В любой электрической или электронной схеме присутствуют системы защиты и автоматики. К одним из таких элементов защиты относятся модульные автоматические выключатели (в быту — автоматы). К основным достоинствам автоматов можно отнести дешевизну, малые габариты и удобство монтажа на DIN-рейку. Они широко используются в быту и промышленности.

Модульный автоматический выключатель (АВ) предназначен для защиты от коротких замыканий в линии, проложенной от него к электропотребителю, а также от случаев превышения длительно допустимого тока в этой линии из-за подключения мощных электроприборов к ней. То есть АВ защищает электропроводку, отходящую от него к розетке, выключателям, светильникам и другим электроприборам. Автомат не защищает электроприборы от скачков напряжения. К примеру, кабель сечением 2,5 кв.мм Вы защищаете автоматом С25 А. При подключении большой нагрузки Вы перегрузили линию до 36 А. Автоматический выключатель с номинальным током 25 А может не отключаться в течение целого часа, а по кабелю будет идти ток, который в значительной мере превышает длительно допустимый ток линии 27 А. За это время кабель нагревается и от нагрева разрушается изоляция. От многократных нагревов она становится хрупкой, появляются микротрещины. Как мы знаем из школьных уроков физики, при нагреве металлов они линейно удлиняются. А при одном из следующих нагревов провода деформируются и касаются друг друга, что приводит к короткому замыканию и пожару. А если иметь в виду то, что некоторые производители кабельной продукции выпускают свою продукцию не по ГОСТ, а по ТУ с преднамеренно заниженным сечением жил и уменьшенной толщиной изоляции, то ситуация еще более усугубляется. Любая электрика проектируется так, чтобы питающая линия никогда не нагревалась. Достигается это правильным выбором АВ. Автоматический выключатель должен отключиться раньше, чем линия начнет нагреваться.

 

Мы рекомендуем для защиты проводов использовать автоматические выключатели исходя из таблицы:

Давайте более подробно разберемся с устройством модульного автоматического выключателя.

Основные характеристики модульных автоматических выключателей:

1. Время-токовая характеристика
2. Номинальный рабочий ток
3. Номинальная отключающая способность
4. Количество полюсов

1. Время-токовая характеристика

 

В быту в основном используются модульные автоматические выключатели «C» и редко «B» или «D».
Для реализации заданной время-токовой характеристики в конструкции модульного автоматического выключателя присутствуют 2 элемента — биметаллическая пластина и электромагнитный расцепитель.
Биметаллическая пластина состоит из двух металлов с разным линейным температурным расширением. Пластины плотно сварены друг с другом. При нагревании одна пластина удлиняется больше другой, и вся конструкция изгибается пропорционально температуре, а значит пропорционально протекающему через нее току и времени. При достижении определенного изгиба пластина отключает автомат.

Биметаллическая пластина обеспечивает отключение автомата через некий промежуток времени при превышении его номинального тока. Промежуток времени работы автомата при нагрузке выше номинальной зависит от величины тока протекающего через него, то есть во сколько раз протекающий через автомат ток превышает номинальный ток автомата (кратность до 3 на графике для автомата «B»).
Автомат с номинальной нагрузкой в 10А при кратности тока в 1.13*In (11.3А) отключится в лучшем случае только через 1 час, а при температуре меньше 30 градусов Цельсия может вообще не отключится. При токе 1.45*In (14.5А) такой автоматический выключатель проработает менее 1 часа.
Чем больше нагрузка, тем меньше времени продержится автомат. Самая верхняя кривая время-токовой характеристики отражает время отключения холодного автомата номинальной мощностью более 32А (биметаллическая пластина не разогрета, нагрузка только что подана), вторая сверху характеристика на графике справедлива для автоматических выключателей с номинальным током In<=32А, также с холодной пластиной. Самая нижняя кривая - для автоматов с разогретой биметаллической пластиной (автомат повторно включен после срабатывания от превышения номинальной нагрузки). Приведенная выше время-токовая характеристика справедлива для температуры окружающего воздуха 30 градусов Цельсия. Соответственно, если температура окружающего воздуха ниже, то время срабатывания автомата будет больше.
Электромагнитный расцепитель – это катушка, выполненная медным проводом с подвижным сердечником внутри. При большом токе сердечник втягивается и отключает автомат.

Электромагнитный расцепитель обеспечивает мгновенное отключение автомата при коротком замыкании в защищаемой линии (цветные зоны на графике, кратность тока 3 и выше для автомата «B»). Короткое замыкание — это резкое, лавинное нарастание тока через линию и защищающий ее автомат из-за соединения фазного провода с нулевым, с проводом другой фазы или с заземлением. В этом случае через провод протекает огромный ток при котором линия не выдерживает и сгорает.
Электромагнитный расцепитель настроен таким образом, чтобы реализовывать одну из токовых характеристик — «B», «C», «D» и др. А именно, автоматический выключатель В10 может мгновенно отключиться при кратности тока от 3*In (30А) до 5*In (50А), а при превышении кратности в 5*In (50А) он отключится с вероятностью в 100% (если исправен).
Автомат С10 может отключиться при токе в 5*In (50А) до 10*In (100А), при токе более 10*In (100А)отключится с вероятностью в 100%.
Автомат D10 может отключиться при токе в 10*In (100А) до 20*In (200А), при токе более 20*In (200А) отключится с вероятностью в 100%.

Совместная работа биметаллической пластины и электромагнитного расцепителя реализуют заданную время-токовую характеристику автоматического выключателя, приведенную на графике и в таблице выше. Данные характеристики справедливы при температуре окружающей среды в 30 градусов целься в месте установки автоматического выключателя. Чем ниже температура, тем больше времени требуется на разогрев биметаллической пластины, и соответственно, автомат будет работать больше времени при нагрузке выше номинальной.

Области применения автоматических выключателей и разными время-токовыми характеристиками:

• «B» — автомат для защиты отходящих линий;
• «C» — автомат на группу потребителей;
• «D» — вводной автомат в щите учета, который располагается на улице, или для мощных электродвигателей с большими пусковыми токами.

 

2. Номинальный рабочий ток

Модульные автоматические выключатели выпускают с номинальным рабочим током в 1А, 2А, 3А (слаботочные), 6А, 10А, 16А, 20А, 25А, 32А (средние), 40А, 50А, 63А,100А (мощные). Номинальный ток автомата выбирается по сечению отходящего от него провода (длительно допустимому току отходящей линии), с учетом коэффициента 1.13.
Мы рекомендуем простое правило для выбора сечения провода и защищающего этот провод автомата:

• Электропроводка к электроплитам и варочным поверхностям выполняется проводом 6 кв.мм, причем мощные электроприборы подключаются одним проводом без соединений непосредственно к распределительному щиту и защищаются собственным автоматом.
• Электропроводка до розеток выполняется сечением 2,5 кв.мм, могут быть развилки к разным группам розеток. Нельзя использовать провода с меньшем сечением. Например от щита идет провод сечением 2,5 кв.мм, а в распайке от этой линии подключена розетка проводом 1,5 кв.мм. В этом случае автоматический выключатель необходимо выбрать как для линии сечением 1,5 кв.мм. Модульный автоматический выключатель выбирается по меньшему из сечений проводов в разветвленной линии
• Электропроводка осветительной сети выполняется проводом сечением 1,5 кв.мм. Нельзя использовать провода с меньшем сечением.

Исходя из таблицы, номинальная нагрузка на провода:

• Сечением 6 кв.мм составляет 40А. Для данного провода оптимальным будет автоматический выключатель на 32А, так как In32*1.13 = 36.16А — это меньше, чем номинальный ток. А если взять автомат 40А, то In40*1.13 = 45.2А — ток на 5,2А больше номинальной нагрузки, линия будет работать с перегрузкой и будет нагреваться;
• Сечением 2,5 кв.мм составляет 25А. Для данного провода оптимальным будет автоматический выключатель на 16А;
• Сечением 1,5 кв.мм составляет 18А. Оптимальный автомат 10А. Если нагрузка в осветительной сети не будет превышать 6А, то ПУЭ рекомендуют использовать автомат на 6А.

 

3. Номинальная отключающая способность:

• 3000;
• 4500;
• 6000;
• 10000.

Это способность автоматического выключателя (4500) без внутренних повреждений отключить линию при коротком замыкании с током менее 4500 А и быстро погасить возникающую дугу электрического тока при размыкании контактов.

Конструкция дугогасящей камеры

В новостройках рекомендуем использовать АВ не менее с 6000А так как в доме с электропроводкой выполненной по современным стандартам ток короткого замыкания может быть значительным (магистральная электропроводка в подъездах выполнена толстыми медными проводами)
Для старых домов — 4500А или 6000А.
Автоматы 10000А и более, как правило, используется в промышленности.
 

4. Количество полюсов: 1,2,3,4.

 
Подводя итоги, можно сделать вывод, что время отключения автомата при превышении номинального тока зависит от множества факторов.

1. От краткости превышения номинального тока;
2. От время – токовой характеристики;
3. От температуры наружного воздуха.

Рассмотрим характеристику для автомата С16. Из нее видно, что при превышении тока в 1.13 то номинального, а это 18.08, линия будет находится под нагрузкой более часа, а при двукратном превышении номинального тока автомат отключится через интервал времени от 10 секунд до 5 минут. Из этого следует, что линия может находиться под током в 32А в течение времени до 5 минут. Все это справедливо при температуре окружающей среды 30 градусов Цельсия. Если температура будет менее 30 градусов Цельсия, то автомат сработает через большее количество времени.

В итоге выбор модульного автоматического выключателя сводится к данным рекомендациям:

• Сечением 6 кв.мм составляет 40А. Для данного провода оптимальным будет автоматический выключатель на 32А, так как In32*1.13 = 36.16А — это меньше чем номинальный ток. А если взять автомат 40А, то In40*1.13 = 45.2А — ток на 5,2А больше номинальной нагрузки, линия будет работать с перегрузкой и будет нагреваться;
• Сечением 2,5 кв.мм составляет 25А. Для данного провода оптимальным будет автоматический выключатель на 16А;
• Сечением 1,5 кв.мм составляет 18А. Оптимальный автомат 10А. Если нагрузка в осветительной сети не будет превышать 6А, то ПУЭ рекомендуют использовать автомат на 6А.