С автоматическими сетевыми выключателями – также называемыми переключателями максимальной токовой защиты – почти все имели дело. Они размещены в распределительной коробке в большинстве современных квартир и домов (хотя все еще много квартир с керамическими выкручивающимися пробками-предохранителями). Но так как они относительно недавно начали применяться массово, про них есть немало вопросов и просто пробелов в знаниях как правильно такие предохранители устанавливать. В этой статье вы узнаете что вообще такое предохранитель и что он защищает, как правильно подключить его к сети 220V, какие характеристики имеют стандартные автоматические выключатели и кое-что об их взаимозаменяемости.

Использование автоматических выключателей тока

Такое устройство используется для:

1. Защита кабелей от повреждений, вызванных протекающим электрическим током слишком высокой мощности.
Каждый провод имеет определенное максимальное значение тока который может протекать через него в течение длительного периода времени без риска повреждения. Если это значение превышено, температура провода может увеличиться до опасного уровня (связано с тем, что кабель имеет собственное электрическое сопротивление). Оно мало, но чем больше ток протекает через провод, тем больше энергии отходит на кабель в виде тепла.

Если температура провода останется на некоторое время на слишком высоком уровне, его изоляция начнет плавиться. Автоматический выключатель с правильными параметрами для данного провода защитит его от такой ситуации и своевременно отключит напряжение в цепи. Скорость работы в случае обнаружения так называемой термической перегрузки зависит от количества тока, проходящего через автоматический выключатель, и составляет от 0,2 секунды до 2-х часов.

2. Защита проводов и приборов от воздействия коротких замыканий в электрической цепи. Короткое замыкание или очень высокий ток может протекать во внутренней электрической проводке, когда сопротивление между фазным проводом и нейтральным проводником очень мало (например, когда замкнуты нейтральный и фазовый проводники).
Если обнаружено короткое замыкание, выключатель максимального тока должен срабатывать очень быстро, то есть менее чем за 30 миллисекунд.

Чего не может автоматический выключатель: Переключатель максимального тока не используется для защиты человека от поражения электрическим током. Интенсивность токов при которых установочный выключатель сработает даже за долю секунды, абсолютно смертельна для человека. Для защиты от удара 220 вольт используется специальное устройство с остаточным током.

Конструкция токозащитного выключателя

На приведенных выше рисунках показан автоматический выключатель тока с нескольких ракурсов:

1. Переключатель имеет два винтовых соединителя в верхней и нижней части для прикручивания провода питания с одной стороны, и выхода на потребители тока (розетки, лампы). В центральной части находится подвижный элемент (переключатель), который может быть установлен в двух положениях. На этом чертеже автоматический выключатель находится в положении «OFF», то есть питание не подключено к потребителям. Под переключателем находится серия меток, определяющих его параметры.
2. Это фото отличается от первого только положением переключателя. Обратите внимание, что положение OFF отмечено зеленым, а положение ON – красным. Казалось бы всё должно быть наоборот. Однако оно имеет свое оправдание. Зеленый означает отсутствие напряжения на выходе, то есть безопасное состояние для монтажа, а красный означает: в розетке есть напряжение, поэтому ничего не трогайте.
3. Взгляните на винтовое соединение. Затягивая винт, металлический элемент снизу поднимается вверх, надавливая кабель на верхнюю часть отверстия.
4. С задней стороны переключателя видно паз, характерный для элементов закрепленных на DIN-рейке (TS35). Пластмассовый белый элемент с небольшим отверстием в нижней части представляет собой защелку, которая удерживает переключатель на DIN-рейке. Чтобы снять переключатель с рейки, вставьте небольшую плоскую отвертку в отверстие и вытащите ее.

Так автоматический токовый выключатель выглядит снаружи. А что у него внутри? Внутри коммутатора есть два так называемых триггера (реле):

• Электромагнитный – он отвечает за работу автоматического выключения в случае короткого замыкания в электрической цепи. Это мгновенный триггер.
• Тепловой – отвечает за работу выключателя в случае длительного превышения номинального тока автоматического реле. Скорость его срабатывания зависит от того насколько превышен ток.

Если вас интересуют элементы внутри переключателя, посмотрите на рисунок ниже.

1. Рычажок. Производит включение и выключение подачи тока на клеммы.
2. Винтовые клеммы. Необходимы для подвода и закрепления контактов, подводимых к автомату.
3. Подвижный контакт. Подпружинен, необходим для быстрого расцепления контактов.
4. Неподвижный контакт. Осуществляет коммутацию цепи с подвижным контактом.
5. Биметаллическая пластина. При превышении допустимого значения пластина нагревается, изгибается и приводит в действие механизм расцепления.
6. Регулировочный винт. Служит для настройки тока срабатывания.
7. Катушка. Подвижный сердечник, который также приводит в действие механизм расцепления.
8. Дугогасительная решетка. Предотвращает возникновение электрической дуги при расцеплении контактов.
9. Защелка. Фиксирует корпус на DIN-рейке.

Схема подключения автоматического выключателя

Подключение реле максимального тока показано на принципиальной схеме.

Подключают к автоматическому выключателю фазные проводники. С одной стороны – источник питания (вход на щиток от электростанции или общей домовой сети), а с другой стороны – отход тока в квартиру. Переключатель, соединяющий / отсоединяющий фазный проводник, управляет электрическим потенциалом приборов, подключенных к автоматическому выключателю.

Вышеприведенная схема является самым простым решением. Одна розетка для одного коммутатора. Как правило розеток (или другие электрических компонентов) которые защищены одним токовым реле намного больше. Как выглядит соединение тогда?

Провода определенного типа соединены друг с другом в розетке или с другим элементом, например, в лампе. Таким образом введя фазу получаем электрический потенциал во всех розетках.

Подключение максимальной токовой защиты

Схемы схемами, но в конце концов нужно брать отвертку и присоединять провода к электрощитку. Начнем с удаления изоляции с конца провода. Удаленная изоляция должна быть достаточной длины. Слишком короткая изоляция – это, во-первых, меньшая контактная поверхность выключателя с кабелем, а во-вторых, риск завинчивания крепления на изоляцию, вместо оголенного провода. Правильная длина кончика: 10-15 мм.

Во-вторых, нужно вставить провод куда следует. Кабель должен находиться между подвижным зажимом и верхней частью отверстия. Проблема при всей своей простоте может быть реальной. Чаще всего смотрят на переключатель спереди, поэтому не могут видеть клеммы-терминалы и нетрудно сделать ошибку.

Клеммы с обеих сторон выключателя функционируют одинаково. Подключение двух проводов к автоматическому выключателю возможно при условии, что оба провода имеют одинаковое поперечное сечение. Попытка подключения проводов с различными поперечными сечениями не рекомендуется.

Более тонкий провод во время работы может выскочить из крепления. На приведенных выше рисунках подключены два провода: коричневый 2,5 мм2 и черный 1,5 мм2.

Обозначения и типы выключателей тока

На передней панели выключателя максимальной токовой защиты имеется несколько обозначений, определяющих параметры реле максимального тока:

• C2 – самый важный параметр автоматического выключателя. Первая буква, в данном случае «С», определяет характеристики переключателя, а «2» – номинальный ток. Значение силы тока, конечно, указано в Амперах [A].
• ~ 230 / 400V – второй по важности параметр. Это электрическое напряжение, на которое рассчитан переключатель. Автоматические выключатели, предназначенные для переменного тока, также могут использоваться в системах постоянного тока, но характеристики их для переменного и постоянного тока различны.
• 6000 в рамке – значение означает максимальный ток, который может протекать через коммутатор, чтобы он ещё работал правильно. 6000A – действительно большой ток и в домашних условиях практически невозможно получить такое значение даже при коротком замыкании.
• 3 в рамке – класс ограничения энергии, вызванного коротким замыканием. Это самый высокий класс, и с подобными выключателями максимального тока приходится встречаться редко, обычно они имеют более низкий класс.
• FAEL и S301 – код производителя и продукта (обозначение зависит от стандартов производителя).

Выключатели максимального тока могут быть не только одиночными (1P), но также могут иметь 2, 3 или 4 элемента.

Коммутатор для многопозиционных переключателей является общим, то есть возможны только два состояния: все цепи подключенные к автоматическому выключателю включены или все цепи отключены. Это имеет смысл, например, использование трехпозиционного автоматического выключателя для трехфазных устройств, где при обнаружении короткого замыкания или перегрузки на каком-либо однофазном проводнике все устройство будет обесточено.

Характеристики автоматического выключателя

Временная характеристика – графическое представление рабочей скорости срабатывания коммутатора в зависимости от проходящего через него тока. Выключатели максимального тока имеют 4 основные характеристики которые отличаются друг от друга интенсивностью тока, при котором электромагнитное освобождение срабатывает. Эксплуатация блока теплового отключения идентична для каждого типа выключателя максимальной токовой защиты.

Каждая характеристика имеет два токовых порога:

1. Порог отказа – ниже этого порога триггер отключения не работает. Превышение этого порогового значения может привести к отключению автоматического выключателя.
2. Порог срабатывания – выше этого порога срабатывание отключающего устройства будет работать на 100%.

В чем разница между этими характеристиками? Порог срабатывания электромагнитного отпуска (быстрый):

Характеристика A:

• порог отказа – 2x номинальный ток автоматического выключателя (In)
• порог срабатывания – 3-кратный номинальный ток автоматического выключателя (In)

Характеристика B:

• частота отказа – 3x
• порог активации – 5x In

Характеристика C:

• частота отказа – 5x In
• порог активации – 10x In

Характеристика D:

• частота отказа – 10x
• порог активации – 20x In

На графике можно увидеть 4 характеристики. Из приведенных выше данных можно сделать вывод, что автоматический выключатель с характеристикой А будет срабатывать как можно раньше, а автоматический выключатель с характеристикой D – позднее.

При включении, например, дрели, это устройство может на долю секунды потреблять всплеск тока, кратный номинальному току автоматического выключателя (так называемый пусковой ток). Предположим, что у нас есть автоматический выключатель с номинальным током 10 А, а в момент запуска дрель потребляет 35 А. Эта интенсивность в 3,5 раза превышает номинальный ток автоматического выключателя, то есть:

• переключатель с функцией A сработает наверняка
• переключатель с функцией B может сработать
• переключатели C и D не будут выключаться

А что, если в системе появляется короткое замыкание, интенсивность которого может легко превысить 20-кратный номинальный ток автоматического выключателя? В случае короткого замыкания не существует разного времени задержки для выключателей которые отличаются только их характеристиками. Что это означает на практике? Если в вашем доме имеется выключатель максимального тока B16 (характеристика B, номинальный ток 16 A), а в распределительной коробке поставщика энергии, например C20, в случае короткого замыкания в цепи невозможно определить будет ли срабатывать B16 или C20, или оба одновременно.

Характеристики выключателя выбираются, среди прочих из-за наличия устройств, которые потребляют большое количество энергии при запуске. Автоматические выключатели с характеристиками А используются для чувствительных электронных устройств (требуется быстрый отклик). С другой стороны, автоматические выключатели с характеристиками C и D используются там, где к цепи подключены двигатели, которые при запуске набирают большой ток.

Подведём итоги

В зависимости от тока протекающего в цепи, защитный коммутатор может сработать в течение секунды, но он также может работать до срабатывания в течение нескольких минут или даже часов.

Когда вы посмотрите на характеристики то заметите, чтоб автоматический выключатель сработал, его номинальный ток должен быть превышен на 13%. Однако, если нужно быть уверенным в активации автоматического выключателя, ток должен иметь значение минимум на 45% выше номинального.

Легко подсчитать, что если по умолчанию через выключатель B10, используемый в цепях освещения, будет течь 11A, автоматический выключатель не сработает никогда. И для того чтобы быть уверенным в его отключении, через него должен пройти ток не менее 14,5A.

Уверены что теперь вы поняли работу автоматического выключателя, который ставят в щитки на замену старым пробкам. Если что-то осталось не ясным – спросите в комментариях ниже.