Alegerea întrerupătorului automat: tipuri și caracteristici ale întrerupătoarelor electrice

Cu siguranță mulți dintre noi s-au întrebat de ce întrerupătoarele automate au înlocuit atât de rapid siguranțele fuzibile în schemele electrice? Activitatea lor de implementare este justificată de o serie de argumente foarte convingătoare, printre care posibilitatea de a cumpăra acest tip de protecție, care se potrivește perfect cu datele timp-curent ale anumitor tipuri de echipamente electrice.

Vă îndoiți care întrerupător aveți nevoie și nu știți cum să-l alegeți corect? Vă vom ajuta să găsiți soluția potrivită – în articol este analizată clasificarea acestor dispozitive. Precum și caracteristicile importante la care trebuie să acordați o atenție deosebită atunci când alegeți un întrerupător automat.

Pentru a vă fi mai ușor să înțelegeți întrerupătoarele, materialul articolului este completat cu fotografii sugestive și recomandări video utile din partea specialiștilor.

Clasificarea întrerupătoarelor automate

Întrerupătorul automat deconectează practic instantaneu linia care i-a fost încredințată, ceea ce exclude deteriorarea cablajului și a echipamentelor alimentate de la rețea. După deconectarea efectuată, ramura poate fi repornită imediat, fără a fi nevoie să înlocuiți dispozitivul de protecție.

De obicei, întrerupătoarele automate se aleg în funcție de patru parametri cheie – capacitatea nominală de întrerupere, numărul de poli, caracteristica timp-curent, curentul nominal de lucru.

După capacitatea nominală de întrerupere

Această caracteristică indică curentul admisibil de scurtcircuit (SC) la care întrerupătorul va acționa și, deschizând circuitul, va deconecta cablajul și aparatele conectate la acesta.

În funcție de acest parametru, se împart trei tipuri de întrerupătoare – 4,5 kA, 6 kA, 10 kA.

1. Întrerupătoarele de 4,5 kA (4500 A) sunt utilizate de obicei pentru a preveni deteriorarea liniilor electrice ale obiectelor rezidențiale private. Rezistența cablajului de la stația de transformare până la locul SC este de aproximativ 0,05 Ohm, ceea ce dă un curent limită de aproximativ 500 A.
2. Dispozitivele de 6 kA (6000 A) sunt utilizate pentru protecția la scurtcircuit a sectorului rezidențial, a locurilor publice, unde rezistența liniilor poate ajunge la 0,04 Ohm, ceea ce crește probabilitatea de a obține un scurtcircuit de până la 5,5 kA.
3. Întrerupătoarele de 10 kA (10000 A) sunt utilizate pentru protecția instalațiilor electrice industriale. Un curent de până la 10000 A poate apărea într-un circuit electric scurt, situat aproape de stația de transformare.

Înainte de a alege modificarea optimă a întrerupătorului, este important să înțelegeți dacă sunt posibili curenți de scurtcircuit care depășesc 4.5 kA sau 6 kA?

Capacitatea nominală de întrerupere este indicată în documentația întrerupătorului și pe carcasă sub forma unui cod – 4500A, 600A, 10000A sau 4,5kA, 6kA, 10kA. Pe partea frontală a dispozitivului se află informații despre producător, model, tensiunea nominală, constând din datele caracteristicii timp-curent, curentul de lucru.

Deconectarea întrerupătorului are loc la scurtcircuite de valori specificate. Cel mai adesea, pentru uz casnic, se utilizează întrerupătoare cu modificarea 6000 A.

Modelele de 4500 A pentru protecția rețelelor electrice moderne practic nu se utilizează, iar în unele țări este interzisă exploatarea lor.

Dacă vă interesează cum să convertiți corect amperii în wați, vă recomandăm să consultați materialul prezentat în articolul următor.

La înregistrarea unui scurtcircuit de către întrerupător, deconectarea este realizată de bobina electromagnetică (situația A). La depășirea curenților nominali, rețeaua este deconectată de placa bimetalică (situația B).

Funcția întrerupătorului automat constă în protejarea cablajului (nu a echipamentelor și utilizatorilor) împotriva scurtcircuitelor și a topirii izolației la trecerea curenților peste valorile nominale.

După numărul de poli

Această caracteristică indică numărul maxim posibil de fire care pot fi conectate la întrerupătorul automat pentru protecția rețelei.

Deconectarea lor are loc la apariția unei situații de avarie (în timpul depășirii valorilor admisibile ale curentului sau a depășirii nivelului curbei timp-curent).

Această caracteristică indică numărul maxim posibil de fire care pot fi conectate la întrerupătorul automat pentru protecția rețelei. Deconectarea lor are loc la apariția unei situații de avarie (în timpul depășirii valorilor admisibile ale curentului sau a depășirii nivelului curbei timp-curent).

Întrerupătoare automate unipolare

Întrerupătorul de tip unipolar este cea mai simplă modificare a întrerupătorului. Acesta este destinat protejării circuitelor individuale, precum și a cablajului electric monofazat, bifazat, trifazat. La construcția întrerupătorului se pot conecta 2 fire – firul de alimentare și firul de ieșire.

Funcția dispozitivului din această clasă include doar protejarea cablului împotriva incendiilor. Însăși borna neutră a cablajului este plasată pe bara de nul, ocolind astfel întrerupătorul, iar conductorul de împământare se conectează separat la bara de împământare.

Conectarea întrerupătorului automat unipolar se face cu un cablu unipolar, dar uneori se folosesc cabluri bipolare. Alimentarea se conectează deasupra întrerupătorului, iar linia protejată – dedesubt, ceea ce simplifică montajul. Instalarea se face pe o șină DIN de 18 mm.

Întrerupătorul automat unipolar nu îndeplinește funcția de întrerupător principal, deoarece la declanșarea forțată se întrerupe linia de fază, iar borna neutră rămâne conectată la sursa de tensiune, ceea ce nu oferă o garanție de protecție de 100%.

Întrerupătoare automate bipolare

Când este necesară deconectarea completă a rețelei de cablaj electric de la tensiune, se utilizează un întrerupător automat bipolar.

Acesta este utilizat ca întrerupător principal, atunci când, în timpul unui scurtcircuit sau al unei defecțiuni a rețelei, întregul cablaj electric este deconectat simultan. Acest lucru permite efectuarea la timp a lucrărilor de reparație și modernizare a circuitelor în condiții de siguranță deplină.

Întrerupătoarele automate bipolare se utilizează în cazurile în care este necesar un întrerupător separat pentru un aparat electric monofazat, de exemplu, încălzitor de apă, boiler, mașină unealtă.

Conectarea întrerupătorului automat bipolar se realizează ținând cont de schema electrică de protecție, utilizând un cablu cu 1 sau 2 conductoare (numărul de conductoare depinde de schema de conexiuni). Montajul se efectuează pe o șină DIN de 36 mm.

Întrerupătorul se conectează la dispozitivul protejat utilizând 4 conductoare, dintre care două sunt conductoare de alimentare (unul se conectează direct la rețea, iar celălalt furnizează alimentarea printr-o punte) și două sunt conductoare de ieșire care necesită protecție, acestea putând fi cu 1, 2 sau 3 conductoare.

Întrerupătoare automate tripolare

Pentru protejarea unei rețele trifazate cu 3 sau 4 conductoare se utilizează întrerupătoare automate tripolare. Acestea sunt potrivite pentru conectarea în stea (conductorul din mijloc este lăsat neprotejat, iar cele de fază se conectează la poli) sau în triunghi (cu conductorul central absent).

În cazul unui accident pe una dintre linii, celelalte două se deconectează automat.

Conectarea întrerupătorului automat tripolar se face cu conductoare cu 1, 2 sau 3 fire. Pentru instalare este necesară o șină DIN cu lățimea de 54 mm.

Întrerupătorul tripolar servește ca întrerupător principal și general pentru orice tip de sarcină trifazată. Adesea, această modificare este utilizată în industrie pentru alimentarea motoarelor electrice.

La model se conectează până la 6 conductoare, dintre care 3 sunt conductoarele de fază ale rețelei electrice trifazate. Celelalte 3 sunt conductoarele protejate. Acestea reprezintă trei circuite monofazate sau un circuit trifazat.

Întrerupătoare automate tetrapolare

Pentru protecția rețelelor electrice trifazate sau tetrafazate, de exemplu, a unui motor puternic conectat conform principiului „stea cu punct neutru scos”, se utilizează un întrerupător automat tetrapolar. Acesta este folosit ca întrerupător principal pentru o rețea trifazată cu patru conductori.

Conexiunea întrerupătorului tetrapolar se realizează cu conductor cu 1, 2, 3, 4 fire, schema depinde de tipul de conectare, carcasa se montează pe o șină DIN cu lățimea de 73 mm.

La carcasa întrerupătorului se pot conecta opt fire, dintre care trei sunt conductoare de fază ale rețelei electrice (+ unul neutru) și patru sunt conductoare de ieșire (3 de fază + 1 neutru).

Consumatorii monofazați sunt alimentați de la o tensiune de 220 V, care poate fi obținută luând una dintre faze și conductorul neutru al rețelei electrice. Adică, în acest caz, pe lângă cele trei faze ale rețelei electrice, există un alt conductor – cel neutru, prin urmare, pentru protecția și comutarea unei astfel de rețele electrice, se instalează întrerupătoare automate tetrapolare, care realizează întreruperea tuturor celor patru conductori.

După caracteristica timp-curent

Întrerupătoarele automate pot avea același indicator al puterii nominale a sarcinii, dar caracteristicile de consum de energie electrică ale aparatelor pot fi diferite.

Puterea consumată poate fi furnizată neuniform, variind în funcție de tip și sarcină, precum și la pornirea, oprirea sau funcționarea continuă a unui dispozitiv.

Fluctuațiile puterii consumate pot fi destul de semnificative, iar intervalul lor de variație – larg. Acest lucru duce la deconectarea întrerupătorului automat din cauza depășirii curentului nominal, ceea ce este considerat o deconectare falsă a rețelei.

Pentru a exclude probabilitatea declanșării inadecvate a siguranței la modificări standard non-avariere (creșterea intensității curentului, schimbarea puterii), se utilizează întrerupătoare automate cu caracteristici timp-curent (CTC).

Acest lucru permite operarea întrerupătoarelor cu aceiași parametri de curent cu sarcini admisibile arbitrare fără deconectări false.

CTC arată după cât timp se va declanșa întrerupătorul și care vor fi indicatorii raportului dintre intensitatea curentului și curentul continuu al întrerupătorului automat în acest moment.

Particularitățile întrerupătoarelor automate cu caracteristica B

Întrerupătorul automat cu caracteristica menționată se deconectează în 5-20 de secunde. Indicatorul curentului este de 3-5 ori curentul nominal al întrerupătorului. Aceste modificări sunt utilizate pentru protecția circuitelor care alimentează aparate standard de uz casnic.

Cel mai adesea, modelul este utilizat pentru protecția instalațiilor electrice din apartamente și case particulare.

Caracteristica C – principii de funcționare

Întrerupătorul automat cu denumirea de nomenclatură C se deconectează în 1-10 secunde la 5-10 ori curentul nominal.

Întrerupătoarele din această grupă sunt utilizate în toate domeniile – în gospodărie, construcții, industrie, dar cele mai solicitate sunt în domeniul protecției electrice a apartamentelor, caselor și spațiilor locative.

Exploatarea întrerupătoarelor cu caracteristica D

Întrerupătoarele automate de clasă D se aplică în industrie și sunt prezentate în variante tripolare și tetrapolare. Ele sunt utilizate pentru protecția motoarelor electrice puternice și a diferitelor dispozitive trifazate.

Timpul de declanșare al întrerupătoarelor automate este de 1-10 secunde la un curent de 10-14 ori mai mare decât cel nominal, ceea ce permite utilizarea lor eficientă pentru protecția diverselor cablaje.

În partea inferioară a graficului este prezentată multiplicitatea valorilor curentului nominal, iar pe linia verticală – timpul de declanșare. Pentru caracteristica B, declanșarea are loc la depășiri de 3-5 ori a curentului real față de cel nominal, pentru C – de 5-10 ori, pentru D – de 10-14 ori.

Motoarele industriale puternice funcționează exclusiv cu întrerupătoare automate cu caracteristica D.

Poate vă va interesa, de asemenea, să consultați marcarea întrerupătoarelor automate din celălalt articol al nostru.

După curentul nominal de lucru

Există în total 12 variante de întrerupătoare automate, care se deosebesc prin indicatorul curentului nominal de funcționare – 1A, 2A, 3A, 6A, 10A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A. Parametrul determină viteza de declanșare a întrerupătorului la depășirea curentului real față de cel nominal.

Tabelul ilustrează puterea maximă a fiecărei variante de întrerupător, în funcție de schema de conectare și de tensiunea rețelei. Randamentul maxim al întrerupătorului se obține atunci când sarcina este conectată în schema triunghi.

Alegerea întrerupătorului în funcție de caracteristica indicată se face ținând cont de puterea cablajului electric, de curentul admisibil pe care cablajul îl poate suporta în regim normal. Dacă valoarea curentului nu este cunoscută, aceasta se determină cu ajutorul formulelor, utilizând datele despre secțiunea firului, materialul acestuia și modul de pozare.

Întrerupătoarele automate de 1A, 2A, 3A se utilizează pentru protecția circuitelor cu curenți mici. Ele sunt potrivite pentru alimentarea cu energie electrică a unui număr mic de aparate, de exemplu, o lampă sau un candelabru, un frigider de putere mică și alte dispozitive a căror putere totală nu depășește capacitatea întrerupătorului.

Întrerupătorul de 3A este exploatat eficient în industrie, dacă se realizează conectarea sa trifazată de tip triunghi.

Întrerupătoarele de 6A, 10A, 16A pot fi utilizate pentru alimentarea cu energie electrică a unor circuite electrice individuale, a unor încăperi mici sau apartamente.

Aceste modele sunt utilizate în industrie, cu ajutorul lor se alimentează motoare electrice, solenoizi, încălzitoare, aparate de sudură conectate pe o linie separată.

Întrerupătoarele automate tripolare și tetrapolare de 16A sunt utilizate ca întrerupătoare de intrare în schemele de alimentare trifazată. În producție se preferă dispozitivele cu curba D.

Disjunctoarele de 20A, 25A, 32A sunt utilizate pentru protejarea cablajului apartamentelor moderne, acestea putând alimenta mașini de spălat, încălzitoare, uscătoare electrice și alte aparate de mare putere. Modelul de 25A este utilizat ca întrerupător principal.

Întrerupătoarele de 40A, 50A, 63A aparțin clasei dispozitivelor de mare putere. Ele sunt utilizate pentru alimentarea cu energie electrică a echipamentelor de mare putere în uz casnic, industrial și construcții civile.

Alegerea și calculul întrerupătoarelor automate

Cunoscând caracteristicile AV, se poate determina care întrerupător automat este potrivit pentru un anumit scop. Dar înainte de a alege modelul optim, este necesar să se efectueze câteva calcule prin care se pot determina cu exactitate parametrii dispozitivului necesar.

Pasul #1 – determinarea puterii întrerupătorului

La alegerea întrerupătorului, este important să se țină cont de puterea totală a aparatelor conectate.

De exemplu, este necesar un întrerupător pentru conectarea aparatelor de bucătărie la alimentarea electrică. Să presupunem că la priză vor fi conectate un aparat de cafea (1000 W), un frigider (500 W), un cuptor (2000 W), un cuptor cu microunde (2000 W), un fierbător electric (1000 W). Puterea totală va fi 1000+500+2000+2000+1000=6500 (W) sau 6,5 kW.

În tabel este prezentată puterea nominală necesară pentru funcționarea unor aparate electrocasnice. Conform datelor normative, se selectează secțiunea conductorului de alimentare și întrerupătorul automat pentru protejarea cablajului.

Dacă ne uităm la tabelul întrerupătoarelor în funcție de puterea de conectare, ținând cont că tensiunea standard a cablajului în condiții casnice este de 220 V, atunci pentru exploatare este potrivit un întrerupător unipolar sau bipolar de 32A cu o putere totală de 7 kW.

Trebuie să se țină cont că poate fi necesară o putere mai mare de consum, deoarece în procesul de exploatare poate fi necesară conectarea altor aparate electrice care nu au fost luate în considerare inițial. Pentru a prevedea această situație, în calculele consumului total se utilizează un coeficient de majorare.

Să presupunem că, datorită adăugării unui echipament electric suplimentar, s-a cerut o creștere a puterii cu 1,5 kW. Atunci trebuie să luați coeficientul 1,5 și să îl înmulțiți cu puterea calculată obținută.

În calcule, uneori este oportun să se utilizeze un coeficient de reducere. Acesta se aplică atunci când utilizarea simultană a mai multor aparate este imposibilă.

Să presupunem că puterea totală a cablajului pentru bucătărie a fost de 3,1 kW. Atunci coeficientul de reducere este 1, deoarece se iau în considerare un număr minim de aparate conectate simultan.

Dacă unul dintre aparate nu poate fi conectat împreună cu celelalte, atunci coeficientul de reducere se ia mai mic decât unu.

Pasul #2 – calculul puterii nominale a întrerupătorului

Puterea nominală este puterea la care nu are loc deconectarea cablajului.

Se calculează după formula:

M = N * CT * cos(φ),

Unde

• M – puterea (Watt);
• N – tensiunea rețelei electrice (Volt);
• CT – intensitatea curentului care poate trece printr-un întrerupător (Amperi);
• cos(φ) – valoarea cosinusului unghiului, care ia valoarea unghiului de defazaj între faze și tensiune.

Valoarea cosinusului este de obicei 1, deoarece practic nu există defazaj între fazele curentului și tensiunii.

Din formulă exprimăm CT:

CT = M/N,

Puterea este deja determinată, iar tensiunea rețelei este de obicei de 220 de volți.

Dacă puterea totală este de 3,1 kW, atunci:

CT = 3100/220 = 14.

Curentul obținut va fi de 14 A.

Pentru calculul la sarcină trifazată se utilizează aceeași formulă, dar se iau în considerare defazajele unghiulare, care pot atinge valori mari. De obicei, acestea sunt indicate pe echipamentul conectat.

Pasul #3 – calcularea curentului nominal

Curentul nominal poate fi calculat din documentația instalației electrice, dar dacă aceasta nu există, se determină pe baza caracteristicilor conductorului.

Pentru calcule sunt necesare următoarele date:

• aria secțiunii conductorului;
• materialul folosit pentru conductoare (cupru sau aluminiu);
• metoda de amplasare.

În condiții casnice, instalația electrică este de obicei amplasată în perete.

Pentru calculul ariei secțiunii este necesar un micrometru sau un șubler. Trebuie măsurată exclusiv conductoarea, nu firul și izolația.

După efectuarea măsurătorilor necesare, calculăm aria secțiunii:

S = 0,785 * D * D,

Unde

• D – este diametrul conductorului (mm);
• S – aria secțiunii conductorului (mm²).

Apoi folosim tabelul de mai jos.

După ce am determinat din ce material sunt realizate conductoarele și am calculat aria secțiunii, se pot determina parametrii de curent și putere pe care îi suportă instalația electrică. Datele sunt prezentate pentru instalația electrică ascunsă în perete.

Ținând cont de datele obținute, selectăm curentul de funcționare al întrerupătorului, precum și valoarea sa nominală. Acesta trebuie să fie egal sau mai mic decât curentul de funcționare. În unele cazuri, este permisă utilizarea întrerupătoarelor cu o valoare nominală care depășește curentul efectiv al instalației.

Pasul #4 – determinarea caracteristicii timp-curent

Pentru a determina corect caracteristica timp-curent, trebuie să se țină cont de curenții de pornire ale sarcinilor conectate.

Datele necesare pot fi aflate folosind tabelul de mai jos.

În tabel sunt prezentate câteva tipuri de dispozitive electrice, precum și multiplii curentului de pornire și duratele impulsurilor în secunde.

Conform datelor din tabel, se poate determina intensitatea curentului (în amperi) la pornirea aparatului, precum și perioada după care curentul maxim va apărea din nou.

De exemplu, dacă luăm o mașină de tocat carne electrică, a cărei putere este de 1,5 kW, calculăm curentul de funcționare din tabele (acesta va fi 6,81 A) și, ținând cont de multiplicitatea curentului de pornire (de până la 7 ori), obținem valoarea curentului 6,81*7=48 (A).

Curentul cu această intensitate circulă cu o periodicitate de 1-3 secunde. Ținând cont de curbele de declanșare pentru clasa B, se poate observa că, la suprasarcină, întrerupătorul automat se va declanșa în primele secunde după pornirea mașinii de tocat carne.

Este evident că multiplicitatea acestui aparat corespunde clasei C, de aceea, un întrerupător cu caracteristica C trebuie utilizat pentru a asigura funcționarea mașinii de tocat carne electrice.

Pentru nevoile casnice, se folosesc de obicei întrerupătoare care corespund caracteristicilor B, C. În industrie, pentru echipamente cu curenți multipli mari (motoare, surse de alimentare etc.), se generează un curent de până la 10 ori mai mare, de aceea este recomandabil să se utilizeze modificări de tip D ale dispozitivului.

Cu toate acestea, trebuie să se țină cont de puterea acestor aparate, precum și de durata curentului de pornire.

Întrerupătoarele automate autonome se deosebesc de cele obișnuite prin faptul că sunt instalate în tablouri de distribuție separate.

Funcțiile dispozitivului includ protecția circuitului împotriva salturilor neprevăzute de tensiune, deconectarea alimentării cu energie electrică pe întreaga rețea sau pe o anumită porțiune a acesteia.

Concluzii și material video util pe această temă

Selectarea întrerupătorului automat (AV) în funcție de caracteristica de curent și un exemplu de calcul al curentului sunt prezentate în următorul videoclip:

Calculul curentului nominal al întrerupătorului automat (AV) este demonstrat în următorul videoclip:

Întrerupătoarele automate se montează la intrarea casei sau a apartamentului. Acestea se află în cutii din plastic rezistente. Prezența întrerupătoarelor automate (AV) în schema rețelei electrice casnice este cheia siguranței. Aceste dispozitive permit deconectarea la timp a liniei electrice, dacă parametrii rețelei depășesc pragul stabilit.

Ținând cont de caracteristicile principale ale întrerupătoarelor automate, precum și efectuând calcule corecte, se poate face alegerea corectă a acestui dispozitiv și instalarea acestuia.

Dacă dispuneți de cunoștințe sau experiență în efectuarea lucrărilor de instalații electrice, vă rugăm să le împărtășiți cu cititorii noștri. Lăsați comentariile dumneavoastră despre alegerea întrerupătorului automat și nuanțele instalării acestuia în comentariile de mai jos.