Автоматический выключатель, дифференциальный автомат и узо: в чем отличие?

Назначение

Важно не перепутать: вход — сверху, выход — снизу, иначе автомат может выйти из строя и не будет выполнять своих функций. Видео об автоматических выключателях

Монтируется автомат на рейку с помощью подпружиненной защелки внизу корпуса. В практике использования подобного оборудования отмечается частое применение трёх видов устройств: однополюсные, двухполюсные, трёхполюсные. Фото — двухполюсный автомат Такая реализация предусмотрена ПУЭ Правила установки электрооборудования , где сказано, что запрещается отключать фазный провод, не отключая нейтраль. Обязательно нужно помнить что все работы по установке, подключению и монтажу необходимо производить безопасно, а значит с полным отключением и проверкой отсутствия напряжения. Раскручиваем контактные винты и вставляем провода в контакты автомата.

После счётчика с однофазным вводом монтируется двухполюсный АВ. В случае возникновения аварийной ситуации все полюса автоматического выключателя отключаются одновременно. Герметичный корпус не дает просочиться внутрь пыли и влаге. Графическое обозначение или принципиальная схема прибора. То есть, к первой клемме прибора подключается фаза, ко второй ноль. Таким образом, преимущества: Безопасность — электрическая цепь разрывается целиком.

Особенности работы однополюсного и двухполюсного АВ

Также выбор автомата по значению длительного допустимого тока следует производить, в зависимости от характеристик кабеля проводки. Тепловой расцепитель защищает цепь от перегрузок, а электромагнитный от сверхтоков короткого замыкания.

Пример изображен на картинке. При этом обязательно соблюсти условие целостности изоляции везде, кроме клемных колодок.

В случае, когда сработало УЗО, необходимо найти неисправность в цепи. Электроток, отсекаясь на одном проводе, может остаться на другом. Обозначается она буквами латинского алфавита и наносится на корпус самого автоматического выключателя. Подключение дифференциального автомата

По какому принципу работает однополюсный автомат

Автоматические выключатели, как коммутационные аппараты, выполняют функции в проведении допустимого электрического тока и отключении питания, если номинал превышается, чем предохраняет электросеть от перегрузки.

В задачу однополюсного аппарата входит защита цепи в одном проводе. Работа аппарата сконцентрирована на 2 распределительных устройствах – тепловом и электромагнитном. Когда повышенная нагрузка действует долго, отключение цепи происходит первым механизмом. Если возникает короткое замыкание второй распределитель сразу прекращает подачу питания.

Тепловую защиту выполняет пластина из композиционного материала по следующему принципу:

1. Поступает ток, превышающий допустимый уровень.
2. Биметалл нагревается.
3. Изгибается.
4. Толкает рычаг.
5. Отключает прибор.
6. Пластина остывает.

Когда состояние биметалла приходит в норму, он возвращается в свое исходное состояние и аппарат можно вновь подключать. В состав электромагнитного устройства входит катушка, в середину которой поместили сердечник.

Здесь просматривается такая картина:

1. Возникает ток с коротким замыканием.
2. Поступает на обмотку.
3. Силой, созданной электромагнитным полем, перемещается сердечник.
4. Отключает устройство.

В ходе взаимодействий физических процессов происходит размыкание силовых контактов, которые обесточивают проводник.

Большой силой тока создается электрическая дуга, её направляют в камеру с параллельными металлическими пластинами для дробления и полного распада. Автомат можно выключать простым поворотом ручки. Применяют такие выключатели в обычных квартирах, если к дому подведены всего 2 провода. В сарае, небольшом частном доме размыкают цепь однополюсные автоматы. В многоквартирных домах стоят заземляющие проводники, значит подойдет только двухполюсник.

Автоматы ABB. Устройство

Автоматы ABB серии S200 в продаже не так давно, примерно с 2012 года. Относительно предыдущей серии корпус и механизмы автоматов ABB S200 подверглись изменениям. Корпус у автоматов ABB S200 сделан из полиамида, температура плавления которого около 950 градусов. Добавили индикацию на корпусе автомата «включено» (красный цвет) и «выключено» (зеленый). Увеличили сечение клемм автоматов S200 до 35 мм 2 .

За что мне понравились не только автоматы ABB, но и вся модульная продукция. Это наличие двойных клемм, как сверху, так и снизу. Это дает определенные преимущества при сборке электрощитов. В клеммы автоматов ABB можно подключать провода разных сечений.

Автоматы ABB имеют очень широкий температурный диапазон эксплуатации от — 50 до +70 градусов С. Привожу отрывок информационного письма от компании ABB, подтверждающий данную инофрмацию.

Автомат ABB представляет собой сложный механизм из множества деталей. В этом и заключается высокая надежность и качество у автоматов ABB. Ведь, несмотря на большое количество небольших частей единого механизма, автоматы ABB являются надежной конструкцией. Я не стану писать обо всех, а укажу лишь основные элементы у автоматов ABB:

1. Рычажок управления или «клювик».
2. Защелка для крепления автомата на дин-рейку .
3. Камера для гашения дуги.
4. Винтовые клеммы (нижняя и верхняя).
5. Биметаллическая пластина (тепловой расцепитель) .
6. Винт для регулировки уставки (времени срабатывания) теплового расцепителя.
7. Неподвижный контакт автомата ABB .
8. Подвижный контакт автомата ABB .
9. Катушка с сердечником (электромагнитный расцепитель) .

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.

Исполнение автоматических выключателей

В практике использования подобного оборудования отмечается частое применение трёх видов устройств: однополюсные, двухполюсные, трёхполюсные.

В чём проявляется разница между этими тремя видами автоматов? Попытаемся разобраться.

Однополюсный прибор, в общем-то, не вызывает особых вопросов. Если внедрить выключатель однофазную схему, то устройство будет работать как обычный рубильник, только в режиме автоматической реакции – то есть без вмешательства пользователя разорвёт цепь на случай нарушения заданных рабочих условий.

Краткая характеристика двухполюсника

Аналогичное устройство, но исполненное в виде двухполюсного автоматического выключателя, несколько отличается по функциональности.

Схемотехника двухполюсного прибора выполнена с учётом контроля и сравнения условий работы двух независимых токовых линий.

Двухполюсные автоматы применяются, как правило, для внедрения в проекты построения электрических сетей, когда требуется контроль и сравнение условий работы двух участков единой электрической сети. По сути, двухполюсная конфигурация прибора представляет собой тандем пары однополюсных устройств.

Однако схема защиты и блокировки двухполюсника работает по принципу сравнения параметров каждого устройства в отдельности, в режиме реального времени. Если на любом из двух контрольных участков параметры выходят за границы установок, моментально разрываются обе линии.

Этот важный момент показывает: замена двухполюсного автомата парой обычных однополюсных приборов невозможна в принципе. На случай перегрузки одной из цепей (или КЗ), сработает только один автомат.

Но учитывая, что электрическая сеть единая, электричество продолжит поступать через второй прибор, питающий другой участок. Подобная ситуация приводит к тяжёлым последствиям.

Между тем, существуют два подвида двухполюсных приборов:

• с защитой одного полюса и обычной коммутацией нейтрали;
• с защитой обоих полюсов и одновременной их коммутацией.

Первые обычно используются в качестве вводных автоматов, благодаря которым коммутируется фазный и нулевой проводники. При этом такая схема включения предусматривает использование дополнительной линии PE – заземляющего провода.

Вторые находят применение в схемах одной сети, где питаются два участка, действующие в условиях разных токовых нагрузок.

Особенности устройства трёхполюсника

Главное предназначение трехполюсного автоматического выключателя – использование в схемах трёхфазных сетей. Конструктивные особенности этого вида приборов заключаются в наличии защитных функций на каждом отдельном полюсе.

Срабатывание защиты на любом из полюсов приводит к размыканию всех полюсов.

Несмотря на конкретное назначение автоматов такого типа, их вполне допустимо использовать на однофазных или двухфазных линиях.

Конструктивно трехполюсный автомат содержит следующие элементы:

• механизм управления;
• систему контактов;
• модуль гашения электрической дуги;
• расцепляющее устройство.

Свободные контакты обычно монтируются внутри крышки прибора. Контактная система связывается с траверсой главных контактов кинематическим способом.

Функциональные узлы прибора смонтированы внутри корпуса. Крышка и корпус автомата выполняются из материалов, не пропускающих электрический ток (пластмасса, текстолит и т.п.).

Механизм защиты трёхполюсников обеспечивает моментное отключение, как в режиме «авто», так и в случае ручного действия. При этом, если имеет место перегрузка в электрической схеме, моментное отключение происходит независимо от силы воздействия на рукоятку управления.

То есть, даже если пользователь будет удерживать рукоятку в состоянии включения, автомат в режиме перегрузки всё равно разомкнёт все полюсы.

Существует модификации трёхполюсников, где добавлен ещё один полюс под нулевой проводник. По сути, речь идёт о четырёхполюсном исполнении с точки зрения конструктивных деталей.

Функционально автомат на четыре полюса напоминает двухполюсную систему. Задача устройства та же самая, только по отношению к трёхфазной сети.

Обобщённые технические характеристики автоматов

Информация о основных параметрах автоматических выключателей указана на его корпусе. Чтобы разобраться в буквенно-цифровых обозначениях, необходимо уметь “читать” маркировку устройств.

Широко распространёнными в быту и промышленности отмечаются приборы, соответствующие следующим основным техническим характеристикам, в зависимости от их конструктивного исполнения:

Приборы выбирают по определенным критериям, среди которых напряжение, величина номинального тока, температурные показатели.

Подробнее о выборе автоматических выключателей читайте в статьях:

Общие свойства выключателей

Вне зависимости сколько полюсов в выключателе выполняют они одну задачу — защищают электросеть от коротких замыканий в аварийной ситуации. Даже конструктивно объединенные в одной коробке 2 аппарата, работают по одинаковому принципу.

Разрыв цепи происходит при превышении нормы номинального тока. Отключение питания возможно, если цепь перегружена или возникла угроза короткого замыкания. Сразу приводится тепловым распределителем в движение контакт, который блокирует поступление тока. Устройства сменили плавкие предохранители при этом остались компактными, ими легко управлять, но по надежности значительно превосходят своего устаревшего аналога.

Как подключить дифференциальный автомат

Дифференциальный автомат совмещает защиту линии от перегрузок и короткого замыкания, также как автоматические выключатели, и защиту человека от поражения электрическим током как УЗО.

Корпусное исполнение не отличается от автоматов или УЗО, что дает возможность установки дифференциального автомата в стандартные боксы с использованием DIN-рейки.

Подключение дифференциального автомата также напоминает подключение автоматического выключателя за небольшим исключением – обязательное соблюдение двух правил.

• Необходимо соблюсти фазировку подключаемых проводов. На корпусе дифференциального автомата нанесены обозначения нулевого и фазного ввода, которые обязательно нужно учитывать при монтаже.
• Нулевой провод, подсоединенный на выходе дифференциального автомата, используют только с той линией, которую защищает устройство.

Дифференциальные автоматы очень надежны и неприхотливы, но отступление от этих правил не гарантирует корректную работу устройства.

Назначение двухполюсных автоматов

Сейчас двухполюсные автоматы применяются в следующих ситуациях:

1. Для защиты домов или предприятий от перенапряжения в сети.
2. Чтобы контролировать мощность отдельных электрических приборов или установок. К примеру, их можно подключать непосредственно к: электроплитам, котлам, станкам, холодильникам и т.д.
3. Для отключения сети в случае перенапряжения.
4. Чтобы сделать разветвление или структурирование электрической проводки.

Чаще всего такие автоматы используются в квартирах, где установлена двухполярная проводка, которая является общепринятым стандартом с 1990 года. Такая проводка создается с помощью однофазного кабеля, который имеет фазу и ноль.

В чем разница?

Предназначение однополюсника отключать только одну линию.

Двухполюсным автоматом:

• Контролируются рабочие процессы на 2 линиях.
• Сравнивается электронный поток.
• Определяется соответствие значений с нормативами.

Как только показатель превышает норму происходит срабатывание аппарата. Цепь разорвется полностью, ток прекратит поступать, в отличие от выключателя с одним полюсом.

Если подключены независимые однополюсные приборы при возникновении неполадки в сети отключится только одно устройство. Напряжение сохранится в неисправной цепи, так как будет включен аппарат проводка может загореться.

Выключатели играют общую защитную роль, но у них есть разница в расцепителе. Двухполюсник обладает таким элементом, который выключает обе части, когда срабатывает автомат или механически поворачивают ручку.

В квартирах с одноконтурной цепью не нужны сложные автоматы, так как там нет сложного оборудования с разными сегментами, которым требуется одновременная защита. Когда в доме устанавливают приборы, не подходящие по разным причинам для общей сети, понадобится многополюсник.

Преимущества применения перед однополюсными автоматами

Рассмотрим ситуацию, когда кто-то перепутал фазу с нулем. Тогда при отключении однополюсного автомата разъединяется линия нуля, а фаза остается в цепи. Человек, думая, что обезопасил себя отключением автомата, начинает работать и получает удар током. Чтобы этого не произошло, нужно после отключения однополюсного автомата проверить отсутствие напряжения в цепи индикатором. Но все же надежнее использовать двухполюсный автомат, который полностью обесточит цепь.

В случае, когда сработало УЗО, необходимо найти неисправность в цепи. В первую очередь выключаются все электроприборы из розеток. Если это не дало результата, последовательно выключаются ветки цепи, но разъединять надо и ноль и фазу. Однополюсный автомат не дает такую возможность. Придется откинуть ноль на шине, что проблематично, так как требует прозвонки для нахождения нужного провода. Двухполюсный автомат отлично справляется с этой задачей.

Таким образом, преимущества:

1. Безопасность — электрическая цепь разрывается целиком.
2. Легкость поиска неисправности.

Как выбрать двухполюсник

Чтобы подобрать хороший защитный прибор, следует ориентироваться на площадь сечения провода подключения. Для этого понадобится рассчитать величину.

Сначала следует вычислить мощность и ток оборудования на линии питания от автомата. Для тока в цепи используется формула I=P/220, где 220 – номинальное напряжение, I – ток (А), Р – мощность (Вт).

Далее выбрать тип провода, ориентируясь на таблицу.

Сила тока, А	Мощность сети, Вт	Сечение медного провода	Сечение алюминиевого провода
1	0,2	1	2,5
2	0,4	1	2,5
3	0,7	1	2,5
4	0,9	1	2,5
5	1,1	1	2,5
6	1,3	1	2,5
8	1,7	1	2,5
10	2,2	1,5	2,5
16	3,5	1,5	4
20	4,4	2,5	6

Ориентируясь на полученные данные можно выбрать автомат с учетом тепловой инерции при нагреве.

Применение двухполюсных автоматов

Область применения двухполюсников очень широка. Чаще всего их используют в старых квартирах, где установлена однофазная двухпроводная проводка, то есть там, где фаза и ноль представляют собой два абсолютно одинаковых провода. При расключении в общей щитовой перестановка фазы и нуля не является ошибкой, именно поэтому в квартирах и появилась необходимость отключать оба провода в цепи. При установке автоматического выключателя в трехфазной сети через него нельзя пропускать провода заземления.

Для корректной работы автомата необходимо соединение в щитке трансформатора, так как в нем не имеется постоянной фазы и ноля. Поэтому при работе с ним требуется одновременное отключение обоих линий.

Подключение двухполюсного автоматического выключателя

Перед тем как подключить автоматический выключатель необходимо разобраться с назначением данного устройства, его функциями и возможностями. Автоматический двухполюсный выключатель — это по большому счёту два однополюсных автомата собранных в едином корпусе. Согласно ПУЭ нельзя производить отключение только одного фазного провода или же нулевого, для обеспечения безопасного эксплуатации электроустановок. Данное устройство имеет несколько защит:

• От короткого замыкания, то есть от резкого нарастания больших токов, которые возникают при этом в цепи;
• От длительного повышения тока больше номинального, на заданную и чётко рекламированную величину.

То есть автомат отключится аварийно если он, допустим, рассчитан на рабочую силу тока равную 20 А, а в течение 20 минут через него будет протекать, например, 25 А в нём сработает тепловое реле, которое может препятствовать повторному включению. Только после того, как автоматический выключатель, а точнее, его тепловое реле, остынет до рабочей температуры будет возможность произвести повторное включение. А также автомат отключится если в отходящей цепи, то есть той которая пошла к потребителям, произойдёт короткое замыкание.

Для подключения выключателя нужно для начала определиться с источником энергии, то есть откуда он будет запитан. Установка автоматических выключателей в щитке будет осуществляться в любом случае тоже от автомата только с большим номиналом.

Известен источник, к которому можно подключить верхние контакты автомата, теперь нужно определиться с тем выдержит ли он все нагрузки и всех потребителей, которые будут подключены. Каждый электрический прибор имеет свои номиналы:

1. Потребляемой мощности;
2. Напряжения;
3. Силы тока.

Читать далее: Светодиодные лампы ASD назначение виды лампочек и мнение о продукте

Каждый из них важен, но иногда на некоторых приборах может быть указаны только мощность и напряжение. Примерную силу тока можно определить и самому, для этого мощность электроприбора нужно разделить на его рабочее напряжение. Автомат питания стоит подобрать в соответствии суммы всех приборов которые будут к нему подключаться.

Например, если есть три электрических аппарата, которые будут в процессе своей работы потреблять по 5 А каждый, то автоматический выключатель должен быть немного с запасом на 20–25 А. Тогда протекающий рабочий ток будет равен 15 Ампер, при рабочем токе автомата 25. Все устройства будут работать в нормальном режиме, без перегрева.

И при аварийных режимах будут немедленно отключать всю цепь, тем самым обеспечив надёжную пожаробезопасность помещения. Полярность в цепях переменного напряжения не имеет значения, так что нет разницы к каким клеммам будет подключена фаза, а к каким ноль. В цепях постоянного тока, тоже часто используются двухполюсные выключатели. Один из выводов отрицательный, другой положительный, однако в бытовых условиях постоянное напряжение применяется очень редко.

Как подключать прибор

Произвести установку и подключение такого прибора довольно просто. Автомат двухполюсный должен быть установлен в соответствии с его электрической схемой защиты, которая указывает на место, где он должен быть установлен в щитовой. Также на схеме показано, какие проводники нужно подсоединить к нему. Для того чтобы определиться, каким проводом осуществлять подключение двухполюсного автомата, необходимо ознакомиться со схемой подключения устройства. Провод для соединения может быть как двужильным, так и одножильным. Из-за особенностей конструкции подходящие провода подключают к верхним клеммам. А защитные отходящие провода накидываются на нижние клеммы автоматического выключателя.