По какому принципу работает однополюсный автомат
Автоматические выключатели, как коммутационные аппараты, выполняют функции в проведении допустимого электрического тока и отключении питания, если номинал превышается, чем предохраняет электросеть от перегрузки.
В задачу однополюсного аппарата входит защита цепи в одном проводе. Работа аппарата сконцентрирована на 2 распределительных устройствах – тепловом и электромагнитном. Когда повышенная нагрузка действует долго, отключение цепи происходит первым механизмом. Если возникает короткое замыкание второй распределитель сразу прекращает подачу питания.
Тепловую защиту выполняет пластина из композиционного материала по следующему принципу:
- Поступает ток, превышающий допустимый уровень.
- Биметалл нагревается.
- Изгибается.
- Толкает рычаг.
- Отключает прибор.
- Пластина остывает.
Когда состояние биметалла приходит в норму, он возвращается в свое исходное состояние и аппарат можно вновь подключать. В состав электромагнитного устройства входит катушка, в середину которой поместили сердечник.
Здесь просматривается такая картина:
- Возникает ток с коротким замыканием.
- Поступает на обмотку.
- Силой, созданной электромагнитным полем, перемещается сердечник.
- Отключает устройство.
В ходе взаимодействий физических процессов происходит размыкание силовых контактов, которые обесточивают проводник.
Большой силой тока создается электрическая дуга, её направляют в камеру с параллельными металлическими пластинами для дробления и полного распада. Автомат можно выключать простым поворотом ручки. Применяют такие выключатели в обычных квартирах, если к дому подведены всего 2 провода. В сарае, небольшом частном доме размыкают цепь однополюсные автоматы. В многоквартирных домах стоят заземляющие проводники, значит подойдет только двухполюсник.
Подключение автоматов в щитке – вход сверху или снизу?
Первое с чего бы хотел начать это правильность подключения автомата в принципе. Как известно автоматический выключатель имеет два контакта для подключения подвижный и неподвижный. На какой из контактов необходимо подключать питание к верхнему или нижнему? На сегодняшний день споров по этому поводу развелось очень много. На любом электротехническом форума куча вопросов и мнений на этот счет.
Обратимся за советом к нормативным документам. Что сказано в ПУЭ по этому поводу? В 7-м издании ПУЭ пункт 3.1.6. сказано:
Как видно в правилах сказано, что питающий провод при подключении автоматов в щитке должен присоединяться, как правило, к неподвижным контактам. Это также относится ко всем узо, дифавтоматам и прочих устройств защиты. Из всей этой вырезки непонятно выражение «как правило». То есть вроде, как и должно, но в некоторых случаях может быть и исключение.
Чтобы понимать, где расположен подвижный и неподвижный контакт нужно представлять внутреннее устройство автоматического выключателя. Давайте на примере однополюсного автомата рассмотрим, где находится неподвижный контакт.
Перед нами автомат серии ВА47-29 фирмы iek. Из фото понятно, что неподвижным контактом у него является верхняя клемма, а подвижным контактом — нижняя клемма. Если рассмотреть электрические обозначения на самом выключателе, то здесь тоже видно, что неподвижный контакт находится сверху.
У автоматических выключателей других фирм производителей аналогичные обозначения на корпусе. Взять, например автомат фирмы Schneider Electric Easy9, у него неподвижный контакт также находится сверху. Для УЗО Schneider Electric все аналогично сверху находятся неподвижные контакты, а снизу подвижные.
Другой пример, защитные устройства фирмы Hager. На корпусе автоматических выключателей и УЗО hager также можно увидеть обозначения, из которых понятно, что неподвижные контакты находятся сверху.
Давайте разберемся, с технической стороны есть ли значение, как подключить автомат сверху или снизу.
Автоматический выключатель защищает линию от перегрузок и коротких замыканий. При появлении сверхтоков реагируют тепловой и электромагнитный расцепитель, расположенные внутри корпуса. С какой стороны будет подключено питание сверху или снизу для срабатывания расцепителей разницы абсолютно нет. То есть с уверенностью можно сказать, что на работу автомата не влияет, на какой контакт будет подведено питание.
По правде говоря, должен отметить, что модульных устройств, такие как ABB, Hager и прочие допускают подключение питания к нижним клеммам. Для этого на автоматах имеются специальные зажимы, предназначенные под гребенчатые шины.
Почему же в ПУЭ советуют подключение выполнять на неподвижные контакты (верхние)? Такое правило утверждено в целях общего порядка. Любой образованный электрик знает, что при выполнении работ необходимо снять напряжение с оборудования, на котором будет работать. «Залазя» в щиток человек интуитивно предполагает наличие фазы сверху на автоматах. Отключив АВ в щитке, он знает, что напряжения на нижних клеммах и все что от них отходит, нет.
Теперь представим, что подключение автоматов в распределительном щите Вам выполнял электрик дядя Вася, который подключил фазу к нижним контактам АВ. Прошло некоторое время (неделя, месяц, год) и у Вас появилась необходимость заменить один из автоматов (или добавить новый). Приходит электрик дядя Петя, отключает нужные автоматы и уверенно лезет голыми руками под напряжение.
В недалеком советском прошлом у всех автоматов неподвижный контакт располагался вверху (например, АП-50). Сейчас по конструкции модульных АВ не разберешь где подвижный, а где неподвижный контакт. У АВ которые мы рассматривали выше, неподвижный контакт был расположен сверху. А где гарантии, что у китайских автоматов неподвижный контакт будет расположен сверху.
Поэтому в правилах ПУЭ подключение питающего проводника к неподвижным контактам подразумевает лишь подключение на верхние клеммы в целях общего порядка и эстетики. Я сам сторонник подключения питания к верхним контактам автоматического выключателя.
Для тех, кто со мной не согласен вопрос на засыпку, почему на электрических схемах питание на автоматы подключают именно на неподвижные контакты.
Если взять, например обычный рубильник типа РБ, который установлен на каждом промышленном объекте, то его никогда не подключат верх ногами. Подключение питания к коммутационным аппаратам такого рода полагает только к верхним контактам. Отключил рубильник и ты знаешь, что нижние контакты без напряжения.
Виды и назначение пакетников
Виды пакетных выключателей тесно связаны со степенью их защищенности. От данного фактора зависит и область применения того или иного устройства. Обычно они монтируются в железных щитках, ящиках и других наиболее подходящих местах. Пакетный переключатель совершенно не переносит пыли и отрицательно реагируют на повышенный уровень влажности. Негативное воздействие подобных факторов может привести к повреждению контактов.
Защищенный пакетный выключатель заключен в специальную оболочку, выполняющую функции корпуса прибора. В таком исполнении устройство может быть установлено вне электрического щита, поскольку конструкция обеспечивает надежную защиту от воздействия пыли и влаги. Повышается и электробезопасность, поскольку исключается возможность случайного прикосновения к токоведущим частям аппарата.
Существуют герметичные модели, изготовленные из алюминия и пластмассовых материалов. Это придает изделиям высокую прочность и повышает другие технические характеристики. Такие пакетники предназначены для эксплуатации даже в очень влажных помещениях. Нередко они используются на открытом воздухе, преимущественно в частных домах.
В зависимости от вида крепления, пакетники изготавливаются в нескольких вариантах:
- Вид 1. Крепление прибора находится за 4-х миллиметровой панелью и защелкивается с помощью передней скобки. Подключение внешних проводов осуществляется сзади.
- Вид 2. Размещение крепления выполнено за панелью, толщиной 24 мм. Для защелкивания используется передняя скобка. Соединение внешних проводов производится также с задней стороны.
- Вид 3. Крепление установлено внутри шкафа, фиксация выполняется с помощью задней скобки. Наружные провода подключаются спереди.
- Вид 4. Крепление пакетника выполняется непосредственно за корпус.
Чем отличается, преимущества и недостатки
Первое, что надо сказать о пакетнике — это ручное устройство, без автоматического срабатывания (отщелкивания с расцеплением контактов при перегрузках, КЗ). Для вкл./выкл. цепи надо вручную поворачивать его рукоять с тугим ходом.
Надо сказать, что конструкция до сих пор остается функциональной, но для жилья она во многом утратила актуальность. С другой стороны, в электроустановках (промышленность, производство, энергетика, станции), где по специфике затребован ручной принцип активации/деактивации оборудования, использование пакетников распространено, является стандартом. В новом жилье такие рубильники не ставят уже давно, вместо них — АВ. Замену, как правило, всегда делают, если проводят ремонт электрокоммуникаций, обновление проводки, щитка.
Отличия пакетника от автоматического выключателя (АВ)
Пакетники заменяют именно автоматическими выключателями. Альтернативы автоматам, как правило, нет. АВ намного современнее с автономным реагированием на перегрузки, а также ими можно управлять вручную: двигать переключатель, смыкая/размыкая цепь, когда нужно, то есть устройство намного универсальнее.
| Характеристика | Выключатели | |
|---|---|---|
| Пакетный | Автоматический | |
| Функции | Только коммутация. | Коммутация и защита от перегрузок и токов КЗ. |
| Конструкция | Полностью механическая конструкция разъединения/смыкания контактов цепи, требующая только ручного управления. Проще говоря, принцип работы изделия как у обычных бытовых выключателей освещения. | В составе есть два расцепителя:
|
| Управление | Все управление только ручное. | Включение только ручное, и это логично, так как пользователь должен иметь возможность сам активировать источник опасности — сеть. Отключение — и ручное, и автоматическое. |
| Монтаж | К корпусу щитка или к рейке, но обычно только винтами. | На DIN планку защелкиванием, а также есть вспомогательные аксессуары для винтовой и иной фиксации. |
| Возможность других схем (вариантов) переключения | Есть, возможны вариации между клеммами. | Нет, но этого и не требуется в условиях использования. |
Особенности отличий
Главная разница в том, что автомат обладает функцией защиты цепи от КЗ и перегрузок, отключается сам при опасности, а пакетник — это обычный механический выключатель, его принцип ничем не отличается от такового. Ручные рубильники обычно круглые, многогранные, с продольной ручкой, часто имеют ретро дизайн. АВ — это плоская серая пластмассовая коробочка с желтыми, красными, синими и пр. цветов маленькими рычажками (флажками) с ходом вверх/вниз. Старые образцы могут быть кнопочными. Такие коробы удобно размещать модульно — их можно просто и легко добавлять в ряд на DIN-рейку.
При пакетном выключателе, если, например, никого нет дома и некому повернуть рубильник, перегрузка будет действовать, пока окончательно не сгорит проводка, и это может стать причиной пожара всего здания. А при АВ произойдет автоматическое расцепление контактов, разъединение, обесточивание при малейших признаках некорректной работы сети. Максимум, что может произойти — немного перегреется проводка.
Автоматический выключатель защищает проводку от нагрева и плавления, возгорания, под него и сечение жил подбирают следующие ступени защиты в виде автоматики отключения — УЗО, АВДТ. Последние и АВ можно ставить и к пакетнику.
Преимущества и недостатки
Преимущества АВ очевидны — автоматичность, компактность, простота в установке, защита цепи. Минусы пакетника: нет перечисленного, а также рубильники ломаются при частых скачках напряжения, могут выгореть контакты. У АВ такого свойства нет, так как он просто разомкнет цепь, что исключит нагрев аппарата.
Недостатков у АВ по сравнению с пакетниками нет, кроме одного исключения, но оно обусловлено специфичностью среды использования. В электроустановках, на объектах производства и распределения электричества (станции, подстанции) иногда требуется именно ручной способ выкл./вкл. и возможность менять варианты контактов — тогда ручной рубильник незаменим.
Типы и характеристики
Главным отличием пакетика от дифавтомата следует назвать отсутствие возможности отключения первого от местной питающей сети. От значительных перепадов напряжения устройство выходит из строя.
Выключатель пакетный марки ПВ 2 16 обладает относительно небольшими размерами
Раньше пакетниками оснащались все квартиры и индивидуальные дома, так как альтернативы им попросту не существовало, равно как и разработанных методик, при помощи которых выполнялось бы контролирование поступающей в жилище электроэнергии. В наши дни приборы все чаще вытесняются двух- или трехполюсными автоматами.
Пакетные выключатели производятся в нескольких исполнениях:
- открытом;
- закрытом;
- герметичном.
Устройства открытого типа ничем не защищены, так как подлежат установке в предварительно организованных местах — металлических ящиках и щитках, иных точках расположения, в которых требуется их монтаж. Такие приборы весьма чувствительны к уровню влажности и пыли, их контакты повреждаются от воздействия твердых частиц.
Закрытые переключатели приспособлены к эксплуатации в электросистемах с малым напряжением — не выше 440 В, максимум — 660 В. Также выпускаются специальные модели, способные контролировать нагрузку в системах большей мощности. По аналогии с автовыключателями мощные пакетники для ручного отключения подачи электроэнергии также оснащаются рычагом. Такой ручник позволяет переключить между собой контакты и соединить (разъединить) клеммы.
Защищенные пакетники помещаются в специальную оболочку, служащую также и корпусом устройств. Приборы могут монтироваться вне щитовых ящиков, так как их контакты предохраняются от проникновения грязи и пыли.
Также можно встретить пакетники во взрывозащищенном либо герметичном исполнении. Корпус устройств изготавливается из пластика и алюминия, что обеспечивает долговечную и надежную защиту от воздействия пыли и влаги.
В отличие от приборов в обычном исполнении, герметичные модели могут монтироваться даже снаружи зданий.
Пакетный выключатель в пластиковом корпусе марки ВПКМ 3-40 в герметичном исполнении
Особенность прибора
Принцип работы пакетного выключателя заключается в разъединении контактов. Прибор устанавливается в помещениях в специальных ящиках. Предназначается для перекрытия электроэнергии с вводного в помещение привода. Переключаются цепи только ручным способом.
Для отключения энергопитания на производстве – это просто идеальный вариант. Пакетный выключатель отключают вручную, поворачивая рубильник в щитке.
- Работа с устройством не займет много времени. Главное знать условные обозначения на приборе, где <> – включение, <> означает выключение.
- При смыкании цепи рубильник поворачивают на 90 С, оставляя на отметке <>, при размыкании устройство устанавливается на <>.
- Согласно ГОСТу оборудование обозначается, как механизм разъединения цепи с необходимым количеством полюсов, которые связываются механически.
Более современные аналоги прибора
Старые пакетные выключатели почти везде заменили на автоматы. Это логично, ведь изменились требования к энергопотреблению и долговечности приборов. Сейчас широко используют УЗО (устройства защитного отключения), автоматические и дифференциальные автоматы, контакторы.
Вариант #1: устройство защитного отключения
Прибор предназначен для предупреждения утечек тока. Он реагирует на дифференциальный ток, который способствует перегреванию электрических кабелей, что может привести к короткому замыканию, возгоранию проводки. Также утечки могут стать причиной поражения человека током.
Прибор нельзя считать стопроцентным аналогом пакетника, однако в комплекте с автоматическим выключателем он выполняет даже большее количество функций
УЗО необходимо устанавливать, чтобы избежать риска утечки электротока, если он начинает проходить мимо приборов-потребителей. Устройство выполняет функцию индикатора утечки, который просто отключает электричество в случае неполадок.
Само по себе устройство защитного отключения не защищает от перегрузок или короткого замыкания. Это возможно только в случае его подключения в сочетании с автоматическим выключателем.
Вариант #2: автоматический выключатель
Эти приборы пришли на смену пакетным выключателем. Они выполняют те же функции, однако более удобны в эксплуатации, долговечны и износостойки.
Автоматические выключатели также могут быть одно-, двух-, трех-, четырёхполюсными. Они различаются по виду привода (он может быть ручным, пружинным, двигательным), типу присоединения и другим техническо-эксплуатационным характеристикам.
Селективному автоматическому выключателю не нужно дополнительное питание, чтобы замыкать или размыкать контакты. Прибор является электро-механическим и разработан так, что выполняет свои функции наилучшим образом
Предложенные к продаже автоматические выключатели маркируют и классифицируют в соответствии с ГОСТами 9098–78 и 14255. Эти документы устанавливают требования к техническим характеристикам устройств.
Вариант #3: дифференциальный автомат
Это комбинированный автомат, который одновременно выполняет функции двух приборов – УЗО и автоматического выключателя. Дифференциальный автомат прекрасно заменяет пакетник, подходит для бытовых электросетей и успешно применяется на предприятиях.
Дифференциальный автомат – прибор «2 в 1»: автоматический выключатель и УЗО, размещенные в общем корпусе. Он безупречно справляется с задачами обоих устройств и при этом отличается компактностью, удобством в эксплуатации
Функциональные и конструктивные отличия диффавтомата и УЗО приведены здесь, рекомендуем ознакомиться с очень полезной информацией.
Дифференциальный автомат предотвращает утечки, короткие замыкания, минимизирует риски поражения током. В конструкцию прибора входят тепловой и электромагнитный расцепители. Первый предотвращает перегрузки в сети, а второй нужен для отключения электротока при коротком замыкании.
Вариант #4: контактор – вид электромагнитного реле
Прибор необходим для дистанционного управления режимами включения/выключения электроцепей. Электромагнитные реле не срабатывают при коротком замыкании и рассчитаны только на номинальные токи. Это их основное отличие от автоматических выключателей.
Приборы отличаются исключительной электрической и механической износостойкостью. Их устанавливают в механизмах лифтов, транспортных средств, используют на предприятиях
В современных жилых домах редко устанавливают устаревшие пакетные выключатели. Практически повсеместно практикуется установка дифавтоматов или подключение УЗО в сочетании с автоматическим выключателем. Но есть случаи, когда старый добрый пакетник может оказаться незаменимым, например, если нужно отключить подачу тока во время электромонтажных работ.
Схема подключения
Компактность позволяет установить пакетный выключатель в щитке. Для этого необходима дин-рейка. Если модель старая, то придется воспользоваться даже саморезами. Современные же модели предусматривают другие крепления. Фаза и ноль от электрощетка подключаются к двум входным клеммам пакетного выключателя. К автоматам в щетке подключаются выходные клеммы.
Не рекомендуется экспериментировать вслепую. На старых отечественных схемах синим обозначается фаза, а ноль красным цветом. У импортных производителей могут быть другие обозначения. В сети представлено множество видеороликов, где продемонстрирована схема подключения.
Конструкция
Данный аппарат получил название из-за особенности своей конструкции. Однотипные коммутационные элементы набраны на одну ось и представляют собой единое устройство. На картинке ниже представлена конструкция дискового выключателя пакетного типа.
Корпус из электроизоляционного материала, с пазами для неподвижных электрических контактов, оснащен камерами дугогашения. В центре подвижная шайба из изоляционного материала, с расположенными на ней ножами электродами. Несколько таких элементов располагаются на одной оси, с помощью которой и приводится аппарат в действие.
Ниже на рисунке представлен еще один тип пакетных переключателей — кулачковый, или как его еще называют галетный. Электроизоляционный корпус с расположенными на нем неподвижными и подвижными контактами, подпираемыми пружинами и располагаемые на направляющих изоляторах, которые упираются в подвижную фигурную шайбу, с углублениями под направляющие штырьки.
Подробнее об устройстве пакетника вы можете узнать из данного видео:
Пакетные выключатели и переключатели
Пакетные выключатели
Пакетные выключатели (рис. 16) служат для включения и отключения электрических цепей постоянного и переменного тока до 100 А при напряжении 220 В и до 60 А — при напряжении 380 В.
Пакетные выключатели и переключатели значительно компактнее рубильников. Пакетные выключатели монтируются с выводом на панель только рукоятки, что обеспечивает безопасность работы обслуживающего персонала.
Пакетный выключатель состоит из переключающего механизма и контактной группы; клеммы, несколько неподвижных контактов выступают из корпуса. Подвижные контакты находятся внутри корпуса на втулке квадратного сечения, выполненной из изоляционного материала. Корпус набирается из изоляционных шайб, соединенных между собой стягивающими шпильками. Подвижные контакты поворачиваются рукояткой через пружинный механизм быстрого переключения.
При повороте рукоятки вначале заводится пружина механизма быстрого переключения. Когда усилие, действующее от рукоятки на фигурную шайбу, возрастает до определенной величины, шайба очень быстро поворачивается на четверть оборота до следующего упора в верхней крышке.
Упоры в крышке расположены под углом °. Втулка квадратного сечения, на которой укреплены подвижные контакты, соединена с фигурной шайбой. Одновременно с быстрым поворотом фигурной шайбы происходит поворот подвижных контактов. Последние укреплены в пластинах из фибры, которые выполняют функцию направляющих и обеспечивают быстрое гашение возникающей дуги.
Рис. 16.Устройство пакетного выключателя Фибра под воздействием высокой температуры выделяет большое количество газов. Давление их увеличивается, в результате чего происходит движение газов через щели пакета. Свежий, неионизированный воздух, поступающий внутрь выключателя, способствует быстрому гашению дуги.
Пакетные выключатели
выпускают на токи 10 и 25 А при напряжении 220 В в одно-, двухи трехполюсном исполнениях. Последние применяют для включения трехфазных асинхронных двигателей (например, в универсальных приводах).
В трехполюсном пакетном выключателе
три подвижных контакта расположены между четырьмя изоляционными шайбами. Эти же пакетные выключатели могут применяться и при напряжении 380 В, но допустимая величина тока для них снижается соответственно до 6 и 15 А.
При номинальных величинах тока и напряжения и коэффициенте мощности 8,0 пакетные выключатели выдерживают 20 тысяч переключений. Частота переключений не должна превышать 300 в час.
Для удобства подключения проводов неподвижные контакты расположены не по образующей, а сдвинуты относительно друг друга. Клеммы одного контакта расположены между одними и теми же шайбами диаметрально противоположно. Провода от приемника принято подключать к клеммам, расположенным по разные стороны шпилек.
Поворачивая рукоятку пакетного выключателя на °, можно включать и отключать приемник. Из четырех положений рукоятки пакетного выключателя два соответствуют включенному и два отключенному состоянию приемника.
