Автоматичний вимикач

Ранню форму автоматичного вимикача була описано Томасом Едісоном у заявці на патент 1879 року. На той час, у розподільних мережах використовувалися запобіжники. Метою автомата, було захистити електричне коло від випадкових коротких замикань та перевантажень. Автоматичний вимикач, подібний до сучасного малорозмірного пристрою, було запатентовано Brown, Boveri & Cie 1924 року. У простих ручних вимикачах повітряного переривання контактів, створювалися небезпечні дуги (особливо в колах постійного струму) під час вимкнення великих струмів; з часом вони поступилися місцем мастильним контактам, а різноманітні види дугогасильних пристроїв, що використовують спрямований потік повітря під тиском, або мастило з напором, набагато краще охолоджують та переривають дугу.

Прозорий автоматичний вимикач для показової мети. Контакт сірого кольору.

Автоматичні вимикачі виконують одночасно функції захисту та керування. Незалежно від виконуваних завдань, автоматичні вимикачі поділяються за власним часом спрацьовування t_с (час з миті подачі команди до початку розмикання контактів) на:

• швидкодіючі, що володіють струмообмежувальним ефектом (t_с ≤ 0,005 с);
• звичайні (t_c = 0,02-0,1 с);
• селективні (t_c регулюється і може становити до 1 с).

Автоматичний вимикач для монтажу на DIN-рейку розподільного щита, конструктивно виконаний у діелектричному, найчастіше пластмасовому корпусі. Увімкнення-вимкнення проводиться важелем (1 на малюнку), дроти приєднуються до гвинтових клем (2). Защіпка (9) закріплює корпус вимикача на DIN-рейці і дозволяє за потреби легко його зняти (для цього потрібно відтягнути защіпку, вставлянням викрутки у петлю пружинної засувки). Замикання та розмикання силового електричного кола, здійснюють рухомий (3) і нерухомий (4) контакти. Рухомий контакт — підпружинений, пружина забезпечує зусилля для швидкого розчеплення контактів для більш швидкого розривання дуги. Механізм розчеплення приводиться до дії одним з двох розчіплювачів: тепловим або магнітним.

• Тепловий роз'єднувач являє собою біметалеву пластину (5), що нагрівається струмом, який протікає. Під час протікання струму, вище допустимого значення, біметалева пластина вигинається і приводить до дії механізм розчеплення. Час спрацьовування залежить від струму, котрий протікає крізь автоматичний вимикач (часострумова характеристика, мал. 1) і може змінюватися від секунд до години. Мінімальний струм, за якого тепловий роз'єднувач має спрацьовувати за час не більше 1 години (при I_n ≤ 63 А) або 2 годин (при I_n > 63 А) становить (згідно ДСТУ EN 60898-1:2014, розділ 8.6.1.) 1,45 від номінального струму запобіжника. Налаштування струму спрацьовування виконується в процесі виготовлення регулювальним гвинтом (6). На відміну від плавкого запобіжника, автоматичний вимикач готовий до наступного використання після охолодження пластини. Автоматичні вимикачі які розраховані для використання в колах постійного струму, не мають теплового роз'єднувача, тільки електромагнітний соленоїд^{[джерело не вказане 1311 днів]}, але більшість автоматичних вимикачів відомих марок (наприклад Schneider Electric) розрахованих на використання в мережах змінного струму, можуть застосовуватися й для захисту кіл постійного струму, з обов'язковим коригуванням номінального струму згідно таблиць, наданих виробником.
• Магнітний (миттєвий) роз'єднувач являє собою соленоїд (7), рухоме осердя якого, також може приводити в дію
  

  Мал. 1 Час до вимкнення струму, залежно від кратності його номінального значення
  механізм розчеплення. Струм, що проходить крізь запобіжник, тече обмоткою соленоїда та викликає втягування осердя за перевищення заданого порогу. Миттєвий роз'єднувач, на відміну від теплового, спрацьовує дуже швидко (частки секунди), але за значно більшого перевищення струму: в 2÷14 разів від номіналу (автоматичні вимикачі поділяються на типи A, B, C і D, залежно від чутливості миттєвого розчіплювача). Автоматичні вимикачі з кривою розчеплення D (кратність спрацювання 10-14 від номіналу), використовуються в електричних колах з великими пусковими струмами, наприклад для пуску асинхронних електродвигунів або вмикання силових трансформаторів. Вимикачі з кривою В розраховані на захист освітлювальних мереж та подовжених ліній. Автомати з кривою розчеплення С найбільш розповсюджені в побутових електричних мережах споживачів.

Під час розчеплення контактів може виникнути електрична дуга, тому контакти мають особливу форму, можуть мати накладки, або напилення з тугоплавких металів, які добре проводять струм (мідь, срібло) і знаходяться поряд з дугогасною камерою (8).

Існують такі способи класифікації автоматичних вимикачів:

1. За родом струму головного кола: постійного струму; змінного струму; постійного і змінного струму.
2. За кількістю полюсів головного кола: однополюсні; двополюсні; триполюсні; чотириполюсні.
3. За наявністю струмообмеження: струмообмежувальні; струмонеобмежувальні.
4. За видами розчіплювача: з максимальним розчіплювачем струму; з незалежним розчіплювачем; з мінімальним або нульовим розчіплювачем напруги.
5. За характеристикою витримки часу розчіплювачем струму: без витримки часу; з витримкою часу, незалежною від струму; з витримкою часу, залежною від струму; з поєднанням зазначених характеристик.
6. За наявністю вільних контактів («блок-контактів» для вторинних кіл): з контактами; без контактів.
7. За способом приєднання зовнішніх провідників: з заднім приєднанням; з переднім приєднанням; з комбінованим приєднанням (верхні затискачі із заднім приєднанням, а нижні — з переднім приєднанням або навпаки); з універсальним приєднанням (переднім і заднім).
8. За видом приводу: з ручним; з моторним; з пружинним; з пневматичним.
9. За наявністю і ступенем захисту вимикача від впливу довкілля та від дотику з частинами вимикача, що рухаються та (або) знаходяться під напругою, розташованими всередині оболонки.

Номінальні струми головних кіл вимикачів, призначених для роботи за температури навколишнього повітря 40 °C, повинні відповідати ГОСТ 6827. Номінальні струми для головних кіл вимикача, вибирають з ряду: 6,3; 10, 16, 25; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300 А. Додатково можуть випускатися вимикачі на номінальні струми головних кіл вимикачів: 1500; 3000; 3200 А.

Номінальні уставки максимальних розчіплювачів струму вимикачів, призначених для роботи за температури навколишнього повітря 40 °C, повинні відповідати ГОСТ 6827.

Двополюсна шина для з'єднання електричних апаратів, що встановлюються на DIN-рейку

Автоматичні вимикачі виготовляються одно-, дво-, три-, та чотириполюсними і можуть мати такі складові: головна контактна система, система дугогасіння, привод, розмикальний пристрій, розчіплювач і допоміжні контакти.[1]

Контактна система може бути триступеневою (з головними, проміжними та дугогасильними контактами), двоступеневою (з головними і дугогасильними контактами) і у разі використання металокераміки, одноступеневою. Дугогасильна система може складатися з камер з вузькими шпаринами або з камер з дугогасильними ґратками. Змішані дугогасильні пристрої — щілинні камери в поєднанні з дугогасильними ґратками, застосовують для придушення дуги за великих струмів та особливо, в колах постійного струму.

Для кожного різновиду автоматичного вимикача, існує граничний струм короткого замикання, який напевно не призводить до виходу з ладу автомата. Перевищення цього струму, може викликати підгоряння або зварювання контактів. Наприклад, у розповсюджених серіях побутових автоматів, за струму спрацювання 6–100 А найбільш можливий наскрізний струм, зазвичай становить 4 500–10 000 А.

Автоматичні вимикачі виготовляють з ручним і моторним приводом, в закріпленому або висувному виконанні.

Привод автоматичного вимикача служить для вмикання, автоматичного вимкнення і може бути ручним — безпосередньої дії чи дистанційним (електромагнітним, пневматичним та інше).

Автоматичні вимикачі мають реле прямої дії, які називаються розчіплювачем.

Автоматичне вимкнення, може відбуватися без витримки часу або з витримкою. З власного часу вимкнення t_с (проміжок від моменту, коли контрольований параметр перевершив встановлене для нього значення, до миті початку розмикання контактів) розрізняють нормальні вимикачі (t_с = 0,02–0,1 с), вимикачі з витримкою часу (селективні) і швидкодіючі вимикачі (t_с < 0,005 с).

Нормальні і селективні автоматичні вимикачі, струмообмежувальною дією не володіють. Швидкодіючі вимикачі, так само як запобіжники, володіють струмообмежувальною дією, тому що вимикають електричне коло до того, як струм у ньому досягне найбільшого значення Іу.

Селективні автоматичні вимикачі дозволяють здійснити вибірковий захист мереж, шляхом установлення автоматичних вимикачів з різними витримками часу: найменшою, біля споживача і поступово збільшуваною до джерела живлення.

• Пристрій захисного вимкнення
• Розподільний щит
• Ввідно-розподільний пристрій
• Електротехніка
• Електричний струм
• Електрична напруга
• Змінний струм

• IEC 60898-1:2015
• Правила улаштування електроустановок. — 4-те вид., перероб. і доп. — Х. : Форт, 2011. — 736 с.
• ДСТУ 2843-94. Електротехніка. Основні поняття. Терміни та визначення. Чинний від 1995-01-01. — Київ : Держспоживстандарт України, 1995. — 65 с.
• Харечко В. Н., Харечко Ю. В. Расцепители автоматического выключателя // Электрика. — 2007. — № 11. — С. 38–42. (рос.)
• Довідник сільського електрика / за ред. к. т. н. В. С. Олійника. — 3-тє вид., перероб. і доп. — Київ : Урожай, 1989. — 264 с.
• Оглядовий каталог продукції "Шнейдер-Електрик", 09/2003 рік, SHORT-FORM-UA

• Как происходит гашение электрической дуги в автоматических выключателях (рос.)