Разновидности расцепителей автоматических выключателей
Ни одно электротехническое устройство с защитной функцией не сможет нормально работать без специального спускового механизма – расцепителя. Он представляет собой особый конструктивный элемент, встроенный в автоматический выключатель либо связанный с ним общей электрической схемой. При срабатывании автомата он освобождает защелку, удерживающую исполнительный узел от переключения. Благодаря действию расцепителя напряжения (тока) происходит отключение выключателя в автоматическом режиме, после чего цепь, в которой он установлен, полностью обесточивается.
Когда срабатывают э/м и тепловой расцепители
Встроенный в автоматический выключатель электромагнитный расцепитель срабатывает в следующих нештатных ситуациях:
В тепловом устройстве имеется биметаллическая пружина, отдельные части которой при протекании через них токов значительной величины нагреваются с различным коэффициентом расширения. При нагревании одного конца пружины он удлиняется чуть меньше другого, что приводит к изгибу элемента и освобождению спускового механизма.
Тепловой расцепитель устанавливается в разрыв контролируемой цепи. Он защищает ее от перегрузок по току и настраивается на заранее выставленные режимы срабатывания.
Конструкция устройства
Конструкция автоматического выключателя
Конструкция и общее устройство автоматически срабатывающего расцепителя в первую очередь зависят от его типа. Тепловой расцепляющий механизм представляет собой биметаллическую пластину, способную изгибаться при нагревании. Она изготавливается путем механического соединения (сваривания) двух металлических заготовок из материалов с различными коэффициентами температурного расширения. При механической деформации один ее конец воздействует на механизм свободного расцепления и вызывает его отключение.
В отличие от него магнитное устройство действует по принципу электромагнита, срабатывающего при определенных условиях. В его конструкции предусмотрена особая пружина, препятствующая мгновенному размыканию контакта. Как только сила тока достигает величины, достаточной для того чтобы преодолеть это сопротивление, происходит снятие блокировки с исполнительного механизма. Этот узел размыкает рабочую цепь автоматического выключателя, снимая напряжение с нагрузки (оставляя потребителя без тока). Чаще всего электромагнитные расцепляющие устройства служат для защиты питающих линий от коротких замыканий.
Разновидности расцепителей
Известные виды расцепителей, применяемых в автоматических выключателях, по своему функциональному назначению делятся на независимые устройства и приборы максимального тока. Первые позволяют управлять отключением защитной аппаратуры дистанционно и используются в сочетании с определенным типом автоматического выключателя с установленным в нем реле напряжения.
Расцепители максимального тока располагаются непосредственно в корпусе АВ, являясь их конструктивным элементом. Этот тип устройств, обеспечивающих расцепление исполнительных механизмов АВ, подразделяется в свою очередь на следующие виды:
Очень часто в одном АВ устанавливают сразу два или более расцепляющих приборов.
Автоматы с расцепителями первых двух типов, встроенных непосредственно в их корпус, обычно используются для защиты силовых линий 380 Вольт (их называют комбинированными). Этот тип расцепляющих устройств также устанавливается в питающие цепи асинхронных двигателей, где защита построена по двухступенчатой схеме. При их запуске в номинальных (допустимых) режимах срабатывает тепловой расцепитель, однако цепь при этом полностью не обесточивается. И лишь при достижении током предельной (аварийной) величины вслед за тепловой срабатывает э/м ступень, окончательно отключающая двигатель от трехфазной сети.
И тепловые, и электромагнитные расцепители устанавливаются в каждую из фаз питания асинхронного электродвигателя и могут срабатывать независимо один от другого.
Помимо чисто механических устройств расцепления в электротехнике все чаще применяются их электронные аналоги, принцип работы которых основан на ключевых свойствах входящих в них элементов. В качестве ключей обычно используются силовые транзисторы, полупроводниковый переход которых является управляемым аналогом спускового устройства. С помощью такой схемы запускается исполнительный узел (обычно – релейный или тоже электронный), отключающий аварийную цепь.
Порядок установки расцепителя
Расцепитель автоматического выключателя как единого целого интегрируется в обслуживаемую цепь вместе с защитным прибором. При этом его тепловые контакты или электромагнитный размыкатель вместе с отводом на катушку подключены к входным и выходным клеммам. Крепится комбинированное устройство на дин-рейке распределительного шкафа или на выделенном месте квартирного щитка. Его устанавливают сразу после электросчетчика, от которого в сторону автомата прокладывается отдельный фазный провод. От самого автоматического выключателя коммутируемая фаза «пробрасывается» до конечной нагрузки (розетки или выключателя света).
Нулевая жила прокладывается в обход автомата с расцепляющим элементом, так как для их нормальной работы в ней нет необходимости.
Подключение независимого расщепителя
Другая картина наблюдается при монтаже автоматического выключателя с независимым расцепителем, который располагается отдельно от основного устройства. В этом случае приходится прокладывать дополнительную проводку и коммутировать прибор согласно прилагаемой к нему электрической схеме. По этим проводам в процессе эксплуатации и передаются управляющие сигналы на исполнительный модуль.
Включение в силовую цепь самого автомата производится по типовой схеме, согласно которой возможны следующие варианты:
Проверка работоспособности
Перед началом технической проверки расцепителей в первую очередь производится внешний осмотр АВ на предмет наличия на его корпусе сколов, трещин и других повреждений. После этого переходят к оценке состояния сопротивления изоляции токоведущих жил и соединительных проводов.
Требования по контрольному измерению этого параметра оговариваются п.1.8.37.3 ПУЭ.
Для этих целей подойдут следующие типы измерительных приборов, отличающиеся номиналами контролируемых напряжений:
Для проверки расцепителей из этого списка оптимально подойдут либо M4100/5, либо MIC-2500. Перед началом измерений также следует предусмотреть надежную фиксацию отключенного от сети автомата на заземленном металлическом основании, а затем подготовить к обследованию его полюса. Измерению подлежит изоляция между каждым из полюсов АВ и «земляным» контактом. Согласно требованиям ПУЭ (п.1.8.37.3), ее сопротивление для этого участка не может быть менее 1 МОм, а в ПТЭЭП этот параметр требуется выдерживать на уровне не менее 0,5 МОм.
Даже поверхностное ознакомление с известными видами расцепителей автоматических выключателей показывает, насколько широка линейка этих приборов. Несмотря на большое разнообразие наименований коммутирующих устройств, отличающихся не только принципом действия, но и своей конструкцией, все они выполняют одну и туже функцию. Она состоит в своевременном снятии блокировки с исполнительного механизма автомата.
Автоматический выключатель с независимым расцепителем — в чем его преимущества?
Независимый расцепитель является дополнением защитного устройства для электросети. Он механически связан с автоматическим выключателем. Независимый расцепитель выполняет функцию разрыва цепи при обнаружении факторов, способных привести к повреждению линии и включенных в нее приборов. К таковым относятся возрастание силы тока выше предела, который может выдержать кабель, пробой электрического тока на землю или корпус включенного в цепь прибора, а также короткое замыкание. Этот материал поможет вам разобраться, что такое расцепители автоматических выключателей, какие бывают типы этого устройства и каков принцип действия каждого из них. Кроме того, мы расскажем, как проверять работоспособность этих элементов.
Автоматический защитный выключатель с независимым расцепителем
Независимый расцепитель, как было сказано, представляет собой добавочный элемент устройства защиты цепи. Он позволяет отключить АВ на расстоянии при поступлении напряжения на его катушку. Чтобы вернуть его в исходное состояние, следует нажать на устройстве кнопку с надписью «Возврат».
Расцепители автоматических выключателей этого типа могут использоваться в однофазных и трехфазных сетях.
Независимый расцепитель наиболее часто используется в электроцепях и автоматических щитах крупных объектов. Управление энергоснабжением в этих случаях, как правило, производится с пульта оператора.
Пример срабатывания независимого расцепителя на видео:
Из-за чего срабатывает расцепляющий элемент независимого типа?
Независимый расцепитель может срабатывать по различным причинам. Мы перечислим наиболее распространенные из них:
Кроме независимых расцепляющих устройств, существуют аналогичные элементы, входящие в состав защитных автоматов. Встроенные расцепители автоматических выключателей подразделяются на тепловые и электромагнитные. Эти устройства также помогают защитить линию от чрезмерных нагрузок и короткого замыкания. Рассмотрим их более подробно.
Тепловой расцепитель автоматического защитного выключателя
Основным элементом этого устройства является биметаллическая пластина. При ее изготовлении используется два металла с различными коэффициентами теплового расширения.
Будучи спрессованными вместе, они при нагревании расширяются в разной степени, что приводит к искривлению пластины. Если ток не нормализуется в течение длительного времени, то по достижении определенной температуры пластина касается контактов АВ, прерывая цепь и обесточивая проводку.
Основной причиной чрезмерного нагрева биметаллической пластины, из-за которого срабатывает тепловой расцепитель, является слишком высокая нагрузка на определенном участке линии, защищенном автоматом.
Например, сечение выходного кабеля АВ, идущего в помещение, составляет 1 кв. мм. Можно подсчитать, что он способен выдерживать подключение приборов суммарной мощностью до 3,5 кВт, при этом сила проходящего в линии тока не должна превышать 16А. Таким образом, в эту группу можно спокойно подключить телевизор и несколько осветительных приборов.
Если хозяин дома решит включить в розетки этой комнаты дополнительно стиральную машину, электрокамин и пылесос, то общая мощность станет намного выше той, что способен выдержать кабель. В результате возрастет сила тока, проходящего по линии, и проводник станет нагреваться.
Перегрев кабеля может привести к тому, что изоляционный слой расплавится и загорится.
Чтобы этого не произошло, в действие вступает тепловой расцепитель. Его биметаллическая пластина нагревается вместе с металлом провода, и через некоторое время, изогнувшись, отключает питание группы. Когда она остынет, защитное устройство можно снова включить вручную, предварительно вытащив из розетки шнуры питания приборов, которые привели к перегрузке. Если этого не сделать, через некоторое время автомат вырубит снова.
Пример использования расцепителя в противопожарной защите на видео:
Важно, чтобы номинал АВ соответствовал сечению кабеля. Если он будет меньше нужного, то срабатывание будет происходить даже при нормальной нагрузке, а если больше, то тепловой расцепитель не отреагирует на опасное превышение тока, и в итоге проводка сгорит.
В целях защиты электромоторов от длительных перегрузок и обрыва фаз на эти агрегаты могут также устанавливаться тепловые реле расцепления. Они представляют собой несколько биметаллических пластин, каждая из которых отвечает за отдельную фазу силового агрегата.
Автоматический выключатель защиты сети с электромагнитным расцепителем
Разобравшись, как работает автомат с тепловым расцепителем, перейдем к следующему вопросу. Защитное устройство, разбор действия которого мы провели только что, срабатывает не сразу (на это требуется не менее секунды), поэтому оно не в состоянии эффективно защитить цепь от сверхтоков короткого замыкания. Для решения этой задачи в АВ дополнительно устанавливается электромагнитный расцепитель.
Расцепители автоматических выключателей электромагнитного типа включают в себя катушку индуктивности (соленоид), а также сердечник. Когда цепь работает в обычном режиме, поток электронов, проходя сквозь соленоид, формирует слабое магнитное поле, неспособное оказывать влияние на функцию сети. При возникновении короткого замыкания происходит мгновенное увеличение силы тока в десятки раз, и пропорционально ей возрастает мощность магнитного поля. Под его влиянием ферромагнитный сердечник мгновенно сдвигается в сторону, оказывая воздействие на механизм отключения.
Поскольку процесс усиления магнитного поля при коротком замыкании происходит за доли секунды, электромагнитный расцепитель под его воздействием срабатывает моментально, отключая питание сети. Это позволяет избежать серьезных последствий, связанных со сверхтоками КЗ.
Проверка работоспособности расцепителей
Довольно часто электрики-любители интересуются, можно ли самостоятельно проверить исправность расцепителей автоматических выключателей. Следует сказать, что своими силами проводить такое тестирование нельзя, и если им занимается начинающий монтажник, то работу должен контролировать опытный специалист. Приводим пошаговую инструкцию по выполнению этой процедуры:
Проверка исправности защитных устройств в соответствии с требованиями ПУЭ выполняется только в спецодежде. Как было сказано выше, эту процедуру должен контролировать опытный специалист.
На видео процесс установки независимого расцепителя в автоматический выключатель:
Заключение
В этой статье мы разобрались с темой расцепляющих устройств, рассказали о том, что собой представляют и как работают независимые, а также встроенные в автоматический выключатель расцепители. Теперь вы знаете, по какому принципу работают различные типы этого оборудования, и какую функцию выполняет каждый из них.
Тепловой и электромагнитный расцепитель автоматического выключателя.
Автомат состоит из теплового и электромагнитного расцепителя. Характеристики которых и нужно выбирать под нашу электропроводку, помимо производителя. И если вы выбираете автоматический выключатель сами, без знаний в этой области, то вам понадобится хотя бы поверхностно понять что это и для чего.
Ну а, если вы не знаете для чего нужен автоматический выключатель и его устройство, то предлагаем ознакомится с другой нашей статьей — Функции и устройство.
Тепловой расцепитель, ток перегрузок
Если выбирать автоматический выключатель для домашней электропроводки, то можно сказать мы защищаем электропроводку. Ведь выбор осуществляется по максимальному значению, которое выдержит кабель, к которому подключено несколько розеточных групп. Ну или десятки лампочек и люстр.
Вкратце, тепловой расцепитель (тр) реагирует на длительные перегрузки электропроводки. Эта характеристика обозначается на самом автомате цифрой (как на фото) номинального тока. Всё просто.
Номинальный ток — самое большое значение тока, которое может выдержать проводник определенного сечения, и работать в нормальном режиме неограниченное количество времени.
То есть превышение номинального тока на 10-20% дольше 5-10 минут. Чем выше качество сборки, тем быстрее он среагирует и защитит подключенные потребители и саму проводку. Выбирая аппарат нужно закладывать 10% запаса к рассчитанному току электроустановки.
Стандартный выбор для дома и квартир: 10 для освещения, 16 на розеточные группы и стиральная машина, 25 и 32 для мощных установок, вроде электроплит. Как рассчитывать описано детально в статье — как выбрать автоматический выключатель.
Характеристика электромагнитного расцепителя
Электромагнитный расцепитель (эмр) отключает нагрузку при токах короткого замыкания (быстром превышении значения в 3-20 раз от номинального). Это аварийная ситуация, которая при неправильном расчете погрешностей может за секунду сжечь всю электропроводку.
Вторая ситуация: если неверно подобрать, то запуск некоторых установок с высоким значением пускового тока (такие как стиралки, имеющие в своей конструкции двигатели) будет невозможен. При каждом включении будет срабатывать защита и отключать участок цепи. Поэтому эту характеристику не стоит выбирать необдуманно.
Характеристика эмр автомата обозначается буквой, следующей после цифры (фото). Которые означают кратность превышения номинального тока при котором сработает защита от токов К.З. То есть электромагнитный расцепитель отключит питание. Значения этих букв следующие:
Даже у люстры с люминесцентными лампами есть свой ток пуска, который выше номинального примерно в 2 раза. Поэтому для освещения выбираем категорию B. Для розеточных групп С. Характеристика Д выбирается в редких случаях, при предварительном расчете. В редких случаях подбирается для вводного автомата для достижения селективности.
Кратко про селективность
По правилам: защита должна обеспечивать отключение поврежденного участка при КЗ в конце защищаемой линии.
Грубо говоря, нельзя ставить автоматический выключатель меньшим номиналом выше автомата с большим номиналом теплового расцепителя. То есть должна соблюдаться иерархическая цепочка. Чтобы при срабатывании автомата, отключалась только один участок цепи, на котором произошло КЗ.
На фото выше соответственно 32 и 25; 32 и 16. Селективность соблюдена. Но такой вариант щита не является хорошим примером сборки, это всего лишь для понимания сути. У заказчика было всего 2 контура (силовой и свет), и менять проводку он не хотел.
Надеюсь, эта статья на нашем сайте была вам полезной!
Какой выбрать расцепитель автоматического выключателя и какие виды бывают? На что обращать внимание при выборе
Правильный подбор расцепителя автоматического выключателя защитит электрооборудование, СБТ и разводку распределительной сети от перегруза и сверхтока короткого замыкания.
В автоматические выключатели (АВ) устанавливается один или несколько расцепителей с разной селективностью. Эти компоненты защищают электрическую цепь от тока перегрузки и возникающем при коротком замыкании сверхтоке. Существуют устройства релейной защиты мгновенного расцепления и с задержкой срабатывания. 
Определение расцепителя
Расцепитель автоматического выключателя – наиболее значимый компонент АВ. Он отключает электрическую сеть от цепи нагрузки посредством размыкания контактов вводного автомата. Элемент выключателя приводит в действие механизм свободного отключения в случае изменения определенного электрического параметра. Одни АВ срабатывают при превышении заданного значения тока, другие реагируют на пороговый уровень напряжения.
Виды расцепителей автоматических выключателей
Устройство защиты нагрузочной цепи представляетреле прямого действия, способное распознавать наступление аварийной ситуации и предотвращать развитие негативных процессов. Существует несколько видов расцепляющих устройств:
Тепловой
Тепловой расцепитель – биметаллическая пластина из 2 спаянных (сваренных или приклепанных) вместе полосок. Материалы для полосок подбираются таким образом, чтобы коэффициент температурного расширения одной отличался от аналогичного параметра другой. При прохождении электричества биметаллическая спайка нагревается сильнее, чем больше сила тока в ней. Если металл нижней полоски при нагревании удлиняется меньше, чем металл верхней, биметаллическая пластина изогнется вниз.
При определенном значении силы тока изгиба пластины достаточно для размыкания контактов автомата. Тепловой расцепитель реагирует на перегрузку ≥30% номинального значения тока, поэтому применяется для защиты от перегрузок. Время срабатывания находится в обратной зависимости от величины проходящего тока. В разных коммуникационных аппаратах оно составляет от секунд до 1–2 часов. 
Электромагнитный
Электромагнитный компонент представляют катушку (соленоид) с сердечником, передвигающимся под воздействием электромагнитного поля тока, проходящего в обмотке. Сердечник, преодолевая сопротивление пружины, вызывает срабатывание отключающего цепь элемента.Электромагнитные реле прямого действия распознают короткое замыкание (превышение значения тока в несколько раз от номинального значения) и, в зависимости от чувствительности срабатывания, автоматам присваивается класс А, В, С и D.
Расцепители этого вида срабатывают за доли секунды и относятся к элементам мгновенного действия, используются для защиты от токов КЗ.
Термомагнитный или комбинированный
Зачастую соединяются тепловой и электромагнитный расцепитель последовательно. Тандем обеспечивает токовую селективность: один элемент отслеживает токи в зоне перегрузки, а другой защищает электрические цепи от сверхтоков КЗ. Такую связку некоторые производители именуют комбинированным расцепителем. В зарубежных каталогах последовательное соединение 2-х устройств называют термомагнитным расцепителем. 
Полупроводниковый
Полупроводниковое устройствопостроено на измерительном элементе ИЭ и исполнительном элементе – электромагните с блоком управления. Измерительный элемент собран на трансформаторе тока.
Электромагнит воздействует на механизм свободного расцепления автомата, вызывая размыкание ↔замыкание цепи.Расцепитель срабатывает при протекании в цепи тока, превышающего уставку в перегруза или короткого замыкания. Эта настройка используется как дополнительная защита к основной защите от сверхтока короткого замыкания.
Выставляются требуемые значения тока и временной задержки переключателями. Они расположены на лицевой стороне блока управления.
Электронный
Электронный аналог блок-схемой не отличается от полупроводникового расцепителя. Измерительное устройство меряет ток АВ с помощью схемы на трансформаторе.Электронный модуль блока управления сравнивает полученное и заданное значение, подает управляющее напряжение на электромагнит.
Расширенный набор опций позволяет производить логическую селективность с помощью встроенного в некоторые устройства контроллера. Электронный расцепитель отличает наличие индикатора силы тока, большой выбор настроек и максимальная точность следования поставленной задаче. 
Независимый
Расцепитель независимого типа удаленно управляет коммутацией электрических цепей переменного (AC) и постоянного (DC) тока, представляет обычный расцепитель с опцией дистанционной защиты. Поступающее по управляющей цепи, например с пульта оператора, напряжение подается на соленоид. В обмотке создается магнитное поле, сердечник втягивается и приводит в действие механизм свободного расцепления за время ≤0,04 с. Чтобы вернуть автоматический выключатель в исходное состояние, следует вручную нажать кнопку с надписью «Возврат».
Расцепитель минимального и нулевого напряжения
Некоторые АВ оснащаются дополнительно минимальными и нулевыми устройствами расцепления, которые встраиваются непосредственно в автомат или крепятся снаружи корпуса.
Явления, вызываемые сверхтоками
Протекание экстремальной силы тока вызывает следующие неблагоприятные явления:
Проверка работоспособности расцепителей
Проверка работоспособности включает следующие действия:
Современный рынок электротехнического оборудования предлагает потребителю широкий спектр расцепителей. Этими устройствамикомплектуются аппараты 1-3 фазного переменного AС и постоянного тока DС и напряжением до 1000 В.