Автоматический выключатель (АВ, автомат) — устройство, отключающее участок электрической цепи при возникновении в ней проблем (короткого замыкания, перегрузки и так далее). Автомат реагирует на превышение величины тока выше допустимого параметра, разрывает участок и защищает электрооборудование от повреждения и возможного возгорания. Вообще, защита от повышенных токов — основа почти всех электрических цепей, возникшая еще на этапе становления электричества и применяемая до сих пор.

Любое устройство, реагирующее на повышенные токи и работающее по принципу МТЗ, выполняет несколько функций:

  1. Быстрый разрыв поврежденной цепи для защиты от распространения повреждения.
  2. Селективная работа и надежность. Здесь подразумевается определение завышенного тока и его безошибочное отключение автоматом, ближе всего находящимся к месту повреждения.

Виды перегрузок автоматических выключателей

  • Ток перегрузки — возникает при одновременном включении большой нагрузки или при выходе из строя одного из подключенных устройств.
  • Ток КЗ — процесс, который имеет место при непосредственном касании фазы и нуля, без наличия какой-либо нагрузки.

Особенности перегрузок

  • Ток перегруза — параметр, который незначительно отличается от номинального тока. Он может иметь кратковременный характер, поэтому в мгновенном отключении нет нужды — процесс происходит с задержкой. Для каждой цепи может устанавливаться свой допустимый параметр перегрузки (иногда их несколько).
  • Ток КЗ — параметр, который в десятки, а то и в сотни раз превышает номинальный ток. Как следствие, расцепитель автомата быстро диагностирует КЗ и производит отключение. Важный момент — время отключение, которое должно быть минимальным (как правило, оно исчисляются долями секунд). Чем быстрей отключится поврежденный участок, тем ниже риски повреждения проводов и электроприемников.

Как устроен автомат?

В теории для каждого их токов может быть вычислено индивидуальное время отключения, имеющее разную величину (от 1-2 секунд до 10-15 минут и более). С другой стороны, ложная работа должна быть исключена. Если протекающий в цепи ток не несет риска для проводников и электроприборов, то в его отключении нет необходимости.

Как устроен автоматический выключатель

Это значит, что при установке тока перегрузки должна быть учтена реальная нагрузка защищаемой цепи. Не менее важный момент — проверка защиты перед подключением на факт точного определения тока и времени срабатывания.

Автоматические выключатели имеют три типа расцепителей:

  1.  Механический — подразумевает ручное отключение и включение устройства.
  2.  Электромагнитный — расцепитель, позволяющий быстро отключать токи КЗ.
  3.  Тепловой — наиболее сложное устройство, обеспечивающее защиту от тока перегруза.

При выборе АВ уделяется внимание двум показателям: параметрам соленоида и теплового расцепителя. Определяются они по буквенному обозначению, нанесенному на автомате. Маркировка выполнена в виде латинской буквы, прописанной перед цифрой, отражающей номинальный ток устройства.

Маркировка автоматического выключателя

Маркировка автоматического выключателя

По упомянутой выше цифре можно определить:

  1. Параметры соленоида, встроенного в АВ, то есть на какие токи будет реагировать устройство.
  2. Параметры теплового элемента — биметаллической пластины, которая нагревается при достижении определенного тока, изгибается и разрывает цепочку. Данная защита гарантирует своевременное отключение в случае перегруза. Регулировка тока отключения возможна путем поджатия (ослабления) пластинки.

Ниже рассмотрим характеристики каждого из типов автоматов с позиции основных параметров — назначения, а также зависимости нагрузочного тока и времени отключения цепи при конкретном токе.

Сегодня популярны автоматические выключатели со следующими характеристиками:

  • MA — автомат без теплового расцепителя. Такое устройство будет полезно для защиты от токов КЗ, но при обычной перегрузке (незначительном превышении тока выше номинального значения) отключения не произойдет. К примеру, для защиты электродвигателей больше подойдет МТЗ на базе специальных реле.
  • A — автомат с тепловым расцепителем и соленоидом.  Наименьший ток, при котором устройство сработает — 1,3 Iном. Время срабатывания при протекании такого тока — около 60 минут. При достижении параметра, равного 2 Iном и более в работу вступает электромагнитный расцепитель, отсекающий поврежденный участок за 0,05 секунд. Если по какой-то из причин отсечка не работает, отключение все равно произойдет, но уже действием теплового элемента. Срабатывание в таком случае происходит с большей выдержкой — 20-30 секунд. При трехкратном токе нагрузки отсечка гарантированно сработает за сотые доли секунды. Автоматы A подходят для участков, где кратковременный перегруз в нормальном режиме работы исключен. В качестве примера можно привести схемы с полупроводниковыми элементами, которые бояться даже незначительного превышения тока.
  • B — характеристика, которая схожа с рассмотренной выше характеристикой A. Отличие заключается лишь в токе отключения отсечки (электромагнитного расцепителя). Здесь ток срабатывания не 2 Iном, а от 3 Iном и более. Время отключения — 0,015 секунд. Время работы теплового элемента при трехкратной перегрузке — 4-5 секунд. Гарантия отключения автомата — при токе 5 Iн (для переменного тока) и при токе 7,5 Iном (для постоянного тока). Сфера применения автоматов с характеристикой B — цепи освещения, а также сети, где перегрузки имеют кратковременный характер или же их нет совсем.
  • C — характеристика автомата, которая пользуется наибольшим спросом в среде электриков. Главное преимущество таких автоматических выключателей — лучшая перегрузочная способность (если сравнивать с характеристиками A и B). Из основных параметров стоит выделить — минимальный ток, при котором срабатывает соленоид — 5 Iном. При таком же токе время срабатывания теплового элемента составляет 1,5 секунды. Гарантированно отсечка работает при следующих параметрах: 10 Iном для переменного и 15 Iном для постоянного тока. Автоматы C — лучший вариант для цепей, имеющих смешанный тип потребителей, и без больших пусковых токов. Вот почему автоматические выключатели с характеристикой C все чаще применяются в быту.
  • D — характеристика, отличающаяся широкими возможностями в плане перегруза. Минимальный предел тока, при котором срабатывает отсечка (ЭМ соленоид) — 10 Iном. При этом же показателе тока расцепитель сработает за 0,4 секунды. Устройство с характеристикой D гарантированно сработает при токе 20 Iном. Данный тип автоматов чаще всего монтируется для защиты электрических двигателей, в момент пуска которых имеют место большие токи.
  • K — характеристика автомата, особенная широким диапазоном между предельными токами срабатывания отсечки в цепях различных токов (переменного и постоянного). Соленоид АВ с характеристикой K может отключить ток равный 8 Iном, а гарантированные токи отключения составляют 12 Iном — переменного и 18 Iном — для постоянного тока. Работает отсечка через 0,02 секунды. Тепловой элемент отличается высокой чувствительностью и может среагировать на ток, превышающий номинальный показатель на 5 %. Благодаря своим характеристикам, автоматы K часто применяются в цепях с потребителями, имеющими индуктивный характер нагрузки.
  • Z — характеристика автомата, также подразумевающая различия между токами срабатывания отсечки в цепях постоянного и переменного тока. Соленоид срабатывает при токе 2 Iном. Гарантированный ток, при котором будет работать соленоид — 3 Iном — для переменного и от 4,5 Iном — для постоянного тока. Тепловой элемент обладает высокой чувствительностью и срабатывает уже в случае превышения номинального тока на 5 %. Используются автоматы с классификацией Z только для питания цепей с электронными устройствами.

Что такое селективность защиты?

Селективность — это свойства автоматической защиты работать поочередно. Представьте длинную линию электропередач, в случае аварийной ситуации, короткого замыкания например, первым должен сработать самый близкий к месту аварии аппарат защиты. На примере квартиры это выглядит следующим образом. Вы засунули два гвоздя в розетку и сверху накинули третий — происходит короткое замыкание. Первым должен сработать автомат в щитке защищающий именно эту линию с розеткой, далее общий автомат на ваш щиток, а уж потом большой вводной автомат или вставки на ВРУ дома. 

Использование характеристики «В» в бытовом электромонтаже

Некоторые электрики для обеспечения селективности рекомендуют ставить автоматы с характеристикой «В». Их ход мысли следующий: если поместить на одну линию два автомата с разными характеристиками («С» и «В»), но одинакового номинала, например, 16 А, то по логике вещей первым должен отключиться автомат «B». На практике это не совсем так.

Для начала сравним цены на автоматы с разными характеристиками:

  • Выключатель автоматический однополюсный 16 А C ВА47-29 4,5 кА 103 рубля.
  • Выключатель автоматический однополюсный 16 А В ВА47-29 4,5 кА 108 рублей.

Разница в стоимости не сильно заметна, возьмем что-то поприличнее:

  • Выключатель автоматический однополюсный 16 А С S201 6 кА (S201 C16) 314 рублей.
  • Выключатель автоматический однополюсный 16 А В S201 6 кА (S201 B16) 373 рублей.

Разница уже существеннее, и чем дороже модульное оборудование, тем заметнее становится разница. Это связано с количеством выпускаемой продукции. Посмотрите выше по тексту, я приводил типичное использование для характеристики «С» — смешанная бытовая нагрузка. Именно поэтому автоматов «С» производится в разы больше, чем остальных характеристик, что и влияет на конечную цену.

Вернемся к практическому смыслу монтажа автоматов «В» для обеспечения селективности. Графики рабочих режимов отлично показывает картинка.

График автоматов

В верхней части графики фактически превращаются в точку (ну, по идее должны превращаться, тут немного некорректно показано). Это зона работы тепловой защиты, жесткость биметаллической пластины настраивается винтиком внутри автомата, сами понимаете, обеспечить ей селективность в столь узком диапазоне значений просто винтом очень трудно.

В нижней части графика показана работа автомата от сверх токов, все верно, гарантированное отключение автомата 500 % для «В» и 1000 % для «С» от номинального переменного значения тока. Запомним что значения 1000 % и 500 % — это гарантированные цифры отключения. Однако если обратить внимание, между автоматами есть зона, где характеристики соприкасаются и может оказаться так, что попадутся два автомата у которых эти характеристики очень схожи. Какой из автоматов тогда отключится первым — большой вопрос.

Я уже упоминал что наиболее корректная работа автоматов достигается за счет проверки (прогруза, испытания) их на соответствие характеристикам — точного определения тока и времени срабатывания. Поэтому если вы не производите испытание модульной аппаратуры до монтажа, все попытки обеспечить селективность только за счет буковки на этикетке просто смешны.

Предлагаю в бытовых условиях, без испытаний, не включать в схемы модульную аппаратуру отличную от характеристики «С», это только сэкономит деньги клиентов.