Принцип роботи автоматичного вимикача

Для захисту електричних побутових ланцюгів зазвичай використовуються автоматичні вимикачі модульної конструкції. Компактність, легкість монтажу та заміни, у разі потреби, пояснює їх широке поширення.

Зовні такий автомат є корпусом з термостійкої пластмаси. На лицьовій поверхні розташована рукоятка увімкнення та вимкнення, ззаду – фіксатор-засувка для кріплення на DIN-рейці, а зверху та знизу – гвинтові клеми. У статті розглянемо .

Як автоматичний вимикач працює?

У режимі штатної роботи через автомат протікає струм, менший або рівний номінальному значенню. Напруга живлення від зовнішньої мережі подається на верхню клему, з'єднану з нерухомим контактом. З нерухомого контакту струм надходить на замкнутий із ним рухомий контакт, як від нього, через гнучкий мідний провідник – на котушку соленоїда. Після соленоїда струм подається на тепловий розчіплювач і після нього – на нижню клему, з підключеною до неї мережею навантаження.

В аварійних режимах автоматичний вимикач відключає ланцюг, що захищається за рахунок спрацьовування механізму вільного розчеплення, що приводиться в дію тепловим або електромагнітним розчіплювачем. Причиною такого спрацьовування є навантаження або коротке замикання.

Тепловий розчіплювач– це біметалічна пластина, що складається з двох шарів сплавів із різними коефіцієнтами термічного розширення. При проходженні електричного струму пластина нагрівається та згинається у бік шару з меншим коефіцієнтом термічного розширення. При перевищенні заданого значення сили струму, вигин пластини досягає величини, достатньої для приведення в дію механізму розчеплення, і ланцюг розмикається, відсікаючи навантаження, що захищається.

Електромагнітний розчіплювачскладається з соленоїда з рухомим сталевим сердечником, що утримується пружиною. При перевищенні заданого значення струму, за законом електромагнітної індукції в котушці наводиться електромагнітне поле, під дією якого сердечник втягується всередину котушки соленоїда, долаючи опір пружини, і спрацьовує механізм розчеплення. У нормальному режимі роботи в котушці також наводиться магнітне поле, але його сили недостатньо, щоб подолати опір пружини та втягнути сердечник.

Як працює автомат у режимі навантаження

Режим перевантаження виникає, коли струм у підключеному до автомата ланцюга перевищує номінальне значення, яке розрахований автоматичний вимикач . При цьому підвищений струм, що проходить через тепловий розчіплювач, викликає підвищення температури біметалічної пластини і, відповідно, її згину збільшення аж до спрацьовування механізму розчеплення. Автомат вимикається та розмикає ланцюг.

Спрацьовування теплового захисту не відбувається миттєво, оскільки на розігрів біметалічної пластини потрібно деякий час. Цей час може змінюватись в залежності від величини перевищення номінального значення струму від декількох секунд до години.

Така затримка дозволяє уникнути відключення живлення при випадкових та нетривалих підвищеннях струму в ланцюзі (наприклад, при включенні електродвигунів, які мають великі пускові струми).

Мінімальне значення струму, при якому повинен спрацювати тепловий розчіплювач, встановлюється за допомогою гвинта на заводі-виробнику. Зазвичай це значення у 1,13-1,45 разів перевищує номінал, зазначений на маркуванні автомата.

На величину струму, у якому спрацює теплова захист, впливає і температура довкілля. У спекотному приміщенні біметалічна пластина прогріється і вигнутий до спрацьовування при меншому струмі. А в приміщеннях з низькими температурами струм, при якому спрацює тепловий розчіплювач, може виявитися вищим за допустимий.

Причиною перевантаження мережі є підключення до неї споживачів, сумарна потужність яких перевищує розрахункову потужність мережі, що захищається. Одночасне включення різних видів потужної побутової техніки (кондиціонер, електрична плита, пральна та посудомийна машина, праска, електрочайник і т.д.) цілком може призвести до спрацьовування теплового розчіплювача.

У цьому випадку визначтеся, які споживачі можна відключити. І не поспішайте знову вмикати автомат. Ви все одно не зможете звести його в робоче положення, доки він не охолоне, а біметалічна пластина розчіплювача не повернеться у свій вихідний стан. Тепер ви знаєте при перевантаженнях

Як працює автомат у режимі короткого замикання

У разі короткого замикання інший. При короткому замиканні струм в ланцюзі різко і багаторазово зростає до значень, здатних розплавити проводку, а точніше ізоляцію електропроводки. Для того, щоб запобігти такому розвитку подій, необхідно миттєво розірвати ланцюг. Електромагнітний розчіплювач саме так і спрацьовує.

Електромагнітний розчіплювач являє собою котушку соленоїда, всередині якої розташований сталевий сердечник, що утримується у фіксованому положенні пружиною.

Багаторазове зростання струму в обмотці соленоїда, що відбувається при короткому замиканні в ланцюгу, призводить до пропорційного зростання магнітного потоку, під дією якого сердечник втягується в котушку соленоїда, долаючи опір пружини, і натискає на планку спуску механізму розчеплення. Силові контакти автомата розмикаються, перериваючи живлення аварійної ділянки ланцюга.

Таким чином, спрацьовування електромагнітного розчіплювача захищає від загоряння та руйнування електропроводку, що замкнув електроприлад та сам автомат. Час його спрацьовування становить близько 0,02 секунд, і електропроводка не встигає розігрітися до небезпечних температур.

У момент розмикання силових контактів автомата, коли з них проходить великий струм, з-поміж них виникає електрична дуга, температура якої може досягати 3000 градусів.

Щоб захистити контакти та інші деталі автомата від руйнівної дії цієї дуги, у конструкції автомата передбачена дугогасна камера. Дугогасна камера є решіткою з набору металевих пластин, які ізольовані один від одного.

Дуга виникає в місці розмикання контакту, а потім один її кінець рухається разом з рухомим контактом, а другий ковзає спочатку по нерухомому контакту, а потім по провіднику з'єднаному з ним, що веде до задньої стінки дугогасної камери.

Там вона ділиться (дробиться) на пластинах дугогасної камери, слабшає та гасне. У нижній частині автомата передбачені спеціальні отвори для відведення газів, що утворюються під час горіння дуги.

У разі відключення автомата при спрацьовуванні електромагнітного розчіплювача, ви не зможете користуватися електрикою до тих пір, поки не знайдете і не усуньте причину короткого замикання. Найімовірніше причина у несправності одного зі споживачів.

Вимкніть усі споживачі та спробуйте увімкнути автомат. Якщо вам це вдалося і автомат не вибиває, значить, справді - винен один із споживачів і вам залишилося з'ясувати який саме. Якщо ж автомат і з відключеними споживачами знову вибиває, значить все набагато складніше, і ми маємо справу із пробоєм ізоляції проводки. Доведеться шукати, де це сталося.

Ось такий в умовах різноманітних аварійних ситуацій.

Якщо вимкнення автоматичного вимикача стало для вас постійною проблемою, не намагайтеся вирішити її встановленням автомата з великим номінальним струмом.

Автомати встановлюються з урахуванням перетину вашої проводки, і, отже, більший струм у мережі просто не допускається. Знайти вирішення проблеми можна лише після повного обстеження системи електропостачання вашої оселі професіоналами.

Схожі матеріали на сайті: