Номинальный ток, классы автоматических выключателей

Основой любого электрооборудования является потребление электрической энергии и ее превращение в какую-либо работу. Необходимо знать, сколько энергии нужно для функционирования электрической сети. Слишком малый ток не сможет дать необходимое количество энергии, слишком большой может привести к поломкам и авариям. Поэтому было введено понятие номинала.

Номинальный ток

Так называется ток, который позволит электрическому оборудованию работать неограниченно долгое время. Помимо номинального, существуют и другие виды электрических токов, некоторые из них несут прямую угрозу работоспособности соединения приборов.

Основную опасность представляют два вида:

  • Токи перегрузки. Существуют разные причины их появления. Они возникают при включении прибора, мощность которого превышает максимально возможную для этой электрической сети. Другой причиной может быть возникновение неисправности в одном из приборов, включённых в сеть. Ещё одной причиной может быть работа одного из приборов на максимальной мощности и кратковременное превышение лимита номинала.
  • Токи, вызванные коротким замыканием. Они появляются при соединении двух точек сети с различными значениями потенциала. Короткое замыкание также может возникать при повреждении изоляции и соприкосновении проводящих ток элементов. При этом сила тока возрастает и происходит обильное выделение тепла, приводящее к возгоранию.

Для защиты от подобных опасностей были придуманы автоматические выключатели. Они подключаются в сеть к остальным электрическим приборам. Срабатывает выключатель лишь при возникновении опасности. Их основные задачи две:

  • распознать слишком большое значение тока;
  • разорвать цепь до того момента, когда будет нанесён непоправимый урон электрической сети.

Чтобы защитить цепь от короткого замыкания, используют электромагнитные расцепители, которые успевают обесточить сеть, не допуская даже возможности нанесения повреждения. Он представляет собой соленоид (разновидность катушки индуктивности) и механизм, который производит расцепление при коротком замыкании.

Защиту от токов перегрузки осуществить сложнее. Они бывают разными и не всегда обесточивание необходимо сразу при превышении номинала сети. Поэтому для защиты сети от этого вида токов используют автоматические выключатели.

Автоматические выключатели: технические характеристики

Основой автоматического выключателя является расцепитель. Если для защиты против короткого замыкания хороши электромагнитные, то для защиты от токов перегрузки используют выключатели с тепловым расцепителем.

Основными характеристиками таких автоматов являются ток и характеристика срабатывания автоматического выключателя.

По строению тепловой расцепитель представляет собой пластину из биметалла, которая при прохождении электричества нагревается. Если величина тока слишком велика, пластина начинает нагреваться сильнее и изгибаться. Достигая определённой силы изгиба, она вызывает срабатывание расцепителя, что размыкает цепь.

Классы срабатывания

Номинальные токи автоматических выключателей разных типов различаются. Их разделяют на следующие группы:

  • A — превышение не более чем в 3 раза. Благодаря высокой чувствительности их обычное место применения — это цепи большой длины с полупроводниковыми устройствами.
  • B — допустимо превышение от 3 до 5 раз. Применяются в жилых домах, освещении, а также всех других сетях, где нет пускового тока либо его значение пренебрежительно мало.
  • C — превышение от 5 до 10 раз. Ими защищают розеточные системы, кондиционеры и холодильники. В случае превышения номинала, такой автомат способен разорвать сеть в течение полутора секунд.
  • D — возможно превышение от 10 до 20 раз. Этот вид предназначен для использования в сетях, с высокой кратковременной нагрузкой. Это питание насосов, компрессоров. Питание различных электродвигателей.
  • K — от 8 до 14 раз. Используются в сетях с индуктивной нагрузкой.
  • Z — превышение от 2 до 4 раз. Такие выключатели используются в сетях, содержащих чувствительные к сверхтокам приборы. Например, различные электронные устройства.

Принадлежность автомата к одному из перечисленных выше типов указывается на его коробке соответствующим обозначением. Например, советский А3163 относится к классу A.

Существует такой параметр характеристики, как предельная коммутационная способность автоматического выключателя. Она обозначает то значение тока, при котором автомат способен разомкнуть цепь, оставшись неповрежденным.

В бытовых условиях используют автоматы категории B. Они являются самыми чувствительными и способны защитить всю домашнюю технику от выхода из строя. На вводной автоматический переключатель устанавливают выключатели типа C, а на разветвления розеток выключатели типа B. Таким образом, вся сеть будет надёжно защищена, но при этом не будет случайных отключений электроэнергии.

Автоматическими выключателями называются приборы, отвечающие за защиту электроцепи от повреждений, связанных с воздействием на нее тока большой величины. Слишком сильный поток электронов способен вывести из строя бытовую технику, а также вызвать перегрев кабеля с последующим оплавлением и возгоранием изоляции. Если вовремя не обесточить линию, это может привести к пожару, Поэтому, в соответствии с требованиями ПУЭ (Правила устройства электроустановок), эксплуатация сети, в которой не установлены электрические автоматы защиты, запрещена. АВ обладают несколькими параметрами, один из которых – время токовая характеристика автоматического защитного выключателя. В этой статье мы расскажем, чем различаются автоматические выключатели категории A, B, C, D и для защиты каких сетей они используются.

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.

Время срабатывания защитного автоматического выключателя зависит от величины перегрузки: при небольшом превышении нормы оно может занять час и более, а при значительном – несколько секунд.

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.

Между собой эти устройства различаются по току мгновенного расцепления. Его величина определяется кратностью тока, проходящего по цепи, к номиналу автомата.

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.

Защиту от перегрузок в таких линиях обеспечивает реле максимального тока, автоматический выключатель только предохраняет сеть от повреждений в результате воздействия сверхтоков короткого замыкания.

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.

Защитные устройства класса B

Аппараты категории B обладают меньшей чувствительностью, чем относящиеся к типу A. Электромагнитный расцепитель в них срабатывает при превышении номинального тока на 200%, а время на срабатывание составляет 0,015 сек. Срабатывание биметаллической пластины в размыкателе с характеристикой B при аналогичном превышении номинала АВ занимает 4-5 сек.

Оборудование этого типа предназначено для установки в линиях, в которые включены розетки, приборы освещения и в других цепях, где пусковое повышение электротока отсутствует либо имеет минимальное значение.

Автоматы категории C

Устройства типа C наиболее распространены в бытовых сетях. Их перегрузочная способность еще выше, чем у ранее описанных. Для того, чтобы произошло срабатывание соленоида электромагнитного расцепления, установленного в таком приборе, нужно, чтобы проходящий через него поток электронов превысил номинальную величину в 5 раз. Срабатывание теплового расцепителя при пятикратном превышении номинала аппарата защиты происходит через 1,5 сек.

Установка автоматических выключателей с времятоковой характеристикой C, как мы и говорили, обычно производится в бытовых сетях. Они отлично справляются с ролью вводных устройств для защиты общей сети, в то время как для отдельных веток, к которым подключены группы розеток и осветительные приборы, хорошо подходят аппараты категории B.

Это позволит соблюсти селективность защитных автоматов (избирательность), и при КЗ в одной из веток не будет происходить обесточивания всего дома.

Автоматические выключатели категории Д

Эти устройства имеют наиболее высокую перегрузочную способность. Для срабатывания электромагнитной катушки, установленной в аппарате такого типа, нужно, чтобы номинал по электротоку защитного автомата был превышен как минимум в 10 раз.

Срабатывание теплового расцепителя в этом случае происходит через 0,4 сек.

Устройства с характеристикой D наиболее часто используются в общих сетях зданий и сооружений, где они играют подстраховочную роль. Их срабатывание происходит в том случае, если не произошло своевременного отключения электроэнергии автоматами защиты цепи в отдельных помещениях. Также их устанавливают в цепях с большой величиной пусковых токов, к которым подключены, например, электромоторы.

Защитные устройства категории K и Z

Автоматы этих типов распространены гораздо меньше, чем те, о которых было рассказано выше. Приборы типа K имеют большой разброс в величинах тока, необходимых для электромагнитного расцепления. Так, для цепи переменного тока этот показатель должен превышать номинальный в 12 раз, а для постоянного – в 18. Срабатывание электромагнитного соленоида происходит не более чем через 0,02 сек. Срабатывание теплового расцепителя в таком оборудовании может произойти при превышении величины номинального тока всего на 5%.

Этими особенностями обусловлено применение устройств типа K в цепях с исключительно индуктивной нагрузкой.

Приборы типа Z тоже имеют разные токи срабатывания соленоида электромагнитного расцепления, но разброс при этом не столь велик, как в АВ категории K. В цепях переменного тока для их отключения превышение токового номинала должно быть трехкратным, а в сетях постоянного – величина электротока должна быть в 4,5 раза больше номинальной.

Аппараты с характеристикой Z используются только в линиях, к которым подключены электронные устройства.

Наглядно про категории автоматов на видео:

Заключение

В этой статье мы рассмотрели время токовые характеристики защитных автоматов, классификацию этих устройств в соответствии с ПУЭ, а также разобрались, в каких цепях устанавливаются приборы различных категорий. Полученная информация поможет вам определить, какое защитное оборудование следует использовать в сети, исходя из того, какие устройства к ней подключены.