Выключатель автоматический: как выбрать для сети домашней проводки и защитить квартиру от пожара – инструкция для новичков

Самые опасные трагедии от электричества совершают токи аварийных режимов. Они, обладая огромной энергией, возникают случайно в самый неподходящий момент времени, выжигают проводку, оборудование, вызывают пожары, гибель людей.

Спасти от них жилище и защитить человека может только очень быстрое отключение питания. Это задача автоматического выключателя. Он выпускается очень широким ассортиментом с большим разнообразим функциональных возможностей.

В этой статье сайта я привожу пошаговый обзор всех его функций, позволяющий сделать оптимальный выбор автомата для подключения в вашей квартире.

Что такое автоматический выключатель: 2 важных функции защиты

Современная токовая защита модульного исполнения для бытовой проводки (дом, квартира) получила народное название автомат (техническое сокращение АВ). Модуль выполняет две задачи:

1. ручные коммутации электрической цепи;
2. защиту подключенной схемы от аварийных токов.

Ручное управление автомата позволяет безопасно и оперативно подавать или снимать напряжение на схему потребителей.

Автоматическая защита только отключает питание (разрывает аварийный ток) по одному из алгоритмов:

• максимально быстро – токовая отсечка;
• или с заданной задержкой времени.

Упрощенно устройство автомата можно представить:

• пластиковым корпусом;
• клеммами для подключения проводов;
• тремя парами силовых контактов, соединенных последовательно. В каждой паре один контакт установлен стационарно, а второй – подвижный;
• тумблером ручного управления;
• внутренней кинематической схемой, обеспечивающей защитные отключения в автоматическом режиме.

Силовые контакты выключателя коммутируются двумя способами:

1. переводом ручки управления оператором в одно из двух положений:
   • вверх – ВКЛ «ON» (включено);
   • или вниз – ОТКЛ (ВЫКЛ) «OFF» (отключено);
2. автоматической работой защитного отключения из положения «ON» в «OFF».

Автоматический выключатель: как реализована самая главная задача – защита электрической сети от токов коротких замыканий

Основная роль в ликвидации разрушительных последствий коротких замыканий (КЗ) электроэнергии возложена на электромагнит: катушку из медного провода, намотанную вокруг сердечника – магнитопровода. Устройство простое.

Через обмотку всегда протекает ток нагрузки. При номинальной величине или небольшой перегрузке он не способен вызвать срабатывание электромагнита.

В аварийном режиме значение тока достигает заранее установленного значения (уставки). Тогда боек под усилием электромагнита выскакивает из катушки и бьет с большой силой по защелке подпружиненных силовых контактов повышенного сечения.

Защелка освобождает сжатую пружину, а она отделяет подвижный силовой контакт от неподвижного. Это действие мгновенно разрывает цепь возникшего тока короткого замыкания, обесточивает потребителя, спасает его и провода от разрушения.

Электромагнитный расцепитель работает максимально быстро: отсекает самый опасный режим КЗ. Поэтому его срабатывание в среде электриков называют токовой отсечкой (ТО).

Величины тока и времени срабатывания ТО нормированы время-токовой характеристикой автомата.

Как работает тепловой расцепитель: физика отключения

При нагреве или охлаждении любого металла изменяются его линейные размеры. Это свойства используется при создании двойных или биметаллических пластин.

Устройство их простое: одна из сторон выполнена латунью, а вторая – стальным сплавом. При обычной температуре пластина имеет форму прямой плоскости или ровной линии, а в процессе нагрева или охлаждения изгибается.

Один ее конец жестко закреплен в пластиковом корпусе, а противоположный находится в свободном состоянии, но при изгибе своим окончанием давит на рычаг, зацепленный с подвижным контактом расцепителя.

Последний удерживается усилием пружины во включенном состоянии, но при изгибе биметалла от нагрева вылетает из зацепления и разрывает силовую цепь, обесточивая ее.

Тепловая защита контролирует нагрев жил и изоляции проводки электрической сети. Это позволяет длительно сохранять ее работоспособность: при начале перегрева происходит автоматическое снятие питания с подключенной схемы.

Характерная особенность работы теплового расцепителя, которую следует указать отдельно – его большая зависимость от температуры внешней среды. Она влияет на изгиб биметалла.

По этой причине тепловая защита при одном и том же номинале тока перегрузки будет работать с разным временем при установке выключателя в жилом помещении или на улице. Особенно это сказывается в холод.

Оптимальными условиями работы автомата считаются те, которые комфортны для проживания человека. Квартирные щитки с защитами устанавливаются в жилых помещениях.

В отдельных случаях сразу после защитного срабатывания теплового расцепителя вручную можно не включить автомат по той причине, что биметаллическая пластина еще изогнута. Для ее возвращения в исходное состояние нужно просто выждать время.

При выборе выключателя отдельно учитывается ток перегрузки для сечения кабеля или провода питания и конечного потребителя.

Идеальный режим создается когда ток перегрузки в подключенном потребителе создает меньший нагрев чем в кабеле или проводе и тем более в выключателе. При этом принципе выбор номинала автомата от перегрузок учитывает нагрев жил кабеля, гнезд розетки и подключенного бытового прибора.

В крайнем случае нагрев кабеля, провода, электроприбора и биметалла может быть одинаковым. Но данный вариант лучше избегать.

Электромагнитный и тепловой расцепители совместно с силовыми контактами тумблера ручного управления последовательно включены в цепь прохождения тока нагрузки, расположенную внутри общего корпуса выключателя.

Поэтому в случае срабатывания любой защиты или вручную разрывается цепь всей линии питания.

Самым опасным режимом при отключении является разрыв электрической дуги, которая создается разрушительными токами коротких замыканий. При отделении подвижного контакта от стационарного дуга тянется следом, плавя металлические поверхности.

Это явление используется в сварке, когда электрод приближают к заготовке, а затем отводят и держат на небольшом удалении.

Огромнейшая мощность дуги может выжечь всю внутреннюю конструкцию корпуса автомата. Ее развитие прерывают дугогасительные камеры.

Дуга возникает в месте электромагнитной отсечки: здесь разрываются самые большие и опасные токи КЗ. Она резко нагревает окружающий воздух в ограниченном пространстве корпуса. Очень высокая температура создает газообразные продукты сгорания и область высокого давления.

Из нее образовавшиеся дымы и газы по закону физики устремляются по специально сделанной магистрали гашения дуги в окружающую среду, где нормальное атмосферное давление. Они проходят через лабиринты дугогасительной камеры, захватывают дугу и уменьшают ее сечение. В лабиринтах она слабеет и гаснет.

Мне встречались электрики, которые при внутреннем осмотре автоматов советской марки АП-50 выкидывали из них дугогасительные камеры. Они якобы мешают работе силового механизма. Не повторяйте эту ошибку

Ресурс работы автомата без дугогасительной камеры резко сокращается.

Среди современных модульных защит, выпускаемых для дома и квартиры, имеется более сложной изделие: дифференциальный автомат. В его устройство входят:

1. только что рассмотренная конструкция автоматического выключателя;
2. УЗО – устройство защитного отключения, реагирующее исключительно на токи утечек через поврежденную изоляцию.

Диф автомат еще называют дифференциальным выключателем. В его корпусе, занимающем всего одно место под DIN рейку, производители умудрились встроить две функции обычного автомата и третью – УЗО.

Дифференциальный автомат обладая небольшими габаритами. Он стоит дороже.

Как выбрать автоматический выключатель для дома: 9 параметров безопасной работы

Чтобы правильно выбрать автомат под нужды своей проводки необходимо учесть минимум 9 его рабочих характеристик. Их отдельно излагаю ниже .

Напряжение автоматического выключателя: что важно знать при выборе

Диэлектрический корпус и изоляция внутренней схемы автомата создаются для работы при определенных условиях, зависящих от величины напряжения и формы сигнала тока:

• постоянного;
• или переменного синусоидального.

Исходные данные номинального напряжения указываются прямо на лицевой панели около рычажка ручного включения.

Рабочее напряжение сети переменного тока обозначается цифрой со значком синусоиды, например, так: ~230/400V, а у постоянного – знак синусоиды заменяется отрезком прямой линии.

Следует понимать, что электрическая дуга, создаваемая переменным и постоянным током, отличается:

1. Переменная дуга создается от напряжения с частотой 50 герц, когда ток меняет свое направление 100 раз за 1 секунду, постоянно проходя через ноль.
2. Дуга от постоянного напряжения горит без изменений, ток течет всегда в одну сторону. Ее намного сложнее погасить. Здесь требуется более совершенная технология.

Маркетологи производителей автоматов в целях получения дополнительной прибыли могут убрать с корпуса данные частоты и формы сигнала, рассчитывая на увеличение продаж своей продукции.

Конечно, в бытовой проводке нет цепей постоянного напряжения такой величины даже в альтернативной энергетике с солнечными панелями.

Но, при выборе выключателя для сети промышленных установок следует быть очень внимательным. Ошибка подключения не той конструкции автомата может привести к фатальному исходу.

Число полюсов автоматического выключателя: 4 типа конструкций

В проводке дома или квартиры могут использоваться как однофазные схемы, которые присущи жителям многоквартирных зданий, так и трехфазные, пользующиеся спросом у владельцев частных домов.

Для этих целей производители выпускают автоматы с числом полюсов от одного до четырех.

Устройства с двумя и четырьмя полюсами предназначены для работы на вводах в квартиру или дом. Они сразу отключают питание всех фаз и рабочего ноля.

Одно- и трехполюсные изделия отключают только потенциалы фаз. Они устанавливаются ближе к потребителю, например, внутри щитка квартиры или мастерской около дома.

При трехфазном питании все три фазы должны коммутироваться одновременно, иначе возникает неполнофазный режим трехфазной нагрузки. Он может повредить сложное электротехническое электрооборудование.

Поэтому все тумблеры ручного управления механически заблокированы в одном положении. Так же выполнен четырехполюсный выключатель.

Выбор автоматического выключателя по току: 3 важных особенности

Если еще раз обратимся к конструкции автомата, то заметим, что ток в нем разграничивается одной из трех величин:

1. номинальным значением, указанным на лицевой стороне;
2. перегрузкой;
3. коротким замыканием.

Все эти три параметра нам следует учесть при выборе выключателя для дома.

Номинальный ток In (Iном) нормируется статьей 2 ГОСТ 6827-76 и для бытовых приборов он укладываться в ряд номинальных токов электрооборудования. Его технические данные показаны на картинке ниже.

На лицевой стороне корпуса номинал тока указывают цифрой из этого ряда и одной из букв латинского алфавита (B, C, D).

Ток короткого замыкания

Его диапазон работы у автомата подбирается под токовую отсечку и обозначается выше указанными буквами. Он зависит от номинального тока и должен укладываться в определенный предел кратности:

• B – 3÷5 I ном;
• С – 5÷10 I ном;
• D – 10÷20 I ном.

Ток перегрузки

Этот параметр тоже привязывают к номинальной величине, учитывая, что ликвидация перегрузки должна начинаться с рабочего значения, превышающего 1,13 I ном.

Чем больше величина тока перегрузки, тем скорее нагревается проводка и оборудование, а значит быстрее должно происходить отключение.

Промежуток от 1,0 до 1,13 I ном используется для отстройки рабочего режима от аварийного, чем исключаются ложные срабатывания.

В домашней сети мы сами часто являемся виновниками токов перегрузок или КЗ. К примеру, зимой в розетку подключаем очень мощный нагреватель, да еще через компьютерный пилот со слабыми, тонкими проводами питания.

Не стоит удивляться, что после рискованных экспериментов гнезда розетки ослабевают и начинают гореть, а в комнате появляется неприятный запах гари от перегретой изоляции. Пластик может расплавиться, что характерно при пользовании удлинителями с пониженным сечением жилы провода.

Тип и конструкция розетки не рассчитаны на подобные перегрузки, которые мы бездумно создаем своими руками. Установленный в схему автомат их не почувствует и не сработает.

Взаимосвязь всех трех токовых режимов по времени срабатывания учитывается время-токовой характеристикой. Ее нормированные параметры каждый производитель обязан строго выдерживать.

Время-токовая характеристика автоматического выключателя: 3 способа защиты оборудования

Рабочие параметры автомата удобнее всего оценивать и проверять с использованием графиков. За основу анализа берется величина отношения реального тока, протекающего через проводку к значению номинальной величины, заложенной при ее проектировании.

Отношение рабочего и номинального токов I/In откладывается по горизонтальной оси абсцисс, а на ординате – время в секундах и минутах. Учитывается влияние нагрева на работу теплового расцепителя: все проверки должны проводиться при температуре +30 градусов.

Такой график называют времятоковой характеристикой. Показываю пример его исполнения для автоматического выключателя класса В, когда отношение тока I/In должно укладываться в номинал 3-5 крат.

Характеристика наглядно показывает, что вначале при малом превышении тока время отключения перегрузки может достигать нескольких часов. Затем оно сокращается до минут и секунд. Это зона работы теплового расцепителя. Иногда ее обозначают буквой A.

Отсечка тока начинает работать от трех крат и далее. Время срабатывание исчисляется долями секунды. На практике при контрольных проверках его оценивают миллисекундами.

Принципы построения и работы время-токовых характеристик автоматов всех классов показываю на совмещенном графике.

Он наглядно демонстрирует тип срабатывания защит всех трех классов в сравнении друг с другом и позволяет сделать следующий практический вывод.

Для обычных потребителей следует выбирать автомат класса В. Если к проводке подключено много электродвигателей, то – класс C. Сети с импульсными токами защищают классом D.

Обычно электрики рекомендуют в проводке современной квартиры, насыщенной электродвигателями стиральных и посудомоечных машин, холодильников и морозильников, мощных пылесосов и других бытовых электроприборов выполнять монтаж подключением АВ с классом С.

При этом создается увеличенная отстройка от пусковых токов, полностью исключаются ложные срабатывания.

Есть и альтернативное мнение. В частности, начальник службы РЗА областных электросетей, инженер практик Николай Арцишевский придерживается иного взгляда. Он считает, что в современной квартире или частном доме нужно использовать параметры более очувствленных защит, обосновывает свою точку зрения специальной статьей.

Уверен, что вам будет полезно узнать мнение этого автора и специалиста. Оно должно помочь правильно и без ошибки сделать выбор защиты с максимальной степенью безопасности для вашей квартиры.

Выбор автоматического выключателя по мощности: в чем соль метода

Все бытовые приборы маркируются значением мощности потребления. Она приводится на корпусе и в технической документации, позволяет более правильно выбрать оборудование. Величина тока нагрузки не указывается по той простой причине, что напряжение в сети не стабильно, колеблется.

Статья 3.1 ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009) определяет границы номинального напряжения 230±10% в вольтах. Реальная же величина в электрической сети часто не соответствует этому номиналу.

Для сельской местности созданы протяженные линии электропередач. У них давно изношены провода. они имеют повышенное сопротивление, что уменьшает напряжение ниже номинального значения.

Обратимся к теории. Ток по формуле закона Ома I=U/R зависит от величины напряжения.

Одно и то же внутреннее сопротивление электрического прибора при колебаниях напряжения будет изменять значения тока нагрузки.

В принципе за основу расчета по мощности берется все тот же выбор автомата по номинальному току. Только ток пересчитывается через напряжение в мощность и показывается табличным методом. P=U·I.

Делается это для удобства конечного пользователя. Вы можете выбрать и подключить автоматический выключатель по номиналу тока или мощности: как проще. Особой ошибки здесь не будет.

Предельная коммутационная способность: какие токи способен отключать автоматический выключатель

Любая техника не вечна и ограничена своим возможностями. Предельная коммутационная способность (ПКС) определяет конечную границу нагрузки аварийных режимов по току. Ее он еще способен выдержать автомат и надежно произвести отключение своими контактами.

Но превышать значение тока ПКС при выборе автомата нельзя. А для этого потребуется оценить мощность питающей трансформаторной подстанции и электрическое сопротивление ее цепи. Расчеты могут выполнить специалисты электролаборатории.

Они должны учесть:

• удаление от подстанции;
• сечение и сопротивление кабельных жил;
• состояние и количество соединительных контактов, их коммутационную способность;
• качество проведения технических ревизий.

Для старого дома с ветхой алюминиевой проводкой сечения 2,5 мм кв вполне достаточно показателя ПКС 4,5 кА. Жилы медных проводов в современных зданиях требуют установки автоматов с ПКС в 6 кА. Если же трансформаторная подстанция расположена близко, то ваш выбор должен быть только на ток в 10 кА.

Неправильный выбор выключателя с заниженным ПКС скажется только в аварийном режиме, когда силовые контакты в момент отключения не смогут разорвать дугу. Они приварятся, а опасные токи КЗ сожгут всю квартиру.

Обращайте внимание на предельную коммутационную способность контактов: тогда автоматика вас не подведет.

Класс токоограничения автоматического выключателя или как быстро работает защита

Скорость ликвидации аварийных процессов очень сильно влияет на сохранность электрооборудования. Чем она выше, тем меньше опасность повреждения бытовых приборов.

Быстрота отключения опасного тока зависит от конструкции автомата, качества изготовления его частей. Производители стандартизировали свое оборудование тремя классами:

• №1 осуществляет отключение за половину периода или 10 миллисекунд;
• №2 работает в два раза быстрее и должен уложиться за 5-6 мс;
• №3 – не более 3 мс.

Классы №2 и №3 указываются цифрами на лицевой панели. А вот №1 производители из-за скромности решили не рекламировать и о нем нам просто не заявляют. Маркировки для него нет.

Естественно, чтобы подключить более качественную продукцию придется заплатить повышенную цену. Решайте сами: выбор делать вам.

Что такое селективность: как сделать резерв из нескольких ступеней защиты

Другое название принципа формирования защитного отключения – это избирательность. Ее обязательно учитывают при построении иерархической структуры электрической схемы.

Смысл в том, что автомат – это техническое устройство, которое может отказать при аварийном отключении по различным причинам. Поэтому его работу нужно резервировать другими модулями.

Принцип селективности наглядно демонстрирует схема подключения светильников с импульсными реле. Такое освещение более удобно в монтаже, а логика подключения линии автоматов хорошо продумана.

Здесь выделено три типа зон избирательности, которые необходимо спланировать до начала монтажа всей проводки:

• основная обеспечивают защиту автоматом потребителей непосредственно в каждой комнате;
• резервная этажного щитка страхует работу основной группы;
• вводной автомат подстраховывает срабатывание резервных зон.

Допустим: при токе КЗ на кухне автомат не справился с аварией и отказал. Его должен подстраховать вначале резервный выключатель, а затем – вводной. В итоге имеем вероятность того, что с КЗ не справятся все три выключателя, очень маленькая.

При этом нам важно все просчитать так, чтобы при токе КЗ или перегрузке аварию отключал ближайший автомат в комнате, а не этажный или тем хуже вводной. Обеспечивается это техническими характеристиками селективности. Выключатель может работать по:

1. току режима аварии;
2. или времени отключения.

В первом случае избирательность формируется за счет установки более очувствленных защит ближе к потребителю, а огрубленные монтируются дальше. Пример: С16 на вводе, С10 на этаже, В8 гостиная. При таком способе около потребителя можно формировать участок схемы с проводом меньшего сечения.

Второй вариант – подбор модулей с разной задержкой времени на срабатывание, но одинаковой чувствительностью, когда ближний к прибору автомат быстро отключает КЗ, а дальний не успевает. Но вот если первый откажет, то тогда резервный исправит опасную ситуацию. Обращаем внимание на класс токоограничения.

Естественно, есть и третий вариант, объединяющий первые два: комбинированный. Он используется на ответственных участках электрических подстанций. Можете выбрать и его для бытовой проводки – решайте сами.

Облегчить выполнение принципа избирательности призваны конструкции специальных автоматов со встроенным селективным резистором, позволяющим менять уставку срабатывания по времени.

Реальная проверка селективности защит должна быть выполнена до ввода здания в эксплуатацию. Не забывайте о ней при замене отказавших автоматических выключателей.

Степень защиты: как сделан корпус и когда он может отказать

Механическая прочность корпуса и возможность его использовать при различных условиях внешней среды тоже подлежит учету при выборе. Эту функцию описывают статьи ГОСТ 14254 от 2017 года показателем IP.

Номинал степени защиты указывается кодом из двух цифр:

• первая ориентирует на степень проникновения посторонних частиц;
• вторая – стойкость к воздействию влаги.

Например, автомат IP20 уместно ставить внутрь металлического щитка, защищенного от воздействия пыли и влаги. Но использовать его в ванной комнате, на улице и в мастерской, как и обычные розетки нельзя.

Сведения защиты IP на корпусе отсутствуют. Искать их нужно в сопроводительной технической документации.

2 обязательных этапа наладки, которыми зря пренебрегают даже электрики

Самая распространенная ошибка, совершаемая даже опытными электромонтажниками, заключается в том, что приобретенный в торговле автомат сразу устанавливается в электрический щиток без испытаний.

Люди считают, что производители сейчас очень тщательно отфильтровывают заводской брак, следят за своей репутацией, что в принципе правильно. Однако есть еще ряд этапов, которые изделие должно пройти прежде, чем попадает в руки конечного хозяина. Например, это:

• условия складского хранения на заводе;
• транспортные нагрузки;
• погрузочно-разгрузочные работы;
• хранение в точках торговли;
• ряд других случайностей.

Мой совет: не поленитесь отнести автомат в лабораторию. Специалисты проверят его, выдадут заключение с протоколом испытания. Будете уверены в его работоспособности.

Учет реальных условий эксплуатации

На точное срабатывание автомата окажет влияние еще один фактор: его удаление от источника питания (трансформаторной подстанции). Это – электрическое сопротивление всей магистрали кабеля, зависящее от длины, сечения, материала и устройства проводки.

Его принято называть сопротивлением линии или петли фаза-ноль.

Оно внесет свой отрицательный вклад и может сильно загрубить срабатывание защиты. Сейчас его выполнить очень просто: достаточно вставить в розетку щупы специального измерителя, выставить режим проверки, снять отсчет.

Раньше приходилось пользоваться лабораторными вольтметрами и амперметрами, вычислять их показания. В трехфазной розетке замер необходимо делать во всех трех цепочках. Иначе невозможно точно определить, сработает ли правильно автоматический выключатель.

Опять же надо обращаться к специалистам электрической лаборатории.

Рейтинг автоматических выключателей

На форумах электриков в результате опросов и изучения комментариев удалось собрать сведения, что среди европейских и американских производителей выделяются бренды: ABB, Legrand, Schneider Electric, General Electric, Siemens, Moeller.

В России лидируют компании: Контактор, КЭАЗ, DEKraft, IEK.

Лучшие производители Китая: EKF, CHINT.

Их места в рейтинге и заработанные баллы показал таблицей.

Мнение, конечно же, немного субъективное, но очень близкое к реальным показателям. Надеюсь, что оно поможет вам выбрать производителя оптимально.

В качестве заключения хочу вам порекомендовать видео ролик владельца ASUTPP про расшифровку маркировки автоматических выключателей, где он профессионально раскрывает их характеристики.

Если же у вас еще остались какие-то не выясненные вопросы, то воспользуйтесь разделом комментариев этого сайта. Обязательно их обсудим и придем к общему мнению.