасываются наружу через специальный канал в корпусе автомата.

Автоматический выключатель устроен и работает по принципу постоянного слежения за силой электрического тока, использует сразу два детектора-расцепителя: электромагнитный и тепловой. Первый обладает высокой скоростью реакции, которая необходима для защиты от быстрорастущих сверхтоков, вторая – точностью и определенной задержкой в срабатывании, что позволяет исключить ложные отключения нагрузки при кратковременном и небольшом превышении силы тока.

Внутренняя же конструкция его не такая уж и простая.

В корпусе располагаются:

• Механизм взвода;
• Винт тепловой установки;
• Биметаллический тепловой расцепитель;
• Электромагнитный катушечный расцепитель;
• Дугогасительная камера;
• Силовые контакты;
• Канал отвода раскаленных газов.
  Каждый из этих элементов выполняет определенную работу. Читайте по теме — что такое дифавтомат, как подключить.

Механизм взвода соединен с тумблером, а на концах его установлены силовые контакты. Им и производится передача электрического тока с входящих клемм на выходящие.

Биметаллический (тепловой) расцепитель представляет собой пластину, которая при нагреве изгибается, разъединяя силовые контакты.

Предназначен этот расцепитель для прекращения подачи тока, если его сила не имеет пикового значения.
При незначительном превышении силы тока со временем пластина разогреется и произойдет размыкание контактов. То есть, срабатывает этот расцепитель через определенное время.

Винтом же регулируется зазор между пластиной и контактом. Регулировка этого винта выполняется заводом-изготовителем.
Электромагнитный расцепитель предназначен для мгновенного обесточивания сети. Срабатывает он только при воздействии на него токов больших значений, возникающих при коротком замыкании.
При срабатывании одного из расцепителей, между контактами неизбежно произойдет возникновение электрической дуги, и чем больше сила тока – тем она сильнее.

Чтобы эта дуга не привела к повреждению элементов выключателя, в его конструкцию входит дугогасительная камера, которая гасит внутри себя возникшую дугу.

При всем этом внутри образуются газы с повышенной температурой, которые отводятся по специальному каналу.
Конструктивно все автоматические выключатели практически одинаковы, но рабочие параметры их отличаются.

Существуют определенные критерии выбора автоматических выключателей, которые и учитывают их параметры.
Подключение проходного выключателя, схемы, особенности монтажа, защита

Виды автоматических выключателей

Подобные устройства делятся на несколько типов:

• установочные автоматы – оснащаются пластиковым коробом, благодаря чему данные устройства можно монтировать в жилых помещениях без риска получения повреждений током;
• универсальные автоматы – не оснащаются защитным корпусом, а потому их можно монтировать только в специальном распределительном оборудовании;
• быстродействующие автоматы – особенность заключается в том, что время реагирования составляет менее 5 миллисекунд;
• автоматы замедленного действия – в таких моделях время срабатывания колеблется в диапазоне от 10 до 100 миллисекунд;
• селективные – подобное оборудование можно настроить на определенное время выключения в области тока короткого замыкания;
• электрооборудование обратного тока – техника срабатывает исключительно при смене направления тока в определенном участке;
• поляризованные устройства – обесточивают участок цепи при условии значительного скачка силы тока;
• неполяризованные – работают так же, как и предыдущие только во всех направлениях тока.

Разные виды автоматических выключателей

Скорость отключения напрямую зависит от принципа действия устройства. Также скорость отключения зависит от наличия условий для моментального обесточивания определенного участка цепи. Данные условия созданы в электрооборудовании, которые работают по методу токоограничения.

Классификация

Стандарт МЭК 60050‑441 и ГОСТ IEC 60050‑441-2015 определили несколько видов автоматических выключателей:

• «токоограничивающий автоматический выключатель (current-limiting circuit-breaker): Автоматический выключатель с достаточно коротким временем отключения, чтобы предотвращать достижение током короткого замыкания своего иначе достижимого пикового значения»;
• «автоматический выключатель со встроенными плавкими предохранителями (integrally fused circuit-breaker): Комбинация в одном устройстве автоматического выключателя и плавких предохранителей, в которой последовательно с каждым полюсом автоматического выключателя, предназначенным для присоединения к фазному проводнику, установлен один плавкий предохранитель»;
• «автоматический выключатель с блокировкой замыкания (circuit-breaker with lock-out preventing closing): Автоматический выключатель, в котором ни один из подвижных контактов не может включить электрический ток, если команду на замыкание инициируют в то время, когда сохраняются условия, которые должны вызвать размыкание»;
• «автоматический выключатель в литом корпусе (moulded-case circuit-breaker): Автоматический выключатель, имеющий опорный корпус из литого изоляционного материала, составляющий неотъемлемую часть автоматического выключателя»;
• «автоматический выключатель с заземленным баком (dead tank circuit-breaker): Автоматический выключатель, главные контакты которого расположены в заземленном металлическом баке»;
• «автоматический выключатель с баком, находящимся под напряжением (live tank circuit-breaker): Автоматический выключатель, главные контакты которого расположены в баке, изолированном от земли»;
• «воздушный автоматический выключатель (air circuit-breaker): Автоматический выключатель, контакты которого размыкаются и замыкаются в воздухе при атмосферном давлении»;
• «масляный автоматический выключатель (oil circuit-breaker): Автоматический выключатель, контакты которого размыкаются и замыкаются в масле»;
• «вакуумный автоматический выключатель (vacuum circuit-breaker): Автоматический выключатель, контакты которого размыкаются и замыкаются в оболочке с высоким вакуумом»;
• «автоматический выключатель с газовым дутьем (gas-blast circuit-breaker): Автоматический выключатель, в котором электрическая дуга образуется в потоке газа»;
• «элегазовый автоматический выключатель (sulphur hexafluoride circuit-breaker, SF6 circuit-breaker): Автоматический выключатель, контакты которого размыкаются и замыкаются в гексафториде серы (элегазе)»;
• «автоматический выключатель с воздушным дутьем (air-blast circuit-breaker): Автоматический выключатель с газовым дутьем, в котором используемым газом является воздух».

Автоматические выключатели, которые применяют в электроустановках зданий, обычно представляют собой воздушные автоматические выключатели в литом корпусе. Некоторые автоматические выключатели являются токоограничивающими автоматическими выключателями. Иногда используют автоматические выключатели со встроенными плавкими предохранителями.

В стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 установлена следующая классификация автоматических выключателей по типу выводов:

автоматические выключатели с выводами резьбового типа для внешних медных проводников;
автоматические выключатели с выводами безрезьбового типа для внешних медных проводников;
автоматические выключатели с плоскими выводами быстрого соединения для внешних медных проводников;
автоматические выключатели с выводами резьбового типа для внешних алюминиевых проводников.

По способу крепления стандарт МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 [2] следующим образом классифицируют автоматические выключатели:

автоматические выключатели, электрическое присоединение которых не связано с механическим креплением;
автоматические выключатели, электрическое присоединение которых связано с механическим креплением, например: автоматические выключатели втычного типа, болтового типа и ввинчиваемого типа.

В стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020  установлена следующая классификация автоматических выключателей по числу полюсов:

однополюсные автоматические выключатели;
двухполюсные автоматические выключатели с одним защищенным полюсом;
двухполюсные автоматические выключатели с двумя защищенными полюсами;
трехполюсные автоматические выключатели с тремя защищенными полюсами;
четырехполюсные автоматические выключатели с тремя защищенными полюсами;
четырехполюсные автоматические выключатели с четырьмя защищенными полюсами.

В стандарте МЭК 60898‑2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 для универсальных автоматических выключателей установлена иная их классификация по числу полюсов:

однополюсные автоматические выключатели;
двухполюсные автоматические выключатели с двумя защищенными полюсами.

Принцип работы

« Автоматический выключатель замыкает и размыкает одну или несколько подключенных к нему электрических цепей с помощью своих главных контактов. Под замыканием понимают оперирование, в результате которого автоматический выключатель переводится из разомкнутого положения в замкнутое; под размыканием – из замкнутого положения в разомкнутое. »

Рис. 1. Пример внешнего вида автоматических выключателей (А — однополюсный автоматический выключатель серии S 200, Б — трехполюсный автоматический выключатель серии S 200 P)

« Замкнутое положение автоматического выключателя обеспечивает предопределенную непрерывность его главной цепи, разомкнутое положение – предопределенный зазор между разомкнутыми контактами главной цепи автоматического выключателя. »

« При коммутации электрических цепей автоматический выключатель выполняет включение и отключение, а также включение с последующим автоматическим отключением. »

« Замыкание и размыкание, выполняемые без протекания электрического тока в главной цепи автоматического выключателя, относят к его механическому оперированию, т. е. к оперированию автоматического выключателя в условиях отсутствия электрического тока в его главной цепи. »

« Включение и отключение, осуществляемые при протекании электрического тока в главной цепи автоматического выключателя, относят к электрическому оперированию, т. е. к оперированию автоматического выключателя в условиях протекания электрического тока в его главной цепи. Электрическое оперирование называют также коммутацией. »

« Автоматическое оперирование автоматического выключателя происходит при появлении в его главной цепи тока перегрузки или тока короткого замыкания. Время отключения сверхтока зависит от индивидуальной время-токовой характеристики автоматического выключателя, которая должна находиться в пределах стандартной время-токовой зоны. »

Особенности работы теплового расцепителя

При превышении током цепи, в которой установлен автомат защиты, номинала устройства возникает перегрузка. Поток электронов высокой мощности, проходя через биметаллическую пластину, оказывает на нее термическое воздействие, делая более мягкой и заставляя выгнуться в сторону отключающего элемента. При вступлении последнего в контакт с пластиной происходит срабатывание автомата, и подача тока в цепь прекращается. Таким образом, тепловая защита позволяет не допустить чрезмерного нагревания проводника, которое может привести к расплавлению изоляционного слоя и выходу проводки из строя.

Нагревание биметаллической пластины до такой степени, чтобы она изогнулась и вызвала срабатывание АВ, происходит в течение определенного времени. Оно зависит от того, насколько величина тока превышает номинал автомата, и может занять как несколько секунд, так и час.

Срабатывание теплового расцепителя происходит в случае превышения током цепи номинала автомата как минимум на 13%. После остывания биметаллической пластины и нормализации величины текущего тока защитное устройство можно будет снова включить.

Существует еще один параметр, способный повлиять на срабатывание АВ под воздействием теплового расцепителя – это температура окружающей среды.

Если воздух в помещении, где установлен аппарат, имеет высокую температуру, то пластина нагреется до отключающего предела быстрее, чем обычно, и может сработать даже при незначительном возрастании тока. И наоборот, если в доме холодно, нагревание пластинки будет происходить медленнее, и время до отключения цепи увеличится.

Срабатывание теплового расцепителя, как было сказано, требует определенного времени, в течение которого ток цепи может прийти в норму. Тогда перегрузка исчезнет, и отключения устройства не произойдет. Если же величина электротока не снижается, автомат обесточивает цепь, предотвращая оплавление изоляционного слоя и не допуская возгорания кабеля.

Причиной перегрузки чаще всего становится включение в цепь устройств, суммарная мощность которых превышает расчетную для конкретно взятой линии.

Нюансы электромагнитной защиты

Электромагнитный расцепитель предназначен для защиты сети от короткого замыкания и по принципу работы отличается от теплового. Под действием сверхтоков КЗ в соленоиде возникает мощное магнитное поле. Оно сдвигает в сторону сердечник катушки, который размыкает силовые контакты защитного устройства, воздействуя на механизм расцепителя. Питание линии прекращается, благодаря чему исчезает опасность возгорания проводки, а также разрушения замкнувшей установки и автоматического выключателя.

Поскольку в случае КЗ в цепи происходит мгновенное возрастание тока до величины, способной за короткое время привести к тяжелым последствия, срабатывание автомата под воздействием электромагнитного расцепителя происходит за сотые доли секунды. Правда, при этом ток должен превысить номинал АВ в 3 и более раза.

Наглядно про автоматические выключатели на видео:

Дугогасительная камера

Когда контакты цепи, через которую протекает электрический ток, размыкаются, между ними возникает электрическая дуга, мощность которой прямо пропорциональна величине сетевого тока. Она оказывает на контакты разрушающее воздействие, поэтому для их защиты в состав устройства входит дугогасительная камера, представляющая собой набор пластинок, установленных параллельно друг другу.

При контакте с пластинами происходит дробление дуги, в результате чего снижается ее температура и происходит затухание. Газы, возникшие при появлении дуги, через специальное отверстие удаляются из корпусной части защитного устройства.

Штатный режим работы

В штатном режиме через автоматический выключатель течет ток, который меньше номинального или равен ему.

При этом напряжение питания поступает на верхнюю клемму, которая соединена с неподвижным контактом.

С последнего ток идет к подвижному контакту, затем по гибкому медному проводнику на соленоид.

Далее ток с соленоида поступает на расцепитель (тепловое реле) и после на клемму, расположенную снизу. Именно она соединяется с потребителями электроэнергии.

Аварийные режимы работы

Принцип работы автоматического выключателя переменного тока таков, что при аварийной ситуации (перегрузка или короткое замыкание) происходит отключение защищаемой цепи.

Начинает работать механизм свободного расцепления, он приводится в действие специальным расцепителем (обычно электромагнитные или тепловые используются в конструкциях).

Режим перегрузки

Режим перегрузки – это когда ток, потребляемый подключенной к автомату нагрузкой, становится выше, нежели номинальное значение прибора. При этом ток, который проходит через расцепитель, вызывает нагрев пластины из биметалла, что приводит к увеличению ее изгиба. Это приводит к тому, что срабатывает расцепительный механизм. В этот момент выключается автомат, и цепь размыкается.

Тепловая защита срабатывает не мгновенно, так как для нагрева пластины нужно некоторое время. И оно варьируется в зависимости от того, насколько превышено номинальное значение силы тока. Промежуток времени может колебаться от пары секунд до часа. Задержка позволит избавиться от отключения питания при непродолжительном и случайном повышении тока. Часто такие превышения можно наблюдать при запуске электродвигателя.

Принцип работы автоматического выключателя во время короткого замыкания

Устройство автоматических выключателей позволяет защищать электрическую цепь не только от перегруза, но и от коротких замыканий. Во время таких аварийных ситуаций ток повышается настолько, что может расплавиться изоляция проводки. Для предотвращения такой неприятности следует моментально отключить сеть. Эта задача возложена на электромагнитный расцепитель.

Данный элемент состоит из катушки соленоида и стального сердечника, который фиксируется специальной пружиной. Моментальный скачок силы тока в обмотке катушки ведет к пропорциональному повышению магнитной индукции, вследствие чего сердечник плотнее прилегает к пружине. По мере нарастания магнитной индукции стальной сердечник преодолевает воздействие пружины и прижимает выключатель.

После этого моментально размыкаются контакты, и подача электричества в защищаемый участок прекращается. Электромагнитный элемент включается моментально и предотвращает воспламенение изоляции.

Во время отключения контактов при аварийной ситуации между ним возникает так называемая дуга, максимальная температура которой составляет 3000 градусов. Само собой разумеется, что элементы защитного электрооборудования следует защитить от настолько высоких температур. Для этих целей автоматы оснащаются специальными системами гашения дуги. Это устройство внешне похоже на коробку, которая состоит из нескольких пластинок из металла.

Разные дугогасительные камеры

Высокотемпературная дуга появляется в месте отключения контактов. После этого один край дуги движется по динамичному контакту, а другой проходит по статичному элементу, переходит на металлический проводник, а затем доходит до задней грани системы гашения дуги. Попадая на решетку из пластинок, дуга делится на части, теряет температуру и в итоге гаснет. Снизу автоматического выключателя находятся специальные отверстия для вывода образующихся в момент гашения дуги газов.

Если защитное электрооборудование сработало из-за короткого замыкания, то у вас не получится включить электричество, пока вы не обнаружите саму причину возникновения поломки. В большинстве случаев проблема кроется в выходе из строя какого-либо электрооборудования.

Для повторного запуска устройства следует отсоединить электрооборудование и попытаться запустить выключатель. Если сделать это получилось и оборудование не выбило в ближайшее время, значит, проблема заключается в поломке техники. Останется только опытным путем выяснить, какое именно устройство вышло из строя. Если автоматический выключатель срабатывает после отключения всех приборов, значит, проблема в нарушении изоляции проводки. Для устранения подобной неисправности придется вызывать специалистов, которые смогут обнаружить и устранить поломку.

Если вы столкнулись с такой проблемой, как постоянные отключения защитного электрооборудования, то не стоит устанавливать новое устройство с более высоким номинальным значением силы тока – эти действия проблему не разрешат. Данное оборудование монтируется с учетом площади поперечного сечения провода, а значит, слишком высокий ток попросту не сможет возникнуть в проводке. Выяснить причину неисправности и устранить ее помогут соответствующие специалисты, самостоятельные действия крайне рискованны.

Вернуться к содержанию

Назначение и требования

Харечко Ю.В. в своем словаре [5] акцентирует внимание на том, что:

« Основным предназначением автоматического выключателя, как следует из требований стандарта МЭК 60364‑4‑43 и разработанного на его основе ГОСТ Р 50571.4.43, является защита от сверхтока проводников электрических цепей в электроустановке здания с целью обеспечения электрической и пожарной безопасности. Автоматический выключатель должен продолжительное время проводить без отключения любой электрический ток, величина которого не превышает его номинальный ток, и своевременно отключать электрические цепи при появлении в них тока перегрузки или тока короткого замыкания. »

[5]

« При типах заземления системы TN‑C, TN‑S и TN‑C‑S автоматический выключатель можно также использовать для осуществления защиты от поражения электрическим током в составе такой меры защиты, как автоматическое отключение питания. Основные требования к автоматическому отключению питания в электроустановках зданий изложены в разделах 411 «Защитная мера − автоматическое отключение питания» стандарта МЭК 60364‑4‑41 и разработанного на его основе ГОСТ Р 50571.3. В главе 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности» Правил устройства электроустановок седьмого издания изложены устаревшие требования к обеспечению защиты от поражения электрическим током, переписанные из ранее действовавшего ГОСТ Р 50571.3–94. В главе 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности» Правил устройства электроустановок седьмого издания изложены устаревшие требования к обеспечению защиты от поражения электрическим током, переписанные из ранее действовавшего ГОСТ Р 50571.3–94. »

Международные требования к автоматическим выключателям не бытового назначения изложены в стандарте МЭК 60947‑2, который применяют в совокупности со стандартом МЭК 60947‑1. Национальные требования к ним содержатся в ГОСТ Р 50030.2-2010, который применяют совместно с ГОСТ IEC 60947-1-2017.

Стандарт МЭК 60947‑1 и ГОСТ IEC 60947‑1-2017 предназначены для согласования требований и рекомендаций общего характера, относящихся к низковольтной коммутационной аппаратуре и аппаратуре управления, с целью их унификации в соответствующих классах устройств и устранения необходимости испытаний по различным стандартам. В обоих стандартах изложены требования и рекомендации, которые являются общими для низковольтной коммутационной аппаратуры и аппаратуры управления, предназначенной для эксплуатации в электрических цепях переменного тока напряжением до 1000 В и постоянного тока – до 1500 В включительно. Требования этих стандартов применяют совместно с требованиями других стандартов, входящих в состав комплексов МЭК 60947 «Низковольтная коммутационная аппаратура и аппаратура управления», ГОСТ IEC 60947 и ГОСТ Р 50030.

Стандарт МЭК 60947‑2 и ГОСТ Р 50030.2 распространяются на автоматические выключатели, предназначенные для работы в электрических цепях переменного тока напряжением до 1000 В и постоянного тока – до 1500 В включительно. Такие автоматические выключатели могут иметь любые номинальные токи, различные конструкции и способы применения. Стандарты также содержат дополнительные требования к автоматическим выключателям со встроенными плавкими предохранителями.

Указанные автоматические выключатели применяют в низковольтных распределительных устройствах, установленных в различных сооружениях, на трансформаторных подстанциях, в распределительных пунктах и др. Эти автоматические выключатели используют также во вводно-распределительных устройствах, во вводных устройствах, в главных распределительных щитах и других низковольтных распределительных устройствах электроустановок жилых, общественных, производственных и других зданий.

Международные требования к автоматическим выключателям для электрического оборудования (АВО), которые специально предназначены для защиты электрических цепей в электрооборудовании, изложены в стандарте МЭК 60934. Национальные требования к этим автоматическим выключателям содержатся в ГОСТ IEC 60934-2015. Эти автоматические выключатели применяют в цепях электрического оборудования переменного тока, имеющих напряжение до 440 В, и постоянного тока при напряжении до 250 В включительно. Номинальный ток АВО не может быть более 125 А.

Международные требования к автоматическим выключателям бытового назначения, предназначенным для применения в электроустановках зданий, изложены в стандартах МЭК 60898‑1 и МЭК 60898‑2. Национальные требования к ним содержатся в ГОСТ IEC 60898-1-2020 и ГОСТ IEC 60898-2-2011.

В стандарте ГОСТ IEC 60898-1-2020 приведены требования к воздушным автоматическим выключателям, контакты которых замыкаются и размыкаются в воздухе при атмосферном давлении. Автоматические выключатели предназначены для работы в электрических цепях переменного тока частотой 50 и (или) 60 Гц. Они должны иметь номинальное напряжение не выше 440 В, номинальный ток – до 125 А и номинальную коммутационную способность при коротком замыкании – не более 25000 А.

Автоматические выключатели бытового и аналогичного назначения предназначены для использования обычными лицами и не нуждаются в обслуживании. Эти автоматические выключатели могут иметь одно или несколько значений номинального тока. Однако механизм, с помощью которого в автоматическом выключателе осуществляют переход от одного значения номинального тока к другому, в нормальных условиях эксплуатации должен быть недоступным потребителю, а само переключение должно быть возможным только при помощи инструмента.

Автоматические выключатели, номинальный ток которых регулируют средствами, доступными потребителю, а также автоматические выключатели, предназначенные для защиты электродвигателей, не рассматривают в стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020.

С помощью автоматических выключателей, конструкция которых соответствует требованиям стандарта МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020, в электроустановках зданий можно реализовать функцию разъединения. То есть автоматические выключатели бытового назначения могут быть использованы в качестве разъединителей.

Стандарт МЭК 60898‑2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 устанавливают дополнительные требования к однополюсным и двухполюсным автоматическим выключателям1, предназначенным для использования также в электрических цепях постоянного тока и имеющим номинальное напряжение до 220 В (однополюсные) и до 440 В (двухполюсные), номинальный ток до 125 А и номинальную коммутационную способность при коротком замыкании (для постоянного тока) до 10000 А включительно.

Выбор автоматического выключателя. Основное правило

Выбирать защитный автомат надо, исходя из площади сечения провода, который этот автомат защищает (который подключен после этого автомата). А сечение провода – из максимального тока (мощности) нагрузки.

Алгоритм выбора автоматического выключателя таков:

1. Определяем мощность и ток потребителей линии, которая будет питаться через автомат. Ток рассчитывается по формуле I=P/220, где 220 – номинальное напряжение, I – ток в амперах, Р – мощность в ваттах. Например, для нагревателя мощностью 2,2 кВт ток будет 10 А.
2. Выбираем провод по таблице выбора сечения в зависимости от тока. Для нашего нагревателя подойдет кабель с жилой сечением 1,5 мм². Он в самых худших условиях в однофазной сети держит ток до 19А.
3. Выбираем автомат, чтобы он гарантированно защищал наш провод от перегруза. Для нашего случая – 13А. Если поставить автомат с таким номинальным тепловым током, то при токе 19А (превышение в полтора раза) автомат сработает примерно через 5-10 минут, судя по время-токовым характеристикам.

Много это или мало? Учитывая, что кабель тоже имеет тепловую инерцию, и не может мгновенно расплавиться, то нормально. Но учитывая то, что нагрузка не может просто так увеличить свой ток в полтора раза, и за эти минуты может произойти пожар – это много.

Поэтому, для тока 10 А лучше использовать провод сечением 2,5 мм² (ток при открытой прокладке – 27А), а автомат 13А (при превышении в 2 раза сработает примерно через минуту). Это для тех, кто хочет перестраховаться.

При этом главное правило будет таким:

Ток провода должен быть больше тока автомата, а ток автомата – больше тока нагрузки

Iнагр < Iавт < Iпров

Имеются ввиду максимальные токи.

И если есть такая возможность, номинал автомата должен быть смещён в сторону тока нагрузки. Например, макс.ток нагрузки 8 Ампер, макс.ток провода – 27А (2,5мм2). Автомат следует выбирать не на 13 или 16, а на 10 Ампер.

Привожу таблицу выбора автомата:

Таблица выбора защитного автомата по сечению кабеля

Выбор защитного автомата однозначно зависит от сечения кабеля. Если ток автомата выбран больше, чем надо, то возможен перегрев кабеля из-за протекания большого тока. Если же автомат выбран правильно, то при превышении тока он выключится, и кабель не повредится.

Таблица выбора автомата по сечению кабеля

Обратите внимание на способы прокладки кабеля (тип установки). От того, где проложен кабель, ток выбранного защитного автомата может отличаться в 2 раза!

По таблице – имеем исходно сечение кабеля, и под него выбираем защитный автомат. Для нас, как для электриков, наиболее важны первые три столбца таблицы.

Таблица выбора защитного автомата по мощности нагрузки

Таблица потребления и ток защитного автомата по мощности приборов

Видно, что производитель рекомендует разные время-токовые характеристики для разных электроприборов. Там, где нагрузка чисто активная (разные типы нагревателей), рекомендована характеристика автомата “B”. Там, где есть электродвигатели  – “С”. Ну а там, где используются мощные двигатели с тяжелым запуском – “D”.

Время-токовая характеристика D в эту таблицу не вошла, потому что она не для бытового применения. Подробнее о запуске двигателей рассказано в статье про подключение электродвигателя через магнитный пускатель. А также – про включение твердотельного реле.

Ошибки при выборе, которые нужно учитывать

Напоследок рассмотрим самые распространенные ошибки, которые допускаются при выборе автоматического выключателя.

Ошибка 1.

Выбирая автомат, руководствуются суммарной мощностью потребителей, что является одной из самых грубых ошибок.

Автомат только защищает проводку от перегрузок, изменить ее характеристики он неспособен.

Если поставить мощный автомат на слабую проводку и подключить к ней сильный потребитель энергии, это неизбежно приведет к повреждению проводки, при этом автомат не сможет выполнить свою работу.

Поэтому всегда нужно ориентироваться по сечению провода и его пропускной способности, а не по мощности потребителей.

Ошибка 2.

Зачастую все ветки сети оснащаются одинаковыми автоматами, а затем пытаются использовать одну из ветвей в качестве сильнонагруженной.

Еще на стадии монтажа электрической сети желательно позаботиться о том, чтобы хоть одна из веток имела повышенные параметры и была оснащена автоматом, рассчитанным на значительные нагрузки.

К примеру, в гараже частного дома возможно использование приборов, создающих значительную нагрузку.

Эту ветвь лучше заранее усилить, чем потом переделывать или надеяться, что автомат или проводка «выдержат».

Ошибка 3.

При приобретении автоматических выключателей покупатели стараются минимизировать затраты. На безопасности лучше не экономить.

Покупать такие устройства следует только у хорошо зарекомендованных фирм в специализированных магазинах, а еще лучше у официального дистрибьютора.

Надеемся, что данные выше советы помогут вам правильно подобрать автоматический выключатель для своего дома.