Виды
Шкафы различаются по следующим параметрам:
- по функциональным особенностям: вводные, распределительные, аварийные;
- по степени защиты: уличные, внутренние экземпляры;
- по типу исполнения: настенный, напольный или встраиваемый шкафы;
- по используемому материалу: металлические или пластиковые.
В зависимости от функционала, щиты могут быть распределительными, служащими для подсчета потребляемой электроэнергии. Вводное устройство является подтипом предыдущего, устанавливается как в жилых домах, так и в промышленных цехах. Аварийный шкаф в большинстве случаев монтируется на предприятиях с целью моментальной подачи электроэнергии с дополнительного источника – генератора, из-за возникновения поломок в сети. Нужно отметить, что электрическая схема для шкафов может меняться в зависимости от потребностей заказчика и составленного проекта.
Шкафы уличного исполнения отличаются повышенной степенью влагоустойчивости, герметичностью, что позволяет их эксплуатировать в суровых зимних условиях. Выбор того или иного экземпляра зависит от предполагаемого места установки. Уличный шкаф выдерживает следующие условия эксплуатации:
- температура окружающей среды в пределах от -40 до +400 градусов;
- установку на высоте до 2 км над уровнем моря;
- обладает высокой степенью защиты, однако не предполагает монтаж во взрывоопасной среде, содержащей токопроводящую пыль, агрессивные газы и пары, разрушающие изоляцию или металл.
Настенный шкаф предусматривает надежное крепление монтажной панели к стене. Крепятся они исключительно к вертикальной поверхности посредством специальных монтажных скоб через предусмотренные для этой цели отверстия. Очень часто такой тип шкафов используется для монтажа оборудования на улице или в промышленных помещениях. Эти массивные изделия подходят для организации многочисленных потоков электроэнергии.
Напольными шкафами целесообразно дополнять дизельные или газовые электростанции с очень сложным форматом работы. Такие конструкции используются для обеспечения мер безопасности, защиты людей от поражения электрическим током при транспортировке энергии по проводам, находящимся под высоким напряжением.
Если при подключении конкретного объекта к электропитанию используется объемное оборудование или его количество велико, тогда предпочтение отдают напольным шкафам сварной конструкции, изготовленным из листового металла.
Поверхность корпуса обязательно должна обладать антикоррозионными свойствами. Оборудование внутри шкафа крепится посредством специальных DIN реек, как правило, это:
- элементы автоматики;
- УЗО;
- счетчики и другие.
К корпусу металлического агрегата обязательно подводится защитное заземление. Защита от непреднамеренного контакта обеспечивается открывающейся на 180 градусов дверцей, ну, а качественный замок позволяет надежно запирать шкаф и предотвратить кражу дорогостоящего оборудования. Все коммуникации к напольной модели подводятся либо снизу, либо с тыльной стороны.
Встраиваемые конструкции требуют больших временных и финансовых затрат для их монтажа, зачастую стоимость деталей тоже отличается. Их лучше предпочесть для монтажа оборудования внутри помещений или жилых домов. Также их использование целесообразно в помещениях с агрессивной средой.
Металлические шкафы изготавливаются из стали, их поверхность окрашивается специальным методом порошкового напыления, который гарантирует долговечность и стойкость покрытия. Эта разновидность шкафов более устойчива к внешним воздействиям, отличается прочностью и надежностью. Пластиковые модели отличаются более красивым внешним видом, однако уступают металлическим по своим функциональным свойствам.
Одно из новшеств, которым обладает система электрическая распределительная – шкаф пластиковый двухсторонний. Он обеспечивает быстрый монтаж, легко подстраивается под тип помещения, а разборный корпус позволяет перевозить его по частям.
Аварийный
Вводный
Встраиваемый
Металлический
Напольный
Настенный
Пластиковый
Уличный
Дугогашение
Конструкция может иметь от одного до четырех полюсов, при этом в любом варианте присутствуют вспомогательные контакты, расщепитель, устройство для расщепления, система гашения электрической дуги и основная система контактов. Она может быть одноступенчатой (в случае применения металлокерамических элементов), двухступенчатой (дугогасительные и основные контакты) и трехступенчатой (помимо дугогасительных и основных, добавляются промежуточные контакты).
Система для гашения дуги может выполняться со специальными дугогасительными решетками в камерах или иметь камеры с небольшими просветами. Для эксплуатации при высоком напряжении используются комбинированные виды, объединяющие в себе два варианта гашения дуги.
Класс токоограничения
Цифра после тока КЗ (3 или 2) — класс токоограничения.
Выключатель с такой функцией не позволяет току короткого замыкания принимать его самое максимальное значение и производит отключение на как можно ранней стадии.
То есть, эта цифра показывает, насколько быстро внутри устройства гасится электрическая дуга, не позволяя отдельным элементам и деталям, нагреваться до предельных температур и способствовать пожару.
Класс ‘2’
ограничивает ток КЗ в пределах половины полупериода
Класс ‘3’
в пределах 1/3 полупериода
Грубо говоря, автомат с «троечкой», справится с последствиями тока КЗ быстрее, чем с «двоечкой». По времени это можно отразить следующей таблицей.
Устройства с «первым» классом, вообще никоим образом и никакими цифрами не маркируются.
Все вышеприведенные маркировки располагаются на лицевой стороне. Теперь переходим к боковой грани. Там тоже есть масса полезной информации.
Как происходит выключение масляного выключателя
Выключение МВ происходит посредством нажатия на соответствующую копку.
При этом срабатывает защелка, которая не дает ему отключаться самопроизвольно в нормальном режиме, пружина разжимается и штоки выходят из розеток – выключатель отключается.
При отключении и размыкании контактов в полюсах в масле образуется электрическая дуга (если отключение происходило под напряжением), которая горит доли секунды.
Во время ее гашения масло очень сильно разогревается в месте разъединения контактов, выделяется газ. Происходит тушение дуги.
Принцип действия автоматического выключателя
Теперь разберемся, как работает автомат защиты сети. Подключение его осуществляется подъемом вверх рукоятки управления. Чтобы отключить АВ от сети, рычаг опускают вниз.
Когда автомат защитный электрический функционирует в обычном режиме, то электрический ток при поднятой вверх рукоятке управления поступает к аппарату через подсоединенный к верхней клемме кабель питания. Поток электронов идет к неподвижному контакту, а от него – к подвижному.
Затем по гибкому проводнику ток поступает на соленоид электромагнитного расцепителя. С него по второму гибкому проводнику электричество идет к биметаллической пластине, входящей в тепловой расцепитель. Пройдя по пластине, поток электронов через нижнюю клемму уходит в подключенную сеть.
Особенности работы теплового расцепителя
При превышении током цепи, в которой установлен автомат защиты, номинала устройства возникает перегрузка. Поток электронов высокой мощности, проходя через биметаллическую пластину, оказывает на нее термическое воздействие, делая более мягкой и заставляя выгнуться в сторону отключающего элемента. При вступлении последнего в контакт с пластиной происходит срабатывание автомата, и подача тока в цепь прекращается. Таким образом, тепловая защита позволяет не допустить чрезмерного нагревания проводника, которое может привести к расплавлению изоляционного слоя и выходу проводки из строя.
Нагревание биметаллической пластины до такой степени, чтобы она изогнулась и вызвала срабатывание АВ, происходит в течение определенного времени. Оно зависит от того, насколько величина тока превышает номинал автомата, и может занять как несколько секунд, так и час.
Срабатывание теплового расцепителя происходит в случае превышения током цепи номинала автомата как минимум на 13%. После остывания биметаллической пластины и нормализации величины текущего тока защитное устройство можно будет снова включить.
Если воздух в помещении, где установлен аппарат, имеет высокую температуру, то пластина нагреется до отключающего предела быстрее, чем обычно, и может сработать даже при незначительном возрастании тока. И наоборот, если в доме холодно, нагревание пластинки будет происходить медленнее, и время до отключения цепи увеличится.
Срабатывание теплового расцепителя, как было сказано, требует определенного времени, в течение которого ток цепи может прийти в норму. Тогда перегрузка исчезнет, и отключения устройства не произойдет. Если же величина электротока не снижается, автомат обесточивает цепь, предотвращая оплавление изоляционного слоя и не допуская возгорания кабеля.
Причиной перегрузки чаще всего становится включение в цепь устройств, суммарная мощность которых превышает расчетную для конкретно взятой линии.
Нюансы электромагнитной защиты
Электромагнитный расцепитель предназначен для защиты сети от короткого замыкания и по принципу работы отличается от теплового. Под действием сверхтоков КЗ в соленоиде возникает мощное магнитное поле. Оно сдвигает в сторону сердечник катушки, который размыкает силовые контакты защитного устройства, воздействуя на механизм расцепителя. Питание линии прекращается, благодаря чему исчезает опасность возгорания проводки, а также разрушения замкнувшей установки и автоматического выключателя.
Поскольку в случае КЗ в цепи происходит мгновенное возрастание тока до величины, способной за короткое время привести к тяжелым последствия, срабатывание автомата под воздействием электромагнитного расцепителя происходит за сотые доли секунды. Правда, при этом ток должен превысить номинал АВ в 3 и более раза.
Наглядно про автоматические выключатели на видео:
Дугогасительная камера
Когда контакты цепи, через которую протекает электрический ток, размыкаются, между ними возникает электрическая дуга, мощность которой прямо пропорциональна величине сетевого тока. Она оказывает на контакты разрушающее воздействие, поэтому для их защиты в состав устройства входит дугогасительная камера, представляющая собой набор пластинок, установленных параллельно друг другу.
При контакте с пластинами происходит дробление дуги, в результате чего снижается ее температура и происходит затухание. Газы, возникшие при появлении дуги, через специальное отверстие удаляются из корпусной части защитного устройства.
Устройство автоматического выключателя
Конструкция автоматического выключателя состоит из электрических и механических узлов, которые могут отличаться в различных модификациях. В связи с этим предлагаемая фотография может дать только общее представление о ней. В общем случае в устройстве автоматического выключателя, его конструкции, можно выделить узлы: корпус, механизм управления (механика), расцепители, дугогасители, узел коммутации (подвижные и неподвижные контакты) и расцепители.
Главное требование к узлу коммутации – конструкция должна обеспечивать практически одновременное включение и выключение всех полюсов, кроме нейтрального (он должен «отставать» при выключении и опережать при включении).
По стандарту ГОСТ Р 50345-2010 современный автоматический выключатель должен иметь механизм свободного расцепления, т.е. механика не включит автомат, если при включении сработали расцепители. Контакты останутся разомкнутыми до тех пор, пока спусковой механизм не будет взведен переводом в положение «выключено».
Также конструкция современного автоматического выключателя предусматривает подключение дополнительных устройств: вспомогательных и сигнальных контактов, независимого расцепителя, расцепителя минимального напряжения, моторного привода.
Главным требованием к конструкции по ГОСТ Р 50345-2010 остаются ее надежность, безопасность для потребителя и окружающей среды при соблюдении правил эксплуатации.
Как выбрать автоматический выключатель
Есть мнение, что самый надежный вариант автоматического выключателя – это устройство, которое может выдержать максимальную нагрузку и обеспечить помещение максимально эффективной защитой. Если следовать такой логике, можно использовать в любых сетях воздушные автоматы, и таким образом избавить себя от большинства проблем, но на практике дело обстоит несколько иначе.
Если к обыкновенной бытовой сети электроснабжения будет подключен прибор, который рассчитан на работу в условиях повышенных мощностей, он не будет выключать питание даже тогда, когда сила тока будет существенно превышать все допустимые нормы. При этом температура изоляционного слоя значительно возрастет и станет разрушительной для кабеля, но номинальные показатели выключателя не будут превышены, поэтому автомат будет воспринимать такую ситуацию как рядовую.
Если допустимая мощность автомата, наоборот, не будет достигать той, которую выдерживает линия электропитания, нормальной работы цепи добиться практически невозможно. После подключения нескольких приборов электричество сразу выбьет, в итоге из-за постоянного воздействия большого тока он сломается по причине «залипания» контактов.
Примеры электромонтажных изделий
Ответвительные ящики, силовые коробки и квартирные щитки применяются для соединения проводов, а коробки ответвительного типа для их протяжки и распределения. Визуально такой ящик выглядит как квадратный корпус из пластмассового или металлического материала с дверцей, которая закрывается на замок.
Силовые коробки используют для обеспечения защиты электроприемников и оперативного подключения в экстренных ситуациях. Сам силовой ящик состоит из корпуса с предохранителями и рубильника.
Такие конструкции всегда монтируются с наружной стороны здания. Как и силовые коробки, квартирные щитки необходимы для предотвращения перегрузок, коротких замыканий и правильного распределения энергии. Все они монтируются в вертикальном положении.
Производство электромонтажных изделий во всем своем многообразии представлено на ежегодной выставке «Электро», целью которой является популяризация и продвижение отечественных производств не только на территории Российской Федерации.
Больше об электромонтажных изделиях, их видах с примерами, можно узнать на ежегодной выставке «Электро».
Заводы электроаппаратурыЗаводы электроаппаратовЭлектромонтажные компании
Автоматическая защита электропроводки
Автоматический выключатель устанавливают для защиты электрической проводки от разрушения. Выбирают такой автомат, ориентируясь на сечение провода, зависящего от величины наибольшего тока, потребляемого электрическими приборами. Непосредственной защитой самих приборов являются предохранители, установленные в них.
Функции автоматического выключателя
Автомат предназначен для выполнения двух защитных функций:
- мгновенный скачок тока, превышающий в несколько раз номинальное значение;
- медленная тепловая защита. Она сработает, если номинальный ток нагрузки будет незначительно превышен в интервале от 15 до 60 минут.
Мгновенный скачок тока
Первый вариант защиты сработает при коротком замыкании в электрической проводке или в приборе, включённом в электросеть. В этом случае ток может иметь значение 100 A и при отсутствии автоматического выключения вначале полностью расплавилась бы изоляция, а потом провода. Таким образом, электрическая проводка стала бы полностью непригодной к дальнейшему использованию.
Медленная тепловая защита
Для того чтобы исключить ложные срабатывания автомата, предусмотрен вариант медленной тепловой защиты. Если на короткий промежуток времени ток, проходящий через автомат (с номиналом в 25 A), будет иметь значение 30 A, то из-за инерционности тепловой защиты, автоматический выключатель не сработает.
Например, включение пылесоса в сеть, нагруженную током в 15 A, добавит ей свои 10 A плюс ещё 5 A на запуске двигателя. В результате маленький промежуток времени автомат, рассчитанный на 25 A, пропускает через себя ток в 30 A без отключения подачи электроэнергии.
Как правильно выбрать автоматический выключатель?
При выборе автомата для защиты бытовой электрической проводки, ориентиром служит только сечение провода. В общем, в торговой сети можно приобрести автомат, рассчитанный на следующие токи защиты (в соответствии со стандартом): 1, 2, 3, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63. Конкретно необходимый номинал автомата выключения устанавливают с помощью специальной таблицы. Кроме тока защиты, автомат должен подходить для использования в сети переменного тока со значением напряжения 220 вольт при частоте 50 Гц, с характеристикой отключения по типу С и классом 3.
При выборе автоматических выключателей по всем этим характеристикам, желательно, получить соответствующие разъяснения опытных специалистов, оказывающих услуги по монтажу электрического оборудования.
Нужно отметить, что выбор автомата будет правильным при условии, когда также учитывается сечение электропроводки, подходящей к счётчику извне. Например, если после ремонта в квартиру проведена электропроводка сечением в 2,5 мм2, а от щита, установленного в подъезде, подведён провод, сечение которого 1,5 мм2, тогда необходимо приобрести автомат, ориентируясь на меньшее сечение провода. Можно также заменить провода, подходящие к счётчику от электрощита в подъезде, на большие по сечению жилы.
Работы, связанные со сборкой и установкой электрического щитка, счётчика или автоматов защиты, можно выполнять самостоятельно, не забывая соблюдать ПЭУ (правила устройства электроустановок). Однако на практике можно столкнуться со многими нюансами рабочего процесса, который в деталях знаком только специалистам, работающим в области электрических сетей.
Какими бывают автоматы
Существует три категории, к которым может относиться автомат защиты сети. Каждая из них предназначена для конкретной нагрузки, а отличия между видами заключаются в особенностях используемой конструкции.
- Модульные устройства чаще всего можно встретить в бытовых сетях, подключенных к сети электроснабжения с незначительными токами. В преимущественном большинстве случаев отличаются наличием одного или двух полюсов.
- Литые используются в промышленных сетях, где мощность тока достигает 1000 А. Свое название получили потому, что основной их особенностью является использование литого корпуса.
- Воздушные выключатели могут иметь до четырех полюсов, имея возможность выдерживать ток силой до 6300 А. В связи с этим их устанавливают только в электрические цепи, к которым подключаются высокомощные установки.
Как выбрать
Основные критерии выбора автомата:
- Ток короткого замыкания. Выбирается в соответствии с правилами устройства электроустановок, по которым приборы с отключающей способностью менее 6 кА запрещены. В настоящее время используются автоматы с номиналом 3, 6, 10 кА. Для домов, находящихся рядом с трансформаторной станцией, следует выбирать выключатель, срабатывающий при 10 кА.
- Рабочий ток. Выбирается с учетом сечения кабеля, материала, мощности потребления энергии. Подобрать нужный прибор можно по таблицам.
- Ток срабатывания. При включении устройства начальное значение может быть значительно выше рабочего, и, чтобы автомат не сработал, нужно правильно его выбрать. В дома и квартиры устанавливаются устройства класса B, при наличии мощной плиты или электрокотла лучше брать автоматы класса C. Для частных домов, в которых есть установки с электродвигателями, выбираются выключатели класса D.
- Селективность, т.е. отключение при аварийной ситуации только определенного проблемного участка, а не всего электричества в доме.
- Количество полюсов.
- Фирма-изготовитель. Покупка дешевого аппарата – может не сработать в нужный момент, что приведет к поломке устройств, износу изоляции и возможному пожару.
Автоматический выключатель – устройство, которое жизненно нужно в каждом доме для защиты от токов большой величины. Такие приборы устанавливаются в жилых домах и в производственных помещениях, и помогают обезопасить здание от поломки приборов и возгорания.
Какие существуют время токовые характеристики автоматических выключателей и их отличие между собой
Как известно основными органами срабатывания автоматического выключателя являются тепловой и электромагнитный расцепитель.
Тепловой расцепитель представляет собой пластину из биметалла, изгибающуюся при нагреве протекающим током. Тем самым в действие приводится механизм расцепления, при длительной перегрузке срабатывая, с обратнозависимой выдержкой времени. Нагрев биметаллической пластинки и время срабатывание расцепителя напрямую зависят от уровня перегрузки.
Электромагнитный расцепитель является соленоидом с сердечником, магнитное поле соленоида при определенном токе втягивает сердечник, приводящий в действие механизм расцепления – происходит мгновенное срабатывание при КЗ, благодаря чему пострадавший участок сети не будет дожидаться прогревания теплового расцепителя (биметаллической пластины) в автомате.
Зависимость времени срабатывания автомата от силы тока, протекающего через автомат, как раз и определяется время токовой характеристикой автоматического выключателя .
Наверное, каждый замечал изображение латинских букв B, C, D на корпусах модульных автоматов. Так вот они характеризуют кратность уставки электромагнитного расцепителя к номиналу автомата, обозначая его время токовую характеристику.
Эти буквы указывают ток мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя автомата. Проще говоря, характеристика срабатывания автоматического выключателя показывает чувствительность автомата – наименьший ток при котором автомат отключится мгновенно.
Автоматы имеют несколько характеристик, самыми распространенными из которых являются:
- — B — от 3 до 5 ×In;
- — C — от 5 до 10 ×In;
- — D — от 10 до 20 ×In.
Что означают цифры указанные выше?
Приведу небольшой пример. Допустим, есть два автомата одинаковой мощности (равные по номинальному току) но характеристики срабатывания (латинские буквы на автомате) разные: автоматы В16 и С16.
Диапазоны срабатывания электромагнитного расцепителя для В16 составляет 16*(3. 5)=48. 80А. Для С16 диапазон токов мгновенного срабатывания 16*(5. 10)=80. 160А.
При токе 100 А автомат В16 отключится практически мгновенно, в то время как С16 отключится не сразу а через несколько секунд от тепловой защиты (после того как нагреется его биметаллическая пластина).
В жилых зданиях и квартирах, где нагрузки чисто активные (без больших пусковых токов), а какие-нибудь мощные моторы включаются нечасто, самыми чувствительными и предпочтительными к применению являются автоматы с характеристикой B. На сегодняшний день очень распространена характеристика С, которую также можно использовать для жилых и административных зданий.
Что касается характеристики D, то она как раз годится для питания каких-либо электромоторов, больших двигателей и других устройств, где могут быть при их включении большие пусковые токи. Также через пониженную чувствительность при КЗ автоматы с характеристикой D могут быть рекомендованы для использования как вводные для повышения шансов селективности со стоящими ниже групповыми АВ при КЗ.
Согласитесь логично, что время срабатывания зависит от температуры автомата. Автомат отключится быстрее, если его тепловой орган (биметаллическая пластина) разогретый. И наоборот при первом включении когда биметалл автомата холодный время отключения будет больше.
Поэтому на графике верхняя кривая характеризует холодное состояние автомата, нижняя кривая характеризует горячее состояние автомата.
Пунктирной линией обозначен предельный ток срабатывания для автоматов до 32 А.
