Для захисту електропроводки в квартирах і приватних будинках від короткого замикання і струмового перевантаження практично завжди використовують електричні автоматичні вимикачі модульної конструкції. Вони компактні, легко монтуються і замінюються, в разі необхідності, цим і пояснюється їх широке застосування в побуті.
На вигляд автомат (АВ) являє собою корпус з термостійкої пластмаси. На лицьовій поверхні розташована рукоятка (прапорець) включення і виключення, на тильній стороні - фіксатор-засувка для кріплення на DIN-рейці, а зверху і знизу - металеві гвинтові клеми.
У цій статті розглянемо принцип роботи автоматичного вимикача. встановленого в наших квартирах і будинках.
Принцип роботи автоматичного вимикача
В аварійних режимах автоматичний вимикач відключає захищається ланцюг за рахунок спрацьовування механізму вільного розчеплення, що приводиться в дію тепловим або електромагнітним расцепителем. Причиною такого спрацьовування є перевантаження або коротке замикання.
Тепловий расцепитель - це биметаллическая пластина, що складається з двох шарів сплавів з різними коефіцієнтами термічного розширення. При проходженні електричного струму пластина нагрівається і згинається в 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 захищається навантаження.
Електромагнітний расцепитель складається з соленоїда з рухомим сталевим сердечником, утримуваним 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 викликає спрацьовування механізму розчеплення. У нормальному режимі роботи в котушці також наводиться магнітне поле, але його сили недостатньо, щоб подолати опір пружини і втягнути сердечник.
Принцип роботи автомата в режимі перевантаження ланцюга
Режим перевантаження виникає, коли струм в підключеної до автомата ланцюга перевищує номінальне значення, на яке розрахований автоматичний вимикач. При цьому підвищений струм, що проходить через тепловий расцепитель, викликає підвищення температури біметалічної пластини і, відповідно, збільшення її вигину аж до спрацьовування механізму розчеплення. Автомат відключається і розмикає ланцюг.
Спрацьовування теплового захисту не відбувається миттєво, оскільки на розігрів біметалічної пластини буде потрібно якийсь час. Цей час може варіюватися в залежності від величини перевищення номінального значення струму від декількох секунд до години.
Така затримка дозволяє уникнути відключення живлення при випадкових і нетривалих підвищеннях струму в ланцюзі (наприклад, при включенні електродвигунів які мають великі пускові струми).
Мінімальне значення струму, при якому повинен спрацювати теплової расцепитель, встановлюється за допомогою регулювального гвинта на заводі-виробнику. Зазвичай це значення в 1,13-1,45 разів перевищує номінал, зазначений на маркуванні автомата.
На величину струму, при якому спрацює тепловий захист, впливає і температура навколишнього середовища. У жаркому приміщенні биметаллическая пластина прогріється і зігнеться до спрацьовування при меншому струмі. А в приміщеннях з низькими температурами струм, при якому спрацює тепловий расцепитель, може виявитися вище допустимого.
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 і посудомийна машина, праска, електрочайник і т.д.) - цілком може привести до спрацьовування теплового розчеплювача.
В цьому випадку визначитеся, які з споживачів можна відключити. І не поспішайте знову включати автомат. Ви все одно не зможете звести його в робоче положення, поки він не охолоне, а биметаллическая пластина расцепителя не повернеться в свій початковий стан. Тепер ви знаєте як працює автоматичний вимикач при перевантаженнях
Робота вимикача під час короткого замикання
У разі короткого замикання принцип роботи автоматичного вимикача 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 расцепитель саме так і спрацьовує.
Електромагнітний расцепитель є котушку соленоїда, всередині якої розташований сталевий сердечник, утримуваний у фіксованому положенні пружиною.
Багаторазове зростання струму в обмотці соленоїда, що відбувається при короткому замиканні в ланцюзі, призводить до пропорційного збільшення магнітного потоку, під дією якого сердечник втягується в котушку соленоїда, долаючи опір пружини, і натискає на спусковий планку механізму розчеплення. Силові контакти автомата розмикаються, перериваючи харчування аварійної ділянки ланцюга.
Таким чином, спрацьовування електромагнітного розчеплювача захищає від загоряння і руйнування електропроводку, який замкнув електроприлад і сам автомат. Час його спрацьовування складає близько 0,02 секунди, і електропроводка не встигає розігрітися до небезпечних температур.
У момент розмикання силових контактів автомата, коли по ним проходить великий струм, між ними виникає електрична дуга, температура якої може досягати 3000 градусів.
Щоб захистити контакти і інші деталі автомата від руйнівного впливу цієї дуги, в конструкції автомата передбачена дугогасильні камери. Дугогасильні камери являє собою грати 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 з'єднаному з ним провідникові, який веде до задньої стінки дугогасильні камери.
Там вона ділиться (дробиться) на пластинах дугогасильні камери, слабшає і гасне. У нижній частині автомата передбачені спеціальні отвори для відводу газів, що утворюються при горінні дуги.
У разі відключення автомата при спрацьовуванні електромагнітного розчеплювача, ви не зможете користуватися електрикою до тих пір поки не знайдете і не усунете причину короткого замикання. Найімовірніше причина в несправності одного з споживачів.
Вимкніть всі споживачі і спробуйте включити автомат. Якщо вам це вдалося і автомат не вибиває, значить, дійсно - винен один з 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 з пробоєм ізоляції проводки. Доведеться шукати, де це сталося.