Избор на автоматичен превключвател: видове и характеристики на електрически автомати

Със сигурност много от нас са се замисляли защо автоматичните прекъсвачи така бързо изтласкаха от електросхемите остарелите предпазители? Активността на тяхното внедряване е обоснована от редица много убедителни аргументи, сред които възможността да се закупи този вид защита, който идеално съответства на време-токовите данни на конкретни видове електрооборудване.

Съмнявате се кой точно автомат ви е нужен и не знаете как правилно да го изберете? Ние ще ви помогнем да намерите правилното решение – в статията е разгледана класификацията на тези устройства. А също и важните характеристики, на които трябва да обърнете голямо внимание при избора на автоматичен прекъсвач.

За да ви е по-лесно да се ориентирате с автоматите, материалът на статията е допълнен с нагледни снимки и полезни видеопрепоръки от специалисти.

Класификация на автоматичните прекъсвачи

Автоматът практически моментално изключва поверената му линия, което предотвратява повреда на окабеляването и захранваната от мрежата техника. След извършеното изключване клонът може веднага да се стартира отново, без да се извършва смяна на предпазителния уред.

Обикновено автоматичните прекъсвачи се избират по четири ключови параметъра – номинална изключваща способност, брой полюси, време-токова характеристика, номинален работен ток.

По номинална изключваща способност

Тази характеристика показва допустимия ток на късо съединение (КС), при който прекъсвачът ще се задейства и, като разкъса веригата, ще изключи окабеляването и устройствата, свързани към нея.

По този параметър се разделят три вида автомати – 4,5 kA, 6 kA, 10 kA.

1. Автоматите на 4,5 kA (4500 A) обикновено се използват за предотвратяване на повреда на силовите линии на частни жилищни обекти. Съпротивлението на окабеляването от подстанцията до мястото на КС е приблизително 0,05 Ом, което дава граничен ток около 500 A.
2. Устройствата на 6 kA (6000 A) се използват за защита от КС на жилищния сектор, обществени места, където съпротивлението на линиите може да достигне 0,04 Ома, което повишава вероятността да се получи късо съединение до 5,5 kA.
3. Прекъсвачите на 10 kA (10000 A) се използват за защита на електроуредби с промишлено предназначение. Ток до 10000 A може да възникне в къса електрическа верига, разположена близо до подстанцията.

Преди избора на оптимална модификация на прекъсвача е важно да се разбере дали са възможни токове на КЗ, надвишаващи 4.5 кА или 6 кА?

Номиналната прекъсвателна способност се посочва в документацията на прекъсвача и върху корпуса под формата на код – 4500А, 600А, 10000А или 4,5кА, 6кА, 10кА. На предната част на устройството има информация за производителя, модела, номиналното напрежение, състоящо се от данни за времетоковата характеристика, работния ток.

Изключването на автомата става при КЗ на зададени стойности. Най-често за битови нужди се използват прекъсвачи с модификация 6000 А.

Моделите 4500 А за защита на съвременни електрически мрежи практически не се използват, а в някои страни е забранено да се експлоатират.

Ако Ви интересува как правилно да преведете Ампери във Ватове, препоръчваме да се запознаете с материала, изложен в следващата статия.

При регистрация на КЗ от автомата изключването се извършва от електромагнитна намотка (ситуация А). При превишаване на номиналните токове мрежата се прекъсва от биметална плоча (ситуация Б).

Работата на автоматичния прекъсвач се състои в защита на проводниците (а не на оборудването и потребителите) от КЗ и от разтопяване на изолацията при преминаване на токове над номиналните стойности.

По брой полюси

Тази характеристика показва максималния възможен брой проводници, които могат да се свържат към АВ за защита на мрежата.

Тяхното изключване става при възникване на аварийна ситуация (по време на превишаване на допустимите показатели на тока или превишаване на нивото на времетоковата крива).

Тази характеристика показва максималния възможен брой проводници, които могат да се свържат към АВ за защита на мрежата. Тяхното изключване става при възникване на аварийна ситуация (по време на превишаване на допустимите показатели на тока или превишаване на нивото на времетоковата крива).

Еднополюсни автоматични прекъсвачи

Прекъсвачът от еднополюсен тип е най-простата модификация на автомата. Той е предназначен за защита на отделни вериги, както и на еднофазна, двуфазна, трифазна електропроводка. Към конструкцията на прекъсвача е възможно да се свържат 2 проводника – захранващ и изходящ.

Функциите на устройство от този клас включват само защита на проводника от запалване. Самата неутрала на окабеляването се поставя на нулевата шина, като по този начин заобикаля автоматичния прекъсвач, а заземителният проводник се свързва отделно към заземителната шина.

Свързването на еднополюсен АВ се извършва с едножилен проводник, но понякога се използват двужилни кабели. Захранването се свързва отгоре на прекъсвача, а защитаваната линия – отдолу, което улеснява монтажа. Монтирането става на 18-милиметрова дин-рейка.

Еднополюсният автомат не изпълнява функциите на входен, тъй като при принудителното му изключване става прекъсване на фазовата линия, а неутралата е свързана с източника на напрежение, което не дава 100% гаранция за защита.

Двуполюсни автоматични прекъсвачи

Когато е необходимо пълно изключване на електрическата мрежа от напрежение, се използва двуполюсен автомат.

Той се използва като входен, когато при късо съединение или повреда в мрежата цялата електрическа инсталация се изключва едновременно. Това позволява навременни ремонтни дейности и модернизация на веригите напълно безопасно.

Използват се двуполюсни автомати в случаите, когато е необходим отделен прекъсвач за еднофазен електроуред, например бойлер, нагревател за вода, машина.

Свързването на двуполюсния автомат става съобразно електрическата схема за защита с използване на 1- или 2-жилен проводник (броят жила зависи от схемата на разпределение). Монтирането се извършва на 36 mm дин-рейка.

Свързват автомата към защитаваното устройство с помощта на 4 проводника, два от които са захранващи (единият се свързва директно към мрежата, а вторият подава захранване чрез мостче) и два изходящи проводника, които се нуждаят от защита, като те могат да бъдат 1-, 2- или 3-жилни.

Триполюсни автоматични прекъсвачи

За защита на трифазна 3- или 4-жилна мрежа се използват триполюсни автомати. Те са подходящи за свързване по тип звезда (средният проводник се оставя без защита, а фазните се свързват към полюсите) или триъгълник (без централен проводник).

При авария на една от линиите останалите две се изключват самостоятелно.

Свързването на триполюсен АВ се извършва с 1-, 2-, 3-жилни проводници. За монтажа е необходима дин-рейка с ширина 54 mm.

Триполюсният прекъсвач служи като входен и общ за всякакви видове трифазни товари. Често модификацията се използва в промишлеността за захранване на електродвигатели с ток.

Към модела се свързват до 6 проводника, 3 от които са фазни проводници на трифазната електрическа мрежа. Останалите 3 са защитавани. Те представляват три еднофазни или една трифазна инсталация.

Четириполюсни автоматични прекъсвачи

За защита на три- и четирифазни електрически мрежи, например, мощен двигател, свързан по принципа на “звезда с изведена нулева точка”, се използва четириполюсен прекъсвач. Използва се като входен прекъсвач за трифазна четирипроводна мрежа.

Свързването на четириполюсния прекъсвач се извършва с 1-, 2-, 3-, 4-жилен проводник, схемата зависи от типа на свързване, корпусът се монтира на din-рейка с ширина 73 мм

Към корпуса на автомата е възможно да се свържат осем проводника, от които три са фазни проводници на електрическата мрежа (+ един нулев) и четири са изходящи проводници (3 фазни + 1 неутрален).

Еднофазните консуматори се захранват от напрежение 220 V, което може да се получи, като се вземе една от фазите и нулевият проводник (неутрал) на електрическата мрежа. Тоест в този случай освен трите фази на електрическата мрежа има още един проводник – нулевият, затова за защита и комутация на такава електрическа мрежа се инсталират четириполюсни автоматични прекъсвачи, които осъществяват прекъсване на всичките четири проводника.

По време-токова характеристика

Автоматичните прекъсвачи (АВ) могат да притежават еднакъв показател номинална мощност на товара, но характеристиките на потребление на електроенергия от уредите могат да бъдат различни.

Консумираната мощност може да постъпва неравномерно, да се променя в зависимост от вида и товара, както и при включване, изключване или постоянна работа на дадено устройство.

Колебанията на консумираната мощност могат да бъдат доста значителни, а диапазонът на техните изменения – широк. Това води до изключване на автомата поради превишаване на номиналния ток, което се счита за фалшиво изключване на мрежата.

За да се изключи вероятността от нецелесъобразно задействане на предпазителя при неаварийни стандартни изменения (повишаване на силата на тока, изменение на мощността) се използват автомати с определени време-токови характеристики (ВТХ).

Това позволява да се експлоатират прекъсвачи с еднакви токови параметри с произволни допустими натоварвания без фалшиви изключвания.

ВТХ показват, след колко време прекъсвачът ще задейства и какви показатели на отношението на силата на тока и постоянния ток на автомата ще бъдат при това.

Особености на автоматите с характеристика B

Автомат с посочената характеристика се изключва за време от 5-20 секунди. Показателят на тока съставлява при това 3-5 номинални тока на автомата. Тези модификации се прилагат за защита на вериги, захранващи стандартни битови уреди.

Най-често моделът се използва за защита на окабеляването на апартаменти и частни къщи.

Характеристика C – принципи на работа

Автомат с номенклатурно обозначение C се изключва за време от 1-10 секунди при 5-10 номинални тока.

Използват се ключове от тази група във всички сфери – в бита, строителството, промишлеността, но най-търсени са те в областта на електрозащитата на апартаменти, къщи, жилищни помещения.

Експлоатация на ключове с характеристика D

Автоматите от D-клас се прилагат в промишлеността и са представени от триполюсни и четириполюсни модификации. Използват се за защита на мощни електродвигатели и различни 3-фазни устройства.

Време на задействане на автоматичния ключ – 1-10 секунди при ток, кратен на 10-14, което позволява ефективното му прилагане за защита на различни инсталации.

В долната част на графиката е показана кратността на стойностите на номиналния ток, по вертикалната линия – времето на изключване. За характеристика B изключването става при 3-5 кратни превишения на действителния ток над номиналния, за C – 5-10 кратно, за D – 10-14 кратно.

Мощните промишлени двигатели работят изключително с автоматични ключове с характеристика D.

Възможно е да Ви бъде интересно да се запознаете с маркировката на автоматичните ключове в друга наша статия.

По номинален работен ток

Общо съществуват 12 модификации на автоматите, отличаващи се по показателя на номиналния работен ток – 1А, 2А, 3А, 6А, 10А, 16А, 20А, 25А, 32А, 40А. Параметърът отговаря за скоростта на задействане на автомата при превишение на действителния ток над номиналния.

Таблицата илюстрира пределната мощност на всяка модификация на автомата, изхождайки от схемата на свързване и напрежението на мрежата. Максималната отдача на ключа става при свързване на товара по схемата на триъгълник.

Изборът на ключа по посочената характеристика се извършва, като се вземат предвид мощността на електрическата инсталация, допустимият ток, който инсталацията може да издържи в нормален режим. Ако стойността на тока е неизвестна, той се определя с помощта на формули, като се използват данни за сечението на проводника, неговия материал и начина на полагане.

Автоматите 1А, 2А, 3А се прилагат за защита на вериги с малки токове. Те са подходящи за осигуряване на електричество на малък брой уреди, например, лампа или полилей, маломощен хладилник и други устройства, чиято обща мощност не надвишава възможностите на автомата.

Ключът 3А се експлоатира ефективно в промишлеността, ако се осъществи неговото трифазно свързване по типа на триъгълник.

Ключовете 6А, 10А, 16А е допустимо да се използват за осигуряване на електричество на отделни електрически вериги, малки стаи или апартаменти.

Тези модели се използват в промишлеността, с тяхна помощ се захранват електродвигатели, соленоиди, нагреватели, заваръчни автомати, свързани по отделна линия.

Три- и четириполюсните автомати 16А се използват като входни при трифазна схема на захранване. В производството се дава предпочитание на уреди с D-крива.

Автоматите 20А, 25А, 32А се използват за защита на окабеляването в модерни апартаменти, те могат да осигурят електричество за перални машини, нагреватели, електрически сушилни и друга техника с висока мощност. Моделът 25А се използва като входен автомат.

Превключвателите 40А, 50А, 63А принадлежат към класа устройства с висока мощност. Те се използват за осигуряване на електричество за силово оборудване с голяма мощност в бита, промишлеността, гражданското строителство.

Избор и изчисление на автоматични прекъсвачи

Познавайки характеристиките на АВ, може да се определи кой автомат е подходящ за дадена цел. Но преди избора на оптимален модел е необходимо да се направят някои изчисления, с помощта на които да се определят точно параметрите на необходимото устройство.

Стъпка #1 – определяне на мощността на автомата

При избора на автомат е важно да се вземе предвид общата мощност на свързаните уреди.

Например, необходим е автомат за свързване на кухненски уреди към електрозахранването. Да предположим, че към контакта ще бъдат свързани кафеварка (1000 W), хладилник (500 W), фурна (2000 W), микровълнова печка (2000 W), електрическа кана (1000 W). Общата мощност ще бъде 1000+500+2000+2000+1000=6500 (W) или 6,5 kW.

В таблицата е дадена номиналната мощност на някои битови уреди, необходима за тяхната работа. Съгласно нормативните данни се избира сечението на силовия проводник за тяхното захранване и автомат за защита на окабеляването.

Ако се погледне таблицата на автоматите по мощност на свързване, като се вземе предвид, че стандартното напрежение на окабеляването в битови условия е 220 V, то за експлоатация ще подхожда еднополюсен или двуполюсен автомат 32А с обща мощност 7 kW.

Трябва да се има предвид, че може да се изисква по-голяма мощност на потребление, тъй като в процеса на експлоатация може да се наложи свързване на други електроуреди, които първоначално не са били взети предвид. За да се предвиди тази ситуация, в изчисленията на общото потребление се използва повишаващ коефициент.

Да предположим, че поради добавяне на допълнително електрооборудване се е наложило увеличение на мощността с 1,5 kW. Тогава трябва да се вземе коефициент 1.5 и да се умножи по получената изчислителна мощност.

В изчисленията понякога е целесъобразно да се използва коефициент на намаляване. Той се прилага, когато едновременното използване на няколко уреда е невъзможно.

Да предположим, че общата мощност на окабеляването за кухнята е 3.1 kW. Тогава коефициентът на намаляване е равен на 1, тъй като се взема предвид минималният брой уреди, свързани едновременно.

Ако един от уредите не може да бъде свързан с другите, то коефициентът на намаляване се взема по-малък от единица.

Стъпка #2 – изчисляване на номиналната мощност на автомата

Номиналната мощност е тази мощност, при която не се изключва окабеляването.

Тя се изчислява по формулата:

M = N * CT * cos(φ),

Където

• M – мощност (W);
• N – напрежение (V);
• СТ – сила на тока, която може да премине през автомата (A);
• cos(φ) – стойността на косинуса на ъгъла на отместване между фазите и напрежението.

Стойността на косинуса обикновено е равна на 1, тъй като практически няма отместване между фазите на тока и напрежението.

От формулата изразяваме CT:

CT = M/N,

Мощността вече е определена, а мрежовото напрежение обикновено е 220 волта.

Ако общата мощност е равна на 3.1 kW, то:

CT = 3100/220 = 14.

Полученият ток ще бъде равен на 14 A.

За изчислението при трифазен товар се използва същата формула, но се вземат предвид ъгловите отмествания, които могат да достигнат големи стойности. Обикновено те са посочени на свързваното оборудване.

Стъпка #3 – изчисление на номиналния ток

Номиналният ток може да се изчисли по документацията за електропроводката, но ако няма такава, той се определя въз основа на особеностите на проводника.

За изчисленията са необходими следните данни:

• площта на сечението на проводника;
• използваният за жилата материал (мед или алуминий);
• начинът на полагане.

В битови условия електропроводката обикновено е разположена в стената.

За изчисляване на площта на сечението ще ви трябва микрометър или шублер. Необходимо е да се измерва само проводящата жила, а не проводника и изолацията.

След като направим необходимите измервания, изчисляваме площта на сечението:

S = 0,785 * D * D,

Където

• D – това е диаметърът на проводника (mm);
• S – площта на сечението на проводника (mm²).

След това използваме таблицата по-долу.

След като се определи от какъв материал са направени жилата на проводника и се изчисли площта на сечението, могат да се определят показателите на тока и мощността, които електропроводката на мрежата може да издържи. Данните са дадени за електропроводка, скрита в стената.

С оглед на получените данни подбираме работния ток на прекъсвача, както и неговия номинал. Той трябва да бъде равен или по-малък от работния ток. В някои случаи се допуска използването на прекъсвачи с номинал, надвишаващ действащия ток на електропроводката.

Стъпка #4 – определяне на време-токовата характеристика

За да се определи правилно ВТХ, е необходимо да се вземат предвид пусковите токове на свързваните товари.

Необходимите данни могат да се намерят, като се използва таблицата по-долу.

В таблицата са посочени някои видове електрически уреди, както и кратностите на пусковия ток и продължителностите на импулсите в секунди.

По данните от таблицата може да се определи силата на тока (в ампери) при включване на уреда, както и периода, след който граничният ток ще възникне отново.

Например, ако вземем електрическа месомелачка, чиято мощност е 1,5 kW, изчислим работния ток от таблиците (това ще бъде 6,81 A) и, като вземем предвид кратността на стартовия ток (до 7 пъти), получаваме стойност на тока 6,81*7=48 (A).

Ток с тази сила протича с периодичност 1-3 секунди. Като вземем предвид графиките на ВТК за клас B, можем да видим, че при претоварване автоматичният прекъсвач ще се задейства в първите секунди след стартиране на месомелачката.

Очевидно е, че кратността на този уред съответства на клас C, следователно автомат с характеристика C трябва да се използва за осигуряване на работата на електрическата месомелачка.

За битови нужди обикновено се използват прекъсвачи, отговарящи на характеристиките B, C. В промишлеността за оборудване с големи кратни токове (двигатели, захранващи блокове и др.) се създава ток до 10-кратен, затова е целесъобразно да се прилагат D-модификации на устройството.

Въпреки това трябва да се вземе предвид мощността на такива уреди, както и продължителността на пусковия ток.

Автономните автоматизирани прекъсвачи се различават от обикновените по това, че се инсталират в отделни разпределителни табла.

Функциите на устройството включват защита на веригата от непредвидени скокове на напрежение, изключване на електрозахранването на целия или определен участък от мрежата.

Изводи и полезно видео по темата

Изборът на АВ по токова характеристика и пример за изчисление на тока са разгледани в следващото видео:

Изчислението на номиналния ток на АВ е демонстрирано в следващото видео:

Автоматите се монтират на входа на къщата или апартамента. Те се намират в пластмасови здрави кутии. Наличието на АВ в схемата на домашната електрическа мрежа е гаранция за безопасност. Уредите позволяват своевременно изключване на електропровода, ако параметрите на мрежата надвишат зададения праг.

Като вземем предвид основните характеристики на автоматичните прекъсвачи, както и като направим верни изчисления, можем да направим правилния избор на това устройство и неговата инсталация.

Ако притежавате знания или опит в извършването на електромонтажни работи, моля, споделете ги с нашите читатели. Оставете вашите коментари относно избора на автоматичен прекъсвач и нюансите на неговата инсталация в коментарите по-долу.