Двухполюсный автоматический выключатель — для чего он используется и чем отличается от однополюсного

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.

Это интересно: УЗМ-3-63 — принцип работы, характеристики, схема подключения

Определяемся с номиналом

Собственно, из функций защитного автомата и следует правило определения номинала автомата защиты: он должен срабатывать до того момента, когда ток превысит возможности проводки. А это значит, что токовый номинал автомата должен быть меньше чем максимальный ток, который выдерживает проводка.

На каждую линию требуется правильно выбрать автомат защиты

Исходя из этого, алгоритм выбора автомата защиты прост:

• Рассчитываете сечение проводки для конкретного участка.
• Смотрите, какой максимальный ток выдерживает данный кабель (есть в таблице).
• Далее из всех номиналов защитных автоматов выбираем ближайший меньший. Номиналы автоматов привязаны к допустимым длительным токам нагрузки для конкретного кабеля — они имеют немного меньший номинал (есть в таблице). Выглядит перечень номиналов следующим образом: 16 А, 25 А, 32 А, 40 А, 63 А. Вот из этого списка и выбираете подходящий. Есть номиналы и меньше, но они уже практически не используются — слишком много электроприборов у нас появилось и имеют они немалую мощность.

Алгоритм очень прост, но работает безошибочно. Чтобы было понятнее, давайте разберем на примере. Ниже приведена таблица в которой указаны максимально допустимый ток для проводников, которые используют при прокладке проводки в доме и квартире. Там же даны рекомендации относительно использования автоматов. Они даны в колонке «Номинальный ток автомата защиты». Именно там ищем номиналы — он немного меньше предельно допустимого, чтобы проводка работала в нормальном режиме.

Сечение жил медных проводов

Допустимый длительный ток нагрузки

Максимальная мощность нагрузки для однофазной сети 220 В

Номинальный ток защитного автомата

В таблице находим выбранное сечение провода для данной линии. Пусть нам необходимо проложить кабель сечением 2,5 мм 2 (наиболее распространенный при прокладке к приборам средней мощности). Проводник с таким сечением может выдержать ток в 27 А, а рекомендуемый номинал автомата — 16 А.

Как будет тогда работать цепь? До тех пор, пока ток не превышает 25 А автомат не отключается, все работает в штатном режиме — проводник греется, но не до критических величин. Когда ток нагрузки начинает возрастать и превышает 25 А, автомат еще некоторое время не отключается — возможно это стартовые токи и они кратковременны. Отключается он если достаточно длительное время ток превысит 25 А на 13%. В данном случае — если он достигнет 28,25 А. Тогда электропакетник сработает, обесточит ветку, так как это ток уже представляет угрозу для проводника и его изоляции.

Расчет по мощности

Можно ли выбрать автомат по мощности нагрузки? Если к линии электропитания будет подключено только одно устройство (обычно это крупная бытовая техника с большой потребляемой мощностью), то допустимо сделать расчет по мощности этого оборудования. Так же по мощности можно выбрать вводный автомат, который устанавливается на входе в дом или в квартиру.

Если ищем номинал вводного автомата, необходимо сложить мощности всех приборов, которые будут подключены к домовой сети. Затем найденная суммарная мощность подставляется в формулу, находится рабочий ток для этой нагрузки.

Формула для вычисления тока по суммарной мощности

После того, как нашли ток, выбираем номинал. Он может быть или чуть больше или чуть меньше найденного значения. Главное, чтобы его ток отключения не превышал предельно допустимый ток для данной проводки.

Когда можно пользоваться данным методом? Если проводка заложена с большим запасом (это неплохо, кстати). Тогда в целях экономии можно установить автоматически выключатели соответствующие нагрузке, а не сечению проводников

Но еще раз обращаем внимание, что длительно допустимый ток для нагрузки должен быть больше предельного тока защитного автомата. Только тогда выбор автомата защиты будет правильным

Общая концепция

Изначально автоматические выключатели применялись не для защиты оборудования, а для регулирования напряжения. Это вызывалось необходимостью компенсации влияния молний, прочих природных факторов (включая птиц). Картину дополняли скачки напряжения, вызванные переключением, включением и выключением оборудования (мощных потребителей). Уместно напомнить, что объем производства энергии в начале XX века выглядел смехотворным. К примеру, первая в России плавучая электростанции выдавала 35 кВт мощности. Любой обогреватель мог её недогрузить или перегрузить при изменении режима работы. Для блокировки нежелательных эффектов применялись автоматические выключатели (circuit-breakers).

Об этой роли автоматов мало говорится в зарубежной литературе и умалчивается в отечественной. Несколькими подзаголовками ниже приведены типичные сентенции, которыми пытаются обосновать применение двухполюсных автоматов. Идея автоматической защиты пришла в голову инженерам после развития первых аварий. Не вся промышленная оснастка работала исправно, фото здания с защитной аппаратурой после взрыва масляного автомата приведено примером по тексту.

Типичный образчик однополюсного автомата конца XIX века видим в патенте US693416 A, выданном 18 февраля 1902 года. Это электромагнитный переключатель, при резком повышении тока в обмотке выдёргивающий якорь с контактами на себя, обрывая питание. Уже в давнее время знали об опасности дуги, для её гашения применён раздвоенный контакт ножевого типа. При втягивании якоря распрямляется механическая передача из двух плеч и защёлкивается пружиной. Возврат в работу производится вручную оператором. Принцип действия основан на накоплении энергии магнитного поля катушкой, потому линии напряжённости исчезают постепенно, промежутка времени как раз хватает для срабатывания выключателя.

Регулятивные функции двухполюсного автомата видим на примере патента US725799 A, где ряд электромагнитных переключателей подстраивают напряжение динамо-машины. Высоковольтные прерыватели цепи для защиты от токов короткого замыкания сегодня выглядят как в патенте US844353 A Франка Хартмана 1907 года.

Истинные изобретатели двухполюсного автомата (US797048 A) утверждали, что их изделие представляет механическое соединение одиночных выключателей. Оные приводятся в действие единым электромагнитным механизмом, либо вручную. Гарри Дэвис и Артур Рейндерс либо не хотели открывать тайну, либо не представляли, зачем нужен двухполюсный автомат. Обоснование выглядит так: штука с пользой применяется для уменьшения труда оператора и подвижных частей оборудования в целом.

Авторы считают, что двухполюсным автоматом удобно отключать трёхпроводные цепи, распространённые в то время (Европа, Россия, США). В Германии ток поставлялся по трём проводам. Двухполюсные автоматы долго могли служить, двухфазные системы поставки энергии существовали до конца первой половины XX века. Число линий удалось постепенно снизить повышением напряжения.

Дополнительной отраслью применения двухполюсных автоматов считают пускозащитные устройства асинхронных двигателей. В однофазной сети (ныне 230 В) пусковая и рабочая обмотки включаются одновременно, по мере разгона вала первая выводится из действия для снижения отдачи реактивной мощности. В патенте US1665223 A представлен ручной образчик подобного устройства. Франк Роллер пишет, что оператор способен одновременно замкнуть оба полюса, после разгона вала – пусковую обмотку выключить. На апрель 1928 года считалось важным изобретением.

Итог: двухполюсные автоматы преимущественно применяются в промышленности как защитные, регулирующие или технологические устройства. Для бытовой техники подобные изыски охраняют работу двухфазных устройств, встречающихся в быту (преимущественно духовки и кухонные плиты).

Конструкция двухполюсного автоматического выключателя

Двухполюсный автомат состоит из двух однополюсных выключателей, соединённых в общую конструкцию. Такое соединение выполняется при помощи более длинных заклёпок, чем в обычном автомате.

Кроме того, между половинками аппарата имеется специальная пластиковая пластинка, отключающая второй автоматический выключатель при срабатывании первого.

На задней стороне корпуса имеются специальные углубления и защёлки для крепления устройства на DIN-рейку. Для одновременного включения и отключения обоих полюсов ручки включения соединяются вставленной в них проволокой или пластиковой накладкой.

Можно ли заменить одним двухполюсным автоматом два однополюсных

При небольшой “доработке напильником” эта операция вполне возможна.

С экономической точки зрения это не имеет смысла, но вполне возможна ситуация, при которой однополюсные аппараты отсутствуют или необходимо разделить линии в однофазном щитке без установки дополнительной аппаратуры.

Для этого необходимо разрезать накладку, соединяющую ручки автоматов или вытащить из них проволоку.

После разделения полюса начнут включаться и отключаться независимо друг от друга. Недостаток конструкции в том, что при срабатывании защиты одного из устройств второе так же отключится. Чтобы этого не произошло необходимо:

1. разделить ручки включения;
2. тонкой отвёрткой разогнуть концы трубчатых заклёпок, соединяющие полюса;
3. ножом раздвинуть однополюсные автоматы до выпадения соединительной пластинки;
4. сжать вместе полюса и заново заклепать заклёпки.

Вывод

Отключение только одного из проводов в аварийной ситуации МОЖЕТ привести к выходу оборудования из строя, а во время ремонта к поражению мастера электрическим током.

Поэтому главное, для чего нужен двухполюсный автомат – это одновременное отключение обоих питающих проводов – нулевого и фазного.

Установка однополюсных автоматических выключателей возможна только на отдельных линиях при наличии вводного двухполюсного автоматического выключателя.

#автоматический выключатель #автомат #двухполюсный автомат #электрик

Маркировка автоматических выключателей

Маркировка автоматических выключателей

На электросхемах двойной защитный автомат маркируется унифицированными обозначениями. Значки на корпусе устройства позволяют потребителю получить полную информацию о модели:

• Производитель – указывается наименование бренда.
• Серия – буквенно-цифровое обозначение зависит от линейки изготовителя.
• Время-токовая характеристика – самыми распространенными являются B, C, D. В условиях активной индуктивной нагрузки и работающей электроники используются модели K и Z. Универсальный бытовой прибор – С.
• Номинальный ток – максимальное значении тока, при котором устройство не будет выключать сеть. К примеру, при температуре +30 градусов применяются модели в 16 А, при увеличении температурного режима номинальный ток может быть менее 16 А.
• Номинальное напряжение – маркируется как В/V, бывает постоянным («-») или переменным («~»).
• Предельный ток выключения – предел токов короткого замыкания в Амперах, который способен выдержать дифавтомат.
• Класс токоограничения – 1 класс (маркера нет, 10 мс), 2 класс (6-10 мс), 3 класс (2,5-6 мс). Маркер имеет вид цифры в черном квадрате.
• Схема подключения – еще одно отличие однополюсников и двухполюсников. В первом случае для обозначения контактов используются цифры 1 (верх) и 2 (низ). Во втором – 1 и 3 (верх), 2 и 4 (низ);
• Артикул – штрих-код или QR-код обеспечивают выбор конкретной модели в каталоге производителя.

История: возникновение необходимости в применении двухполюсных автоматов

Изначально приняты в электричестве стандарты Николы Теслы: амплитуда напряжения 110 В. Это сегодня практикуется в соединённых штатах Америки. До Теслы был Эдисон, который обвёл Николу вокруг пальца дважды на общую сумму до 75 тыс. долларов. На момент 1885 года одна унция стоила 20,67$. Николе Тесле прогулка обошлась в 3628,5 унций золота, что составляет в районе центнера (103 кг). Авторы полагают, что в войне токов Эдисон потерял гораздо больше, а главное – заставил задуматься о реальном весе предпринимательского слова в США.

Итак, Никола Тесла настаивал на внедрении переменного тока из-за очевидных преимуществ и желания досадить Эдисону. Последний понимал, чем грозит реорганизация производства, шёл на хитрости, чтобы не допустить «пронырливого» европейца в сердцевину личного бизнеса. Обе стороны тянули одеяло на себя, несложно догадаться, это связано с двухполюсными автоматами. И связь прямая: много линий – много полюсов.

Как утверждают историки, в 1873 году Грамме передал электроэнергию на целых три четверти мили на Венской выставке. Первая, проводившаяся за пределами Англии и Франции, она предназначалась придать сил народу после поражения в войнах с Пруссией и Италией. Грамме к тому времени уже изобрёл известную динамо-машину с кольцом и демонстрировал аппарат в действии. Ток был пульсирующим, одного направления. На выставке учёный отметил, что его изобретение, согласно принципу обратимости, способно работать как электрический двигатель постоянного тока. Разумеется, в демонстрируемой конструкции стояло больше двух обмоток, в противном случае подобного бы не случилось.

Смысл сказанного: передавать постоянный ток на дальние дистанции непросто. Ток терялся на медных проводах. Следовательно, требовалось брать большое сечение, делать запас на «усадку». Через четыре года после Венской выставки Эдисон создаёт компанию и начинает продвигать приборы для освещения. Попутно конструирует счётчик электрической энергии и прочее, работающее с постоянным током. Появляется Никола Тесла… Создав первую работоспособную модель в Европе, молодой изобретатель обманут чиновниками на 25 тыс. долларов и по совету знакомого едет к Эдисону лично. Видимо, чтобы испытать американское гостеприимство.

Здесь изобретателя надувают окончательно и, промытарившись пару-тройку лет случайным заработком, Никола находит спонсора и с партнёром открывает собственную фирму. К нему подвизается Вестингауз, соратники вместе начинают борьбу за переменный ток. Дела быстро идут в гору, Эдисон старается удержать позиции. Впрочем, безуспешно. Попутно, в знаменитом Менло Парк (штат Нью-Джерси) выдумывает страшилки, мучает зверей и изобретает электрический стул, стремясь доказать опасность переменного тока. Тесла отвечает интеллектуальными методами…

Разновидности защитных автоматов

Эти устройства разделяются на несколько типов, каждый из которых имеет свои особенности работы и предназначен для установки в различных цепях:

• МА. В этих автоматах тепловое расцепление не предусмотрено. При подключении к нагрузке (например, электромотору) реле тока нужен только выключатель, обеспечивающий защиту от КЗ.
• А. Тепловой расцепитель в этих устройствах срабатывает, когда величина электротока превышает номинал на 30%. Электромагнитное расцепление здесь вызывает обесточивание сети через 0,05 с, если величина тока превысит номинальное значение на 100%. Если по какой-либо причине катушка не сработала, то приблизительно через 25-30 с в действие вступает тепловая защита, вызывающая срабатывание автомата. Защитные устройства типа А следует устанавливать в электросхемах с полупроводниковыми элементами, которые могут прийти в неисправность даже при небольшом увеличении тока. В целях защиты электронных приборов в цепь могут включаться автоматы марки Z, срабатывающие при увеличении тока в два раза.

• В. В этих устройствах срабатывание теплового расцепителя происходит в течение 4-5 с, а электромагнитная защита действует за 0,015 с, если величина тока превышает номинал на 200%. Автоматы этого типа широко используется в осветительных цепях, отличающихся небольшой величиной пускового тока.
• С. Такие автоматы являются самыми распространенными. Оба типа защиты в нем срабатывают, когда величина номинального тока, проходящего через выключатель, превышена на 400%.

Разобравшись с типами устройств, переходим к вопросу их выбора.

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:

1. Поступает ток, превышающий допустимый уровень.
2. Биметалл нагревается.
3. Изгибается.
4. Толкает рычаг.
5. Отключает прибор.
6. 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:

1. Возникает ток с коротким замыканием.
2. Поступает на обмотку.
3. Силой, созданной электромагнитным полем, перемещается сердечник.
4. 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.

Вопрос 1

Зачем нужны 4-полюсные и 2-полюсные автоматы?

Ответ А

В электрических щитах, где разделены защитный ноль и рабочий ноль, как правило, для защиты трехфазной нагрузки используют четырехполюсные автоматы, а однофазной — двухполюсные. Защитный ноль при этом конструируют в виде сплошной шины, которая нигде не прерывается, а автоматы размыкают одну или три фазы и рабочий ноль.

Ответ Б

Во всех случаях, когда в линии после этих автоматов предусмотрены какие-то работы или техническое обслуживание. Все работы по ремонту и обслуживанию элементов электрической цепи должны проводиться при полностью отключенной магистрали. Т.е. теоретически хватит и на вводе установки (здание, дом), но если имеется сильное ветвление на независимые потребители (в доме это квартиры, на заводе — цеха), то устанавливать желательно на каждой линии. А вот внутри помещения — уже можно ставить однополюсные, для контроля конкретной линий…

Ответ В

Поскольку повреждение и старение изоляции возможны и в фазных и в нулевом рабочем проводниках, а УЗО реагирует на утечку на землю с любого из них, на отходящих линиях следует устанавливать двух- и четырехполюсные выключатели. Только в этом случае возможно методом поочередного включения линий найти неисправную цепь, в том числе и цепь с утечкой нулевого проводника без демонтажа вводно-распределительного устройства, а также возможно отключить неисправную цепь для обеспечения работы остальной части электроустановки. Примечание: в этом ответе, очевидно, делается акцент на возможную установку в этих цепях автомата+УЗО.

Ответ В1

Если во главе группы из нескольких АВ стоит УЗО, в случае его (УЗО) срабатывания, намного легче искать повреждение при двухполюсном АВ или АВ (Р + N). Да и ждать вызванного электрика проще, т.к. можно отключить АВ поврежденной линии. В случае же однополюсных АВ вся группа, находящаяся под защитой УЗО – обесточена. При этом, замечу, что п.3.1.17 к теме разговора отношения не имеет, т.к. в нем речь идет о предохранителе. Понятно, что установленный в N предохранитель, при срабатывании первым, оставит фазу на поврежденном потребителе.

Применение же двухполюсного АВ или АВ (Р + N) вполне вписывается в третий абзац п.3.1.18 «ПУЭ»: «Расцепители в нулевых проводниках допускается устанавливать лишь при условии, что при их срабатывании отключаются от сети одновременно все проводники, находящиеся под напряжением».

Ну и, если подведете под взрывоопасную зону: 7.3.99 «ПУЭ»: «Во взрывоопасных зонах класса В-I в двухпроводных линиях с нулевым рабочим проводником должны быть защищены от токов КЗ фазный и нулевой рабочий проводники. Для одновременного отключения фазного и нулевого рабочего проводников должны применяться двухполюсные выключатели».

Во взрывоопасных зонах класса В-I в двухпроводных линиях с нулевым рабочим проводником должны быть защищены от токов КЗ фазный и нулевой рабочий проводники. Для одновременного отключения фазного и нулевого рабочего проводников должны применяться двухполюсные выключатели («ПУЭ», 7-е издание, гл. 7, п. 7.3.99).

Отличие двухполюсных автоматов

Наибольшее отличие таких автоматов от однополюсных состоит в том, что последние наблюдают за параметрами обоих линий одновременно и гарантируют выключение обоих при значительном изменении параметров показателей тока, тогда как автоматический выключатель полюсныйконтролирует лишь одну линию.

Сделать равнозначную замену двухполюсного автомата двумя однополюсными невозможно, потому что двухполюсные имеют в конструкции не только общий рычаг отключения, но и особое устройство блокировочного механизма, позволяющего быстро обесточить обе линии и быстро найти возникшие на какой-либо из них неполадки.

Если же установить два однополюсных автомата, при возникновении неисправности отключится исключительно фаза. Это не позволит одновременно отключить и ноль, обеспечив безопасность прибора, ведь ноль будет продолжать течь, используя второй механизм, что может привести к поломке или возгоранию прибора.

Между собой двухфазные автоматические выключатели отличаются по номинальному току, который через них может проходить. Например, автомат мощностью 6а отключится при нагрузке в четыре раза меньшей, чем 32а. Поэтому на общую квартирную сеть обычно устанавливается более мощный автомат, а варианты мощностью 5а, 6а и им подобные подключают отдельно к бытовой технике.