Предохранитель и автомат

Принцип работы


Устройство автомата обеспечивает специфику его работы. Рассмотреть принцип действия прибора стоит на примере однополюсной модели:

  1. На верхнюю клемму подключается кабель от линии питания, на нижнюю – провода потребителей.
  2. Для включения необходимо ставить ручку в верхнее положение, для отключения – в нижнее.
  3. В момент включения механизмом взвода направляется подвижный контакт к неподвижному. Сцепка соединяется.
  4. Соленоидный расцепитель-электромагнит функционирует по принципу выталкивания сердечника из центра катушки электромагнитным полем.

    Принцип работы автоматического выключателя

  5. Цилиндрический сердечник из металла надавливает на рычаг механизма расцепления.
  6. За счет гибкой перемычки катушка контактирует с подвижным элементом. Его положение регулирует резьбовой винт.
  7. Неподвижный контакт, подкинутый на верхнюю клемму, выступает в качестве упора для подвижного. Он же замыкает цепь при взводе механизма расцепления.
  8. Контакты автоматически выключаются при повышенной токовой нагрузки. О разрыве цепи свидетельствует искрение. Искры гасит дугогаситель. Дым и остаточные газы выводятся через специальный канал.
  9. Тепловым расцепителем дублируются все этапы работы электромагнитного сердечника. Разница заключается в выталкивании рычага выгнутой биметаллической пластиной.

Работа в нормальном режиме

В неаварийном режиме автомат работает иначе. Ручка управление поднята вверх, а ток поступает на устройство через кабель питания. Проводник подкинут на верхнюю клемму. Затем ток направляется на неподвижные контакты, оттуда – на подвижные. На соленоидную катушку токи подаются через гибкий кабель. После нее поступают на биметаллический элемент, оттуда – на винтовую клемму внизу, а дальше – в электроцепь, к которой подключена нагрузка.

Можно ли поставить предохранитель больше мощности?

Многие из нас с вами в тот же прикуриватель, пытаются поставить предохранитель большей мощности. Делать этого не стоит — не в коем случае!!!

Вот меньшей мощности – можно, но зачастую это не практично, он будет постоянно перегорать, поэтому нужно использовать тот, что доктор прописал.

Полезное видео

Собственно на этом заканчиваю, думаю было познавательно, читайте наш АВТОБЛОГ.

Невозможно представить себе современный автомобиль без огромного количества электронных систем, осуществляющих контроль и управление основными параметрами авто. Для работы всей электроники как штатной, так и всей устанавливаемой дополнительно требуется электричество, которое подается к потребителям через сотни метров электрических проводов. Для обеспечения максимальной защиты от скачков напряжения, которые часто возникают из-за неисправной проводки, каждый автомобиль оснащается блоком с «набором» плавких защитных устройств.

Единственной задачей любого из них является защита электроники. При этом, в случае его срабатывания, он перегорает, и тем самым размыкает электрическую цепь, прекращая подачу электричества к прибору. Соответственно, после любого короткого замыкания или перегрузке в электропроводке автомобиля, предохранитель подлежит замене. Кроме короткого замыкания, к перегоранию устройства может приводить и неправильное использование бортовой электросети, к примеру, одновременное подключения нескольких энергоемких приборов к прикуривателю.

Видео про предохранители AES 50A, 70A

Об особенностях использования водозащищенных автоматических предохранителей серии AES 50A, 70A видео ниже.

Водозащищенные автоматические предохранители AES 50А, 70АВодозащищенные автоматические предохранители AES 50А, 70А

Современный автоматический предохранитель, получивший развитие из обычной пробки до многофункционального аппарата, соответствует требованиям безопасности при работе электрической цепи

Важно правильно его подбирать под тип подключаемой нагрузки и характеристики проводки. Быстродействие и мощность автоматов достаточно высокие

Если необходимо защищать схемы на полупроводниках, применяются электронные устройства. Наиболее эффективной является защита с несколькими устройствами, включая плавкие предохранители.

Как это работает

Внутри предохранителя есть контакты. Если они не соединены между собой, электрическая цепь не замыкается, ток не поступает к розетке. Соединяет эти контакты металлическая проволока.

При высокой температуре она плавится. Когда проволока расплавилась, она больше не соединяет контакты предохранителя. Цепь разорвана. Ток не поступает. При скачке напряжения весь процесс занимает меньше секунды. Такие предохранители называют плавкими.

Если хронических проблем с электричеством нет, установите розетку с предохранителем. Это самый быстрый и дешевый способ обезопасить себя и домашнюю технику.

Предохранитель

Это электроаппарат, который последовательно внедряется в электрическую цепь и в рабочем режиме, является её частью. При возникновении аварийной ситуации, вставка перегорает и аппарат разрывает аварийный участок цепи.

Для защиты окружающего пространства от искрения и расплавленного металла, вставки, чаще, закрывают оболочкой. Для лучшего гашения дуги некоторые аппараты имеют специальную камеру, называемую дугогасительной.

Параметры

Перечислю базовые параметры этих защитных аппаратов:

  • Ном. напряжение: напряжение цепи, на которое аппарат рассчитан. 0,22; 0,38; 0,66 кВ.
  • Ном. ток вставки. Это величина тока, при котором вставка не плавится. Здесь можно встретить номиналы от 2 до 2500 Ампер.
  • Ток расплавления вставки. Величина тока, при котором плавкая вставка начинает плавиться.
  • Ток неплавления вставки. Величина кратковременного увеличения тока, сверх номинального, не вызывающее плавление вставки.
  • Условное время ПВ — t, в часах/минутах в течение, которого вставка не перегорит при токе неплавления или перегорит при токе плавления.

Как вы видите из таблицы 1, взятой из ГОСТ 17242-86 время плавкой вставки, а это время экстремального режима работы вставки, немалое 1 или 2 часа.

Из-за этого, считается, что предохранители с плавками вставками могут защитить электрическую цепь лишь от сверхтоков короткого замыкания или токов перегрузки, величина которых в 1,6 раза больше рабочего тока.

Выбор металла для вставки

Улучшить защитные характеристики предохранителя с плавкой вставкой может правильный выбор металла для вставки.

Есть понятная таблица, по которой можно подобрать диаметр проволоки плавкой вставки предохранителя.

Характеристика предохранителя в графике

Если построить график зависимости времени перегорания вставки от значений тока в цепи получим, так называемую времятоковую характеристику предохранителя.

Пример времятоковой характеристики предохранителей типа ППН.

Этот график выбран для примера и не может показать, как выбирать предохранитель по материалу вставки. Однако если сравнить различные ВТХ вставок, мы обнаружим:

  • Оловянные, свинцовые, цинковые вставки могут долго не плавиться, из-за высокой тепловой инерции. Поэтому они используются для защиты от токов перегрузки.
  • Тугоплавкие вставки из Cu, Fe быстрее перегорают, поэтому используются для защиты от коротких замыканий.

Расчет мощности

Плавкая вставка выбирается с таким расчетом, чтобы она плавилась раньше, чем температура проводов линии достигнет опасного уровня или перегруженный потребитель выйдет из строя. По конструктивным особенностям различают пластинчатые, патронные, трубочные и пробочные предохранители. Сила тока, на который рассчитана плавкая вставка, указывается на ее корпусе. Оговаривается также максимально допустимое напряжение, при котором может использоваться предохранитель.

Данная кривая снимается экспериментально: берется партия одинаковых предохранителей, которые последовательно пережигаются при разных токах. Замеряются время, по истечении которого вставка перегорает, и ток, проходящий через вставку. Каждому току соответствует определенное время перегорания вставки. По этим данным и строится временная характеристика.

Наверное, все из нас видели керамические «пробки», которые заворачиваются в щиток электросчётчика. До недавнего времени, а иногда и сейчас они ещё служат в качестве устройств защиты. По личному опыту – неоднократно сталкивался с такой схемой включения – в щитке две пробки, одна стоит в фазном проводе, вторая – в нулевом. Но какая схема включения категорически неправильна! Ни в коем случае нельзя включать предохранитель в нулевой провод. Ведь что происходит, если именно он выйдет из строя – цепь разоврётся и будет защищена, но потребители всё равно будут под потенциалом сети – фаза-то присутствует. А это уже вопросы электробезопасности.

Плавкий предохранитель, изготовленный в СССР.

Несмотря на то, что плавкие предохранители отслужили свой срок и морально устарели в качестве устройств защиты во вводах бытового сектора, на протяжении всего времени существования они достойно выполняли данную функцию. Плавкие предохранители, конечно справляются со своими функциями защиты от превышения потребляемого тока или короткого замыкания. Однако, на сегодняшний день, особенно в бытовом секторе, плавкие вставки становятся раритетом.

Плюс ко всему – это довольно опасные в пожарном плане устройства. Ведь сегодня многие считают себя электриками и при перегорании «пробки» некоторые «специалисты» устанавливают «жучки» из некалиброванной проволоки. Причём, иногда, довольно экзотические. Характерный пример я описывал в предыдущем обзоре. А чем всё это чревато – далеко ходить не нужно – посмотрите хронику ЧП по любому телеканалу. Поэтому вполне закономерно, что на смену плавким вставкам пришли более надёжные устройства – автоматические выключатели.

Классификация

По принципу действия предохранители бывают плавкие и автоматические. Первые – это обычные пробки. Они широко применяются в бытовых сетях, поскольку являются последним и самым надежным рубежом защиты. Их вкручивают около счетчика, а цоколь такой же, как у лампы накаливания. После каждого срабатывания перегоревшие пробки следует поменять.

Предохранители устанавливают после счетчика. Вводной автомат, установленный впереди счетчика, должен быть опломбирован, чтобы исключить кражу электроэнергии. Для этого его помещают в бокс с возможностью доступа только к переключателю.

Автоматы подразделяются на следующие типы:

  • электромеханические (автоматические выключатели);
  • электронные;
  • самовосстанавливающиеся.

Наиболее распространены автоматические выключатели (фото выше).

После счетчика электрический ток расходится по линиям в квартире. Главный ввод и каждый контур в отдельности нужно защитить от перегрузок и короткого замыкания (КЗ). В домах старой постройки применяются пробки с тонкими токопроводящими вставками (рис. а). При номинальных параметрах плавкая вставка выдерживает токовую нагрузку. Когда ее значение превышает норму, вставка пробки перегорает и разрывает цепь. Для восстановления схемы перегоревший элемент следует поменять на исправный. Это может сделать своими руками даже не специалист.

Плавкие и автоматические предохранители (пробки)

С аналогичной формой были сделаны автоматические устройства, способные заменить пробки. На рис. б изображен предохранитель автоматический резьбовой ПАР-10, где число обозначает номинальный ток. Для него не требуется при каждом срабатывании заменить плавкие вставки, а восстановление работоспособности обеспечивается нажатием кнопки.

Принцип работы

Устройство автомата обеспечивает специфику его работы. Рассмотреть принцип действия прибора стоит на примере однополюсной модели:

  1. На верхнюю клемму подключается кабель от линии питания, на нижнюю – провода потребителей.
  2. Для включения необходимо ставить ручку в верхнее положение, для отключения – в нижнее.
  3. В момент включения механизмом взвода направляется подвижный контакт к неподвижному. Сцепка соединяется.
  4. Соленоидный расцепитель-электромагнит функционирует по принципу выталкивания сердечника из центра катушки электромагнитным полем.

  5. Цилиндрический сердечник из металла надавливает на рычаг механизма расцепления.
  6. За счет гибкой перемычки катушка контактирует с подвижным элементом. Его положение регулирует резьбовой винт.
  7. Неподвижный контакт, подкинутый на верхнюю клемму, выступает в качестве упора для подвижного. Он же замыкает цепь при взводе механизма расцепления.
  8. Контакты автоматически выключаются при повышенной токовой нагрузки. О разрыве цепи свидетельствует искрение. Искры гасит дугогаситель. Дым и остаточные газы выводятся через специальный канал.
  9. Тепловым расцепителем дублируются все этапы работы электромагнитного сердечника. Разница заключается в выталкивании рычага выгнутой биметаллической пластиной.

Работа в нормальном режиме

В неаварийном режиме автомат работает иначе. Ручка управление поднята вверх, а ток поступает на устройство через кабель питания. Проводник подкинут на верхнюю клемму. Затем ток направляется на неподвижные контакты, оттуда – на подвижные. На соленоидную катушку токи подаются через гибкий кабель. После нее поступают на биметаллический элемент, оттуда – на винтовую клемму внизу, а дальше – в электроцепь, к которой подключена нагрузка.

Выбор предохранителя

Выбор предохранителя определяется исходными данными и особенностями конкретного приложения :

  • Номинальный ток. Номинальный ток цепи определяет рейтинг тока предохранителя. Чтобы защититься от незапланированных срабатываний, рекомендуют использовать запас по току 25%. Например, если номинальный ток цепи составляет 7,5 А, то, с учетом запаса, следует выбирать предохранитель, ориентируясь на величину тока 10 А.
  • Рабочая температура также сильно влияет на выбор рейтинга тока предохранителя, поэтому для нормальной работы необходимо делать дополнительный запас. Например, если предполагается работа предохранителей серии 438 при температуре 75°С, то запас должен составлять около 15% (см. рисунок 2).

Рассмотрим пример. Допустим, предохранитель серии 438 должен работать при температуре 75°С и номинальном токе 1,5 А. Очевидно, что с учетом пунктов 1 и 2 для нормальной работы будет недостаточно предохранителя с рейтингом 1,5 А. Необходимый рейтинг тока с запасом составляет: 1,5 А/(0,75 × 0,85) ≈ 2,4 А → 2,5 А (наиболее близкий номинал).

  • Рабочее напряжение. Рейтинг напряжения предохранителя должен быть больше, чем максимально возможное напряжение в схеме.
  • Скорость срабатывания. По скорости срабатывания предохранители делятся на пять типов (FF – сверхбыстродействующие, F – быстродействующие, М – полузамедленные, Т – замедленные, ТТ – сверхзамедленные). Выбор конкретного предохранителя следует делать с учетом ампер-секундных характеристик, предоставляемых производителем.
  • Максимальный ток КЗ. Для предотвращения расплавления или взрыва предохранителя необходимо, чтобы его отключающая способность была выше максимального тока КЗ.
  • Требования к габаритам, типоразмеру и способу монтажа. В настоящее время существует широкий выбор предохранителей для поверхностного монтажа, монтажа в отверстия и для установки в специальные держатели. Выбор конкретной серии определяется особенностями каждого конкретного приложения.
  • Соответствие требованиям стандартов. Использование того или иного предохранителя допускается только в том случае, если он сертифицирован и соответствует требованиям установленных стандартов. Кроме группы стандартов ГОСТ Р МЭК 60127, существуют и другие стандарты. Например, для работы в условиях взрывоопасных сред предохранитель должен отвечать положениям ГОСТ 31610.11-2014 (IEC 60079-11:2011) «Взрывоопасные среды. Часть 11. Оборудование с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь «i» (с Поправкой)».
  • Устойчивость к импульсным воздействиям. На этом пункте следует остановиться подробнее.

Этих данных хватит для выбора предохранителя, работающего в цепи с постоянной или переменной синусоидальной токовой нагрузкой, если эта нагрузка не превышает рейтинг тока предохранителя. Однако существует множество приложений, в которых нагрузка носит импульсный характер. Речь идет о пусковых токах и различных переходных процессах. В таких приложениях предохранитель должен выдерживать кратковременные импульсы тока, превышающие его рейтинг тока, и при этом не срабатывать.

Чтобы определить, сработает или не сработает предохранитель при возникновении заданного числа токовых импульсов, используют интеграл Джоуля I2t, который можно рассчитать вручную или с помощью специальных утилит. Рассмотрим каждый из способов отдельно.

Принцип действия предохранителя-пробки

Автоматический и ручной переключатели фаз

Автоматический предохранитель ПАР изготовлен наподобие пробки и вворачивается вместо нее в патрон. ПАР во включенном состоянии замыкает цепь между резьбовой гильзой (1) и центральным контактом (2) с помощью провода (4) (рис. б). Провод навит на катушку электромагнита (5) и связан с биметаллической пластиной (6). При температурной перегрузке от большого тока пластина изгибается и освобождает рычаг, удерживающий пружину (7). Она разъединяет контакты и поднимает вверх кнопку (9), по которой видно, что автомат сработал. Если возникает ток КЗ, сердечник (8) электромагнита резко втягивается, освобождая рычаг, и пружина размыкает контакты.

Ручное отключение автоматического предохранителя производится путем нажатия на маленькую кнопку (10), которая воздействует на рычаг.

Характеристики автоматических предохранителей

Дифференциальный прибор необходимо подбирать на основании номинального предела отключения, количеству полюсов, время-токовому показателю и номиналу тока срабатывания.

Номинальная отключающая способность

Данная ТТХ автомата указывает диапазон, при котором он разомкнет проводку для обесточивания ее и потребителей. По номинальной отключающей способности бывают приборы:

  • на 4,5 кА – применяется в качестве защиты силовой линии частного дома. Сопротивление кабеля равно 0,05 Ом, предел тока – 500 А;
  • на 6 кА – устанавливается в жилом секторе или общественных зданиях с сопротивлением 0,04 Ом и пределом тока 5,5 кА;
  • на 10 кА – защищают промышленные установки, поскольку ток до 10 000 А возникает в короткой магистрали, проложенной от подстанции.

Количество полюсов

Четырехполюсный автоматический выключатель класса D

По данному параметру можно установить количество проводов для подключения. Существует 4 модификации:

  • Однополюсные. На выключатель можно подкинуть кабели отвода и питания, но он защитит только от возгорания. Нейтраль размещается на нулевой шине в обход автомата. При выключении разрывается фаза.
  • Двухполюсные. Одновременно обесточивают всю проводку. Применяются, когда подключается однофазный прибор (бойлер, водонагреватель). К нему автомат подсоединяется 2-мя проводами питания и 2-мя проводами отвода.
  • Трехполюсные. Используются, когда в сети трехфазный или четырехфазный тип питания. Соединяются по схеме треугольника или звезды.
  • Четырехполюсный. Прибор, необходимый для 6 проводов (3 – фаза, 3 – защита). Допускается подключение на 8 кабелей (4 – фаза с нейтралью, 4 – отводящие, т.е. фазный и нулевой).

Время-токовый показатель

Время-токовые характеристики автоматических выключателей

Величина, при которой автоматическое устройство отключит сеть до достижения критической отметки. Срабатывание происходит:

  • за 10 и более мс;
  • за 6-10 мс;
  • за 2,5-6 мс.

Чем больше категория, тем меньше нагревается сетевой кабель.

Номинал рабочего тока

Номиналы автоматов по мощности

Характеристика, определяющая скорость срабатывания прибора при увеличении тока над номинальным показателем. На рынке присутствуют модификации:

  • 1 и 2А – обеспечивают электричеством малое количество приборов с суммарной мощностью не больше возможностей устройства;
  • 3А – промышленный вариант при треугольном трехфазном подключении;
  • 6А, 10А и 16А – применяются для запитки отдельных комнат и квартир;
  • 16А – имеют 3 или 4 полюса, устанавливаются на вводе при трехфазном питании;
  • 20А, 25А, 32А – устанавливаются для защиты квартир с большим количеством бытовой техники;
  • 40А, 50А, 63А – высокомощные приборы для промышленных и строительных линий.

Используйте для квартиры модификацию 25А на вводе.

Защита от молний и быстродействие

Оказывается, этот вопрос обделен вниманием практически во всех руководствах и учебниках. Если воспользоваться стандартными кривыми времятоковых характеристик, то можно выяснить, что при больших токах КЗ предохранители сгорают очень быстро – от 0,01сек до 1 миллисекунды

А это время значительно меньше, чем полная вспышка тока молнии

Если воспользоваться стандартными кривыми времятоковых характеристик, то можно выяснить, что при больших токах КЗ предохранители сгорают очень быстро – от 0,01сек до 1 миллисекунды. А это время значительно меньше, чем полная вспышка тока молнии.

Полная вспышка тока молнии может содержать в себе несколько импульсов (до 6шт!). При этом общая их длительность по времени близка к 0,1сек. Что в итоге мы имеем?

А имеем следующую ситуацию. Допустим, попала многокомпонентная молния в ЛЭП или рядом, УЗИП не спасло и замкнуло.

Через 0,01сек сгорела вставка, а еще через 0,02сек прибежали оставшиеся 5 импульсов в несколько кА и ваш щиток и все оборудование превратилось в “угольки”.

Защиты то уже никакой нет.

Именно исходя из этого и приходится идти на некоторый компромисс. А именно, возвращаться к схеме №2 с защитным автоматом в общей цепи.

Если у вас оборудование не 1-й категории, а простой жилой дом, то вполне реально отказаться от предохранителей и поставить выключатель соответствующего номинала.

Да, при грозе вы останетесь без света, зато спасете все дорогостоящие приборы и технику.

Типы плавкого предохранителя

В электрических установках жилых помещений (≤ 1000 Вольт), применяются следующие типы предохранителей:

В виде пластин (пластинчатые). Не используются в жилых помещениях. Это одна или несколько открытых проволок припаянных к плоским медным или латунным наконечникам. Незащищенность такой вставки ограничивает их применение

Резьбовые пробки. Хорошо знакомые предохранители с вворачивающейся плавкой вставкой. Типы ПРС (резьбовой).

В виде трубок (трубчатые). В них вставка защищена трубчатой колбой. Для повышения защиты от пожаров, колба может быть наполнена специальным наполнителем. Типы трубчатых предохранителей НПН2 (с наполнителем), ПР2 (разборный), ПН2 (неразборный).

Сколько автоматических выключателей можно использовать


Расчет групповой утечки тока

В одном электрощите нельзя устанавливать выключатель дифтока групповой сети со значением более 30 мА. ПУЭ не запрещают подключение нескольких автоматов при условии, что не будет утечки тока. Перед началом работ следует вычислить групповую утечку.

  1. Переменным резистором измерить фактически показатель.
  2. Рассчитать теоретическую величину на основании п. 7 ПУЭ – на 1 А нагрузки приходится 0,4 мА и 10 мкА на 1 м кабеля.

Чтобы подобрать правильное количество УЗО, понадобится:

  1. При подключении, к примеру, 3-х УЗО на 16 А каждый сложить величины.
  2. Получившееся значение умножить на 0,4 мА.
  3. Подсчитать метраж провода по схеме квартиры и умножить на 10 мкА.
  4. Сложить величины и узнать утечку.
Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий