Автоматический выключатель предназначен для защиты изоляции электропроводки от деструктивного перегрева.
Допустимая температура нагрева электропроводки указана в следующем документе:
Электроустановки низковольтные. Часть 5-52. Выбор и монтаж электрооборудования. Электропроводки. ГОСТ р 50571.5.52-2011/МЭК 60364-5-52:2009
523.1.В качестве допустимой токовой нагрузки для заданного периода времени при нормальных условиях эксплуатации принимается нагрузка, при которой достигается допустимая температура изоляции. Данные для разных типов изоляции приведены в таблице 52.1.
По данным этой таблицы для силовых кабелей и проводов с пластиковой изоляцией максимально допустимой рабочей температурой жил является +70 градусов по Цельсию. Поэтому параметры таблиц для выбора сечений кабеля по максимальному длительному току указаны в ПУЭ с небольшим запасом для температуры жил +65 градусов при температуре воздуха +25 градусов.
Автоматический выключатель размыкает цепь электрического тока при двух аварийных ситуациях:
- короткое замыкание на защищаемой им линии;
- долговременная перегрузка этой линии недопустимо большим током.
Внутри автоматического выключателя имеются два соответствующих контура размыкания цепи:
- электромагнитный расцепитель быстро срабатывает под воздействием мощного магнитного поля, возникающего в момент короткого замыкания при прохождении сверхтока через катушку-соленоид;
- термический (тепловой) расцепитель размыкает цепь, изгибаясь под воздействием нагрева от недопустимо большого тока, он гораздо более инертен по скорости срабатывания.
Автоматические выключатели для однофазных сетей 220В бывают:
- однополюсными (их подключают в разрыв фазы)
- двухполюсными (их подключают в разрывы и фазы, и нуля)
Автоматические выключатели для трёхфазных сетей 380В бывают:
- трёхполюсными (их подключают в разрывы трёх фаз)
- четырёхполюсными (их подключают в разрывы и трёх фаз, и нуля)
Требования к автоматическим выключателям определяет межгосударственный стандарт ГОСТ IEC 60898-1-2020
АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ СВЕРХТОКОВ БЫТОВОГО И АНАЛОГИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
На корпусе автоматического выключателя указываются его характеристики:
- номинальный ток (в амперах) — крупными цифрами (но без указания самих единиц измерения). Типовой размерный номиналов для бытовой проводки — это 6, 10, 16, 20, 25, 32 Ампер
- тип выключателя по току мгновенного расцепления (характеризует работу электромагнитного расцепителя):
тип В - срабатывает, когда ток превысил указанный номинал в 3-5 раз
тип С - срабатывает, когда ток превысил указанный номинал в 5-10 раз
тип D - срабатывает, когда ток превысил указанный номинал в 10-20 раз
Большая буква B,C или D указывается на корпусе автоматического выключателя перед цифрой номинального тока.
При полном коротком замыкании с мгновенно высокой силой тока автоматические выключатели всех указанных типов сработают одинаково быстро. Но вот на подключение электроприборов они среагируют по-разному.
Тип D используют в случае, когда требуется подключать к защищаемой линии нагрузку с высоким пусковым током. Например, станок с мощным электродвигателем, насос, компрессор. Пусковой ток в момент включения электродвигателя сильно превосходит его номинальный рабочий ток, когда ротор электродвигателя уже набрал обороты. Но автоматический выключатель типа С (и тем более В) может сработать от такого высокого пускового тока, не давая электродвигателю выйти на рабочий режим.
Тип D является рискованным вариантом защиты электропроводки сомнительного качества, особенно при наличии т.н. «скруток», которые в момент прохождения высокого пускового тока могут искрить и подгорать.
Тип С считается автоматом для смешанной нагрузки и является самым применяемым при условии, что нет никаких сомнений в качестве электропроводки.
Тип В применяют в новой электропроводке тогда, когда есть вероятность, что подключаемое к линии оборудование в случае своей неисправности может выдавать неполное короткое замыкание с невысокой силой тока (самый опасный вид короткого замыкания, на которое автоматы других типов могут не среагировать), но чаще тип B применяют просто для страховки старых изношенных линий и линий сомнительного качества. Следует учитывать, что такой тип автомата может сработать при включении мощного фена, пылесоса, не инверторного кондиционера, и т.п. Даже блоки питания светодиодных лент подсветки при включении в момент зарядки своих конденсаторов имеют высокий пусковой ток, что так же может заставить сработать автомат типа В.
Маркировка основных характеристик на корпусе автоматического выключателя выглядит и расшифровывается так, например: С 16 - выключатель типа С на номинальный ток 16 Ампер
Работа теплового расцепителя должна соответствовать таблице 7
ГОСТ IEC 60898-1-2020
при испытаниях автоматический выключатель любого из типов А,В,D, с номинальным током до 63А включительно, должен выдержать без отключения в течении не более 1 часа перегрузку в 13% относительно своего номинального тока (это условный ток нерасцепления), но должен отключиться, если перегрузка непрерывно росла в течение 5 секунд и превысила на 45% номинальный ток автомата (это условный ток расцепления).
К примеру, для автомата на 16 Ампер :
условный ток нерасцепления составит 16А х 1,13 = 18А
условный ток расцепления составит 16А х1,45 = 23А
(Исходя именно из этих параметров и следует подбирать автомат для защиты электропроводки, а не ориентироваться на его номинальный ток !!!)
ВНИМАНИЕ!
Есть ещё один очень важный параметр, от которого, собственно, зависит надёжность (и цена) автоматического выключателя. Это значение его номинальной наибольшей отключающей способности.
Оно указывается на корпусе автомата, цифрами внутри прямоугольника - например, 4500, либо 6000, и т.п., может быть с указанием единицы измерения А (ампер), или без указания.
Эти цифры означают максимальную силу тока в амперах, которую способен выдержать автомат в момент короткого замыкания, с сохранением своей последующей работоспособности.
Иначе говоря, указываемая в прямоугольнике отключающая способность говорит о том, каков запас прочности у деталей, установленных внутри автоматического выключателя.
Сила тока короткого замыкания рассчитывается по элементарной формуле:
Сила тока КЗ = напряжение / сопротивление
Очевидно, что чем выше напряжение в сети - тем больше будет сила тока короткого замыкания. А сопротивление току будут оказывать токонесущие жилы участка электропроводки на длине от автомата до места короткого замыкания. Медь имеет меньшее электрическое сопротивление, чем алюминий, поэтому сила тока короткого замыкания при медной проводке будет выше, чем при алюминиевой проводке той же длины. И чем ближе к автомату произошло короткое замыкание, тем меньше будет сопротивление этого участка электропроводки, следовательно, будет выше сила тока короткого замыкания.
Из формулы следует, что если сопротивление участка цепи, участвующего в коротком замыкании, будет стремиться к нулю, то сила тока короткого замыкания будет стремиться к бесконечности.
Если полное короткое замыкание произошло мгновенно, а его сила тока превысила заявленную отключающую способность автомата, то за те доли секунды, пока срабатывает электромагнитный расцепитель, детали внутри автомата будут повреждены чрезмерной силой тока. Автоматический выключатель разорвёт электрическую цепь, но к повторному использованию будет уже непригоден.
На российском рынке бытовых автоматов есть следующие варианты:
3000 А - автоматы для «времянок», для алюминиевых проводов, иногда встречаются на строительных рынках и маркетплейсах. Имеют очень низкий «запас прочности».
4500 А - самые распространённые автоматы, но при покупке надо обязательно знать, как позиционируется данная серия автоматов в каталоге производителя. Есть дешёвые эконом-серии, для тех же «времянок», с гарантией 3 года (не путать с гарантийным сроком), но есть и более дорогие серии с гарантией 7 лет. При этом маркировка автоматов этих разных по цене серий может быть одинаковая, например ВА 47-29.
6000 А - лучшие автоматы по соотношению цена/надёжность. Считаются «ервостандартом», т.к. в Европе автоматы с меньшей отключающей способностью не используют.
10000 А - дорогие надёжные автоматы. Их имеет смысл ставить там, где есть всегда повышенное напряжение в сети (ГОСТ допускает напряжение в однофазной сети 220 Вольт +10% = 242 Вольта). Такие автоматы могут быть шире стандартных из-за увеличенной толщины пластиковых стенок и внутренних деталей, поэтому однополюсный автомат может занимать в щитке ширину 1,5 модуля вместо стандартного 1 модуля.
Автоматические выключатели с ещё более высокой отключающей способностью (и ценой) существуют, но считаются производственными и излишними для бытового применения.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ, что отключающая способность на корпусе автомата всегда указывается в Амперах, но в документации её принято указывать в килоАмперах, т.е. 4500А будут указаны как 4,5кА, 6000А - как 6кА, 10000А - как 10кА
Срабатывание автомата при включении в его линию какого-либо электроприбора говорит о том, что:
- или этот электроприбор неисправен,
- или этот электроприбор имеет слишком большой пусковой ток,
- или эта линия уже достаточно нагружена работой других электроприборов, поэтому новый электроприбор надо включить в другую, менее нагруженную линию.
Можно ли использовать автомат в качестве включателя?
При каждом включении/отключении автомата между его контактами возникает электрическая дуга, которая постепенно разрушает контактную группу. Производитель в документации часто указывает количество циклов включения/отключения, которое должны выдержать контакты. Т.е. каждое срабатывание автомата уменьшает его ресурс, поэтому использовать автомат в качестве включателя не следует. Для этого есть другие устройства — рубильники. Они внешне похожи на автоматы, так же устанавливаются на DIN- рейку, имеют усиленные контакты, но не имеют встроенных систем защиты. Маркируются цифрой, показывающей силу тока коммутации.