Характеристика автоматического выключателя категории d: отличия между категориями

Конструктивные особенности

Автоматический выключатель помимо классической версии с контактами выделяют воздушные выключатели. По-другому они могут называться силовыми или автоматическими. Как стандартный выключатель, оборудование предназначено для отключения электрического тока. Срабатывание происходит при коротком замыкании.

Пользователи обращают внимание на основные характеристики и подгруппы. Есть существенные отличия между классическими и современными автоматами

Разница кроется в степени защиты электроприемника. Современные устройства в аварийном режиме не боятся коротких замыканий, перегрузок. Производители много ставят на простоту эксплуатации и безопасность использования.

Модели разнятся по сроку службы. Есть модификации специально для применения в агрессивной среде. Такие модели не боятся ускоренной коррозии, могут выдержать низкую температуру. Защищённые выключатели подходят для монтажа на открытом воздухе.

Характеристики автоматов

При рассмотрении автоматов встречаются типы:

Тип А.

Устройство применяется в жилых домах, где наблюдаются временные перезагрузки. Автомат обладает небольшой чувствительностью.

Тип В.

Применим в цепях, где есть пусковые токи, однако низкого уровня. Аппараты могут быть рассмотрены для осветительных приборов.

Тип C.

Активно устанавливаются для защиты розеточных групп. Они могут использоваться в цепи с низким током. Продукция подходит для жилых помещений.

Тип D.

Аппараты отличаются высокой степенью перегрузки, востребованы в промышленной сфере. Они могут эксплуатироваться в цеху со станками, прессами, вибраторами. Устройства подходят для защиты электродвигателей, преобразователей.

Тип Z.

Как предыдущий вариант, востребован в промышленной сфере. Аппараты устанавливаются на пару с предохранителями, предназначены для защиты оборудования.

Тип Е.

Товары используются в лабораторной, промышленной сфере, рассчитаны на высокую нагрузку.

Разделение модификаций в зависимости от рода тока:

постоянные;
переменные;
комбинированные.

Есть устройства, которые подходят лишь для постоянной или в переменной цепи, и функционируют при определенной температуре окружающей среды. Если брать средние показатели, это 40 градусов. При подборе оборудования необходимо руководствоваться ГОСТом 6827.

Различия по номинальному току:

3;
10;
16;
20;
до 6300 ампер.

Условные обозначения

Разные типы автоматов маркируются по-своему для быстрой идентификации и выбора нужного для конкретной цепи или её участка. Как правило, все производители придерживаются одного механизма, который позволяет унифицировать изделия под многие отрасли и регионы. Разберём подробнее нанесённые на автомат знаки и цифры:

Бренд. Обычно в верхней части автомата ставится логотип производителя. Практически все они стилизованы определенным образом и имеют свой фирменный цвет, поэтому выбрать изделие своей любимой компании будет несложно.
Окошко индикатора. Показывает текущее состояние контактов. Если возникла неисправность в автомате, то по нему можно определить есть ли напряжение в сети.
Тип автомата. Как уже описывалось выше, означает характеристику отключения при токах, значительно превышающих номинальный. Чаще в быту используются C и чуть реже B. Отличия типов электрических автоматов B и C не так существенны;
Номинальный ток. Показывает значение силы тока, который может выдержать длительную нагрузку.
Номинальное напряжение. Очень часто данный показатель имеет два значения, написанных через «слэш». Первый — для однофазной сети, второй — для трехфазной. Как правило, в России используется напряжение в 220 В.
Предельный ток выключения. Означает максимально допустимый ток короткого замыкания, при котором автомат отключится без выхода из строя.
Класс токоограничения. Выражается в одной цифре или же отсутствует совсем. В последнем случае принято считать номер класса 1. Данная характеристика означает время, на которое ограничивается ток короткого замыкания.
Схема. На автомате можно встретить даже схему подключения контактов с их обозначениями. Находится она практически всегда в верхней правой части.

При выборе защитного прибора все же одной из главных характеристик считается именно номинальный ток. Для этого нужно определить, какую силу тока требует совокупность всех устройств потребителей в доме.

А так как электричество течёт по проводам, то от его сечения зависит необходимая для нагревания сила тока.

Наличие полюсов также играет немаловажную роль. Чаще всего применяется такая практика:

Один полюс. Цепи с приборами освещения и розетками, к которым будут подключаться простые приборы.
Два полюса. Применяется для защиты проводки, проведённой к электроплитам, стиральным машинкам, отопительным приборам, водонагревателям. Также может устанавливаться в качестве защиты между щитом и помещением.
Три полюса. Используется преимущественно в трехфазных цепях. Это актуально для промышленных или же околопромышленных помещений. Небольшие мастерские, производства и им подобные.

Тактика установки автоматов происходит от большего к меньшему. То есть сначала монтируется, например, двухполюсной, затем однополюсной. Далее идут устройства с мощностью, уменьшающейся на каждом шаге.

Рабочие характеристики

Автоматический выключатель класса D К числу основных параметров автоматических выключателей, полностью характеризующих их функциональные возможности, принято относить:

номинальный ток (штатный режим);
предельную отключающая способность прибора (ПКС);
характеристики по токоограничению;
параметры срабатывания электромагнитной защиты по току.

Отдельно рассматриваются температурные характеристики, под которыми понимаются условия отключения теплового расцепителя.

Характеристики автомата типа С

Ток штатного режима – это величина, при которой автомат может работать сколько угодно долго без отклонений параметров от заданной нормы. Это значение отображается на корпусе прибора сразу вслед за буквой, определяющей его время-токовые характеристики. Предельная отключающая способность автомата – это максимальное значение тока, при котором он может срабатывать без потери функциональности. Величина ПКС указывается на корпусе АВ сразу под время-токовой характеристикой и номиналом.

Категория по ограничению тока характеризует способность отключать аварийную линию до момента достижения током предела по перегрузу. Для различных приборов этот параметр принимает следующие значения:

первая категория – 10 миллисекунд (мс) и более;
вторая категория – от 6-ти до 10-ти мс;
третья категория – 2,5-6 мс.

Количество полюсов

Это значение показывает количество линий, возможных подключений к автоматическому выключателю.

Автомат, имеющий один полюс – простейшая модификация изделия. Служит для защиты, коммуникации единичных цепей. Конструкция позволяет подключить питающий и отходящий провода. Этот прибор защищает от возгорания изоляцию, окружающий материал. Через него подключен фазный провод.

Отключение обоих линий такой сети производят двухполюсным автоматическим выключателем. Используют при отключении однофазного потребителя электроэнергии (водонагреватель, станок).

Трехфазную, четырех проводную электрическую сеть защищают трехполюсными устройствами. Возможно подключение потребителя как звездой, так и треугольником.

Четырехфазный автоматический выключатель находит применение для защиты трехфазной четырехпроводной сети.

Автоматические защитные выключатели: классификация и различия

Помимо устройств защитного отключения, которые не используются по отдельности, есть 3 типа автоматов защиты сети. Они работают с нагрузками разной величины и отличаются между собой по своей конструкции. К ним относятся:

Модульные АВ. Эти устройства монтируются в бытовых сетях, в которых протекают токи незначительной величины. Обычно имеют 1 или 2 полюса и ширину, кратную 1,75 см.

Литые выключатели. Они предназначены для работы в промышленных сетях, с токами до 1 кА. Выполнены в литом корпусе, из-за чего и получили свое название.
Воздушные электрические автоматы. Эти устройства могут иметь 3 или 4 полюса и выдерживают силу тока до 6,3 кА. Используются в электрических цепях с установками высокой мощности.

Обозначения и маркировка

Все виды автоматических выключателей обладают техническими параметрами, нанесенными на лицевой панели прибора.

Кроме типа автомата на нем указываются:

номинальное напряжение – определяется производителем;
самая высокая величина тока, посредством которой автомат сохраняет работоспособность;
номинальный ток расцепителя – при увеличении тока в электросети определенный период времени не будет происходить срабатывание автомата;
период времени, в течение которого произойдет отключение;
предельный ток срабатывания – это показатель тока короткого замыкания, при котором прибор сохраняет свою работоспособность.

Кроме этого изготовитель данного устройства определяет величину по току срабатывания. Если показатель превышает такое значение, происходит моментальное обесточивание цепи. Также указывается завод – изготовитель, который произвел данный прибор.

Автоматический выключатель — «автомат»

Автоматический выключатель, по-другому называется «автомат», представляет собой коммутационный аппарат, который используется в электрической сети. Он бережёт оборудование от сверхтоков и защищает от коротких замыканий. Вместе с автоматом, подключенным устройствам не страшны перезагрузки. Поскольку речь идет о коммутационном оборудовании, происходит включение и отключение от сети.

Что такое автоматический выключатель «автомат»

Варианты исполнения:

электромагнитный расцепитель;
комбинированный расцепитель.

В первом случае оборудование защищено от коротких замыканий. Комбинированный расцепитель успешно борется с перегрузками в сети. Автоматические выключатели являются распространенными, устанавливаются повсеместно в жилых домах, на предприятиях.

Типы устройств для сетей:

однополюсные;
двухполюсные;
трехполюсные;
четырехполюсные.

Разделение по полюсам вызвано наличием 1-, 2-, 3-фазных сетей. Последний вариант (4 полюсные автоматы) подходят для подключения, где используется заземление.

Типы расцепителей

Расцепители являются основными рабочими компонентами АВ. Задача их состоит в том, чтобы при превышении допустимой величины тока разорвать цепь, тем самым прекратив подачу в нее электроэнергии. Существует два основных типа этих устройств, отличающихся друг от друга по принципу расцепления:

Электромагнитные.
Тепловые.

Расцепители электромагнитного типа обеспечивают практически моментальное срабатывание автоматического выключателя и обесточивание участка цепи при возникновении в нем сверхтока короткого замыкания.

Они представляют собой катушку (соленоид) с сердечником, втягивающимся внутрь под воздействием тока большой величины и заставляющим срабатывать отключающий элемент.

Основная часть теплового расцепителя – биметаллическая пластина. Когда через автомат проходит ток, превышающий номинальную величину защитного устройства, пластина начинает нагреваться и, изгибаясь в сторону, касается отключающего элемента, который срабатывает и обесточивает цепь. Время на срабатывание теплового расцепителя зависит от величины проходящего по пластине тока перегрузки.

Некоторые современные устройства оснащаются в качестве дополнения минимальными (нулевыми) расцепителями. Они выполняют функцию выключения АВ, когда напряжение падает ниже предельного значения, соответствующего техническим данным устройства. Существуют также дистанционные расцепители, с помощью которых можно не только отключать, но и включать АВ, даже не подходя к распределительному щиту.

Особенности работы автоматов защиты сети

К какому бы классу ни относился автоматический выключатель, его главная задача всегда одна – быстро определить появление чрезмерного тока, и обесточить сеть раньше, чем будет поврежден кабель и подключенные к линии устройства.

Токи, которые могут представлять опасность для сети, подразделяются на два вида:

Токи перегрузки. Их появление чаще всего происходит из-за включения в сеть приборов, суммарная мощность которых превышает ту, что линия способна выдержать. Другая причина перегрузки – неисправность одного или нескольких устройств.
Сверхтоки, вызванные КЗ. Короткое замыкание происходит при соединении между собой фазного и нейтрального проводников. В нормальном состоянии они подключены к нагрузке по отдельности.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя – на видео:

Токи перегрузки

Величина их чаще всего незначительно превышает номинал автомата, поэтому прохождение такого электротока по цепи, если оно не затянулось слишком надолго, не вызывает повреждения линии. В связи с этим мгновенного обесточивания в таком случае не требуется, к тому же нередко величина потока электронов быстро приходит в норму. Каждый АВ рассчитан на определенное превышение силы электротока, при котором он срабатывает.

За отключение питания под воздействием мощной нагрузки отвечает тепловой расцепитель, основой которого является биметаллическая пластина.

Этот элемент нагревается под воздействием мощного тока, становится пластичным, изгибается и вызывает срабатывание автомата.

Токи короткого замыкания

Поток электронов, вызванный КЗ, значительно превосходит номинал устройства защиты, в результате чего последнее немедленно срабатывает, отключая питание. За обнаружение КЗ и немедленную реакцию аппарата отвечает электромагнитный расцепитель, представляющий собой соленоид с сердечником. Последний под воздействием сверхтока мгновенно воздействует на отключатель, вызывая его срабатывание. Этот процесс занимает доли секунды.

Однако существует один нюанс. Иногда ток перегрузки может также быть очень большим, но при этом не вызванным КЗ. Как же аппарат должен определить различие между ними?

На видео про селективность автоматических выключателей:

Здесь мы плавно переходим к основному вопросу, которому посвящен наш материал. Существует, как мы уже говорили, несколько классов АВ, различающихся по времятоковой характеристике. Наиболее распространенными из них, которые применяются в бытовых электросетях, являются устройства классов B, C и D. Автоматические выключатели, относящиеся к категории A, встречаются значительно реже. Они наиболее чувствительны и используются для защиты высокоточных аппаратов.

Характеристики автоматических выключателей

Существует еще одна классификация автоматов – по их характеристикам. Этот показатель обозначает степень чувствительности защитного прибора к превышению величины номинального тока. Соответствующая маркировка покажет, насколько быстро в случае возрастания тока среагирует устройство. Одни типы АВ срабатывают моментально, в то время как другим на это понадобится определенное время.

Существует следующая маркировка устройств по их чувствительности:

A. Выключатели этого типа наиболее чувствительны и на повышение нагрузки реагируют мгновенно. В бытовые сети их практически не устанавливают, защищая с их помощью цепи, в которые включено высокоточное оборудование.
B. Эти автоматы срабатывают при возрастании тока с незначительной задержкой. Обычно они включаются в линии с дорогостоящими бытовыми приборами (жидкокристаллические телевизоры, компьютеры и другие).
C. Такие аппараты – самые распространенные в бытовых сетях. Отключение их происходит не сразу после повышения силы тока, а через некоторое время, что дает возможность ее нормализации при незначительном перепаде.
D. Чувствительность этих приборов к возрастанию тока самая низкая из всех перечисленных типов. Их чаще всего устанавливают в щитках на подходе линии к зданию. Они обеспечивают подстраховку квартирных автоматов, и если те по какой-то причине не срабатывают, отключают общую сеть.

Крайне важные дополнения

Необходимо подходить к выбору АВ очень требовательно. Выбирать можно только строго по расчетным параметрам и ни в коем случае не интуитивно.
Подключение, монтаж АВ необходимо производить специалисту.
Перед эксплуатацией обязательно необходимо проверить устройство на нормальную работоспособность.

Установку и монтаж автоматических выключателей осуществляют на вводе жилища, производят в следующей последовательности. Устанавливают общий автомат перед счетчиком. Автоматический выключатель, для защиты отдельных потребителей, устанавливают после счетчика. Есть возможность поставить автомат на счетчик.

Расчет номинальной мощности автомата

Номинальная мощность автомата – это рабочая мощность, которую пропускает выключатель, без отключения. Расчет ведется по простой формуле:

P = U*I*cos(f), (1)

где – P мощность в Вт, — напряжение электрической сети в В, I — сила тока в А, проходящая через устройство защиты, cos(f) – косинус (f), определяющий отношение активной нагрузки к полной. С помощью формулы (1) определяется сила тока в штатном эксплуатационном режиме. Эта формула применима при однофазной сети. Она же применима и для трехфазной сети, но в ней необходимо учитывать фазовые сдвиги. Значения этих величин приводятся обычно на оборудовании.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя.

На рисунке ниже представлено устройство автоматического выключателя с комбинированным расцепителем, т.е. имеющий и электромагнитный и тепловой расцепитель.

1 — корпус;
2,3 — нижняя и верхняя винтовые клеммы для подключения провода;
4 — неподвижный контакт;
5 — подвижный контакт;
6 — дугогасительная камера;
7 — гибкий проводник (применяется для соединения подвижных частей автоматического выключателя);
8 — механизм взвода и расцепления
9 — катушка электромагнитного расцепителя;
10 — рычаг управления;
11 — тепловой расцепитель (биметаллическая пластина);
12 — регулировочный винт;

Синими стрелками на рисунке показано направление протекания тока через автоматический выключатель.

Основными элементами автоматического выключателя являются электромагнитный и тепловой расцепители:

Электромагнитный расцепитель обеспечивает защиту электрической цепи от токов короткого замыкания. Он представляет из себя катушку с находящимся в ее центре сердечником который установлен на специальной пружине, ток в нормальном режиме работы проходя по катушке согласно закону электромагнитной индукции создает электромагнитное поле которое притягивает сердечник внутрь катушки, однако силы этого электромагнитного поля не хватает что бы преодолеть сопротивление пружины на которой установлен сердечник.

При коротком замыкании ток в электрической цепи мгновенно возрастает до величины в несколько раз превышающей номинальный ток автоматического выключателя, этот ток короткого замыкания проходя по катушке электромагнитного расцепителя увеличивает электромагнитное поле воздействующее на сердечник до такой величины, что его силы втягивания хватает на то что бы преодолеть сопротивление пружины, перемещаясь внутрь катушки сердечник размыкает подвижный контакт автоматического выключателя обесточивая цепь:

При коротком замыкании (т.е. при мгновенном возрастании тока в несколько раз) электромагнитный расцепитель отключает электрическую цепь за доли секунды.

Тепловой расцепитель обеспечивает защиту электрической цепи от токов перегрузки. Перегрузка может возникнуть при включении в сеть электрооборудования общей мощностью превышающей допустимую нагрузку данной сети, что в свою очередь может привести к перегреву проводов разрушению изоляции электропроводки и выходу ее из строя.

Тепловой расцепитель представляет из себя биметаллическую пластину. Биметаллическая пластина — эта пластина спаянная из двух пластин различных металлов (металл «А» и металл «В» на рисунке ниже) имеющих разный коэффициент расширения при нагреве.

При прохождении по биметаллической пластине тока превышающего номинальный ток автоматического выключателя пластина начинает нагреваться, при этом металл «B» имеет больший коэффициент расширения при нагреве, т.е. при нагреве он расширяется быстрее чем металл «A», что приводит к искривлению биметаллической пластины, искривляясь она воздействует на механизм расцепителя, который размыкает подвижный контакт. В простой схеме это выглядит так:

Время срабатывания теплового расцепителя зависит от величины превышения тока электросети номинального тока автомата, чем больше это превышение тем быстрее сработает расцепитель.

Как правило тепловой расцепитель срабатывает при токах в 1,13-1,45 раз превышающих номинальный ток автоматического выключателя, при этом токе превышающем номинальный в 1,45 раза тепловой расцепитель отключит автомат через 45 мин — 1 час.

Время срабатывания автоматических выключателей определяется по их время-токовым характеристикам (ВТХ)

При любом отключении автоматического выключателя под нагрузкой на подвижном контакте образуется электрическая дуга которая оказывает разрушающее воздействие на сам контакт, причем чем выше отключаемый ток, тем мощнее электрическая дуга и тем большее ее разрушающее воздействие. Для сведения к минимуму ущерба от электрической дуги в автоматическом выключателе она направляется в дугогасительную камеру, которая состоит из отдельных, параллельно установленных пластин, попадая между этих пластин электрическая дуга дробится и затухает.

Класс токоограничения

Движемся дальше. Электромагнитный расцепитель, хоть и называется мгновенным, но тоже имеет определенное время срабатывания, которое отражает такой параметр, как класс ограничения. Он обозначается одной цифрой и у многих моделей эту цифру можно найти на корпусе аппарата. В основном сейчас выпускаются автоматы с классом токоограничения 3 — это значит, что со времени достижения током значения срабатывания до полного разрыва цепи пройдет время не более чем 1/3 полупериода. При стандартной у нас частоте 50 Герц это получается около 3,3 миллисекунд. Класс 2 соответствует значению 1/2 (порядка 5 мс), наверное существуют и другие, но об их существовании мне не известно. По некоторым источникам, отсутствие маркировки этого параметра равносильно классу 1. Я бы этот параметр назвал не классом токоограничения, а быстродействием отсечки. Казалось бы, чем быстрей, тем лучше. На деле же иногда есть смысл поставить автомат с более медленным срабатыванием — это касается групповых автоматов, чтобы при КЗ на какой-то отходящей линии они не срабатывали вместе с автоматом этой линии, т.е. чтобы была селективность. Хотя нет гарантий того, что автомат с меньшим классом сработает медленней автомата с большим классом. Поэтому строить селективность, исходя из данного параметра, я бы не стал, да и официальных рекомендаций насчет этого нет.

Характеристики срабатывания защитных автоматических выключателей

Класс АВ, определяющийся этим параметром, обозначается латинским литером и проставляется на корпусной части автомата перед цифрой, соответствующей номинальному току.

В соответствии с классификацией, установленной ПУЭ, защитные автоматы подразделяются на несколько категорий.

Автоматы типа МА

Отличительная черта таких устройств – отсутствие в них теплового расцепителя. Аппараты этого класса устанавливают в цепях подключения электрических моторов и других мощных агрегатов.

Приборы класса А

Автоматы типа А, как было сказано, обладают самой высокой чувствительностью. Тепловой расцепитель в устройствах с времятоковой характеристикой А чаще всего срабатывает при превышении силой тока номинала АВ на 30%.

Катушка электромагнитного расцепления обесточивает сеть в течение примерно 0,05 сек, если электроток в цепи превышает номинальный на 100%. Если по какой-либо причине после увеличения силы потока электронов в два раза электромагнитный соленоид не сработал, биметаллический расцепитель отключает питание в течение 20 – 30 сек.

Автоматы, имеющие времятоковую характеристику А, включаются в линии, при работе которых недопустимы даже кратковременные перегрузки. К таковым относятся цепи с включенными в них полупроводниковыми элементами.

Характеристики автоматического выключателя

Каждая характеристика имеет два токовых порога:

Порог отказа — ниже этого порога триггер отключения не работает. Превышение этого порогового значения может привести к отключению автоматического выключателя.
Порог срабатывания — выше этого порога срабатывание отключающего устройства будет работать на 100%.

В чем разница между этими характеристиками? Порог срабатывания электромагнитного отпуска (быстрый):

Характеристика A:

порог отказа — 2x номинальный ток автоматического выключателя (In)
порог срабатывания — 3-кратный номинальный ток автоматического выключателя (In)

Характеристика B:

частота отказа — 3x
порог активации — 5x In

Характеристика C:

частота отказа — 5x In
порог активации — 10x In

Характеристика D:

частота отказа — 10x
порог активации — 20x In

На графике можно увидеть 4 характеристики. Из приведенных выше данных можно сделать вывод, что автоматический выключатель с характеристикой А будет срабатывать как можно раньше, а автоматический выключатель с характеристикой D — позднее.

При включении, например, дрели, это устройство может на долю секунды потреблять всплеск тока, кратный номинальному току автоматического выключателя (так называемый пусковой ток). Предположим, что у нас есть автоматический выключатель с номинальным током 10 А, а в момент запуска дрель потребляет 35 А. Эта интенсивность в 3,5 раза превышает номинальный ток автоматического выключателя, то есть:

переключатель с функцией A сработает наверняка
переключатель с функцией B может сработать
переключатели C и D не будут выключаться

А что, если в системе появляется короткое замыкание, интенсивность которого может легко превысить 20-кратный номинальный ток автоматического выключателя? В случае короткого замыкания не существует разного времени задержки для выключателей которые отличаются только их характеристиками. Что это означает на практике? Если в вашем доме имеется выключатель максимального тока B16 (характеристика B, номинальный ток 16 A), а в распределительной коробке поставщика энергии, например C20, в случае короткого замыкания в цепи невозможно определить будет ли срабатывать B16 или C20, или оба одновременно.