Что такое автомат электрический

Обязательным элементом любой электросети является специальное устройство защиты - автомат электрический. Хотя на общую работоспособность его наличие или отсутствие никак не влияет и при необходимости он может быть легко «выброшен» из цепи, так поступать не рекомендуется.

Коммутация

Чтобы объяснить «на пальцах», что такое автомат электрический, можно привести в пример всем знакомый выключатель света, который есть в каждом доме, в каждой комнате. Та самая клавиша, нажимая на которую можно управлять работой светильников. Это называется термином «коммутация» или, если говорить понятным электромонтерам языком, разборкой и сборкой электрической схемы. Под внешним пластмассовым корпусом находится исполнительный механизм – металлический язычок, который при включении соприкасается с двумя точками-контактами, служа своеобразным мостиком, по которому может протекать ток. Соответственно, при выключении эта цепочка разрывается. Это и есть коммутация применительно к электротехнике. Режим работы в данном случае выбирает человек, а устройство не имеет возможности самостоятельно его изменять. Если бы можно было наделить выключатель света такой дополнительной функцией, то он стал бы называться автоматическим (или «автоматом»). Разумеется, ничего общего с военной областью в данном случае термин не имеет. Автомат электрический как раз и является именно таким прибором.

Конструкция

Конечно же, внешне автомат электрический мало схож со всем известным выключателем света. Существует огромное количество модификаций, но наиболее распространено классическое решение. Это пластмассовый корпус, на передней панели которого размещен рычаг, кнопка или язычок из диэлектрического материала. На верхней стороне установлены выводы, к которым присоединяются проводники, нормально находящиеся под напряжением. С нижней стороны есть такое же количество выходов, от которых линии идут дальше. Используя вышеупомянутый рычаг (например, тип АЕ), можно подавать напряжение на линию, идущую от автомата, или обесточивать ее. Не менее распространен тип АП, в котором вместо рычага есть две кнопки, предназначенные для включения и отключения. При нажатии на первую внутри аппарата создаются те самые мостики для прохождения тока, нажав же на вторую, их можно «разорвать».

Кроме внешних особенностей, существуют и внутренние. Наиболее значимое из них – это число коммутируемых цепей. Так, автомат электрический однофазный предназначен для коммутации всего одной линии (фазы). Так же, как и простейший домашний выключатель света. А вот внутри трехфазных моделей исполнительный механизм способен замыкать и размыкать не одну, а сразу три линии одновременно.

Короткое замыкание

То, что данный прибор предназначен для коммутации, мы уже указали. Однако термин «автомат» означает, что он обладает способностью разрывать цепь, подключенную к его выходам, без участия человека, тем самым выполняя защитную функцию. Чтобы понять, как это происходит, проще всего воспользоваться поясняющим примером. К лампе накаливания протянуты два провода, один из которых идет через автомат электрический однофазный. Когда он включен, через его внутренний механизм проходит ток, далее протекая по проводнику к лампочке. Но вот из-за внешнего воздействия повреждается корпус светильника и внутри него замыкаются два провода – подводящийся от автомата (фаза) и идущий от лампы к нулевой клемме. То есть возникает короткое замыкание, при котором сопротивление минимально. Оно характеризуется ростом тока, ограниченного лишь мощностью источника питания, свойствами проводников и особенностью неисправности. Обычно это весьма высокие значения, которые вызывают нагрев проводов, повреждение изоляции и выгорание контактных площадок. Не будь в цепи автоматического выключателя, мог бы возникнуть пожар или впоследствии потребовалось проведение ремонтных работ. А при его наличии происходит косвенный замер значения протекающего тока и - в случае превышения допустимой величины – отключение цепи.

Превышение мощности

Кроме предотвращения последствий короткого замыкания, электрические автоматы защиты реализуют еще одну функцию – предохраняют не только защищаемую линию повреждения вследствие температурного воздействия тока, но и запитанные электрические механизмы. Опять же, прибегнем к примеру. Представим, что через автоматический выключатель к электросети подключен двигатель, приводящий в движение какой-либо исполнительный механизм. В нормальных условиях потребляемый приводом ток находится в расчетных пределах. Но если по какой-либо причине исполнительный механизм начинает плохо работать (добавлен вес, поломка подшипников), то ток возрастает. Правда, в отличие от короткого замыкания, не мгновенно, а постепенно. Продолжая эксплуатацию в таком режиме, можно вызвать выгорание обмоток в электродвигателе из-за перегрузки. А вот автоматический выключатель зарегистрирует увеличенное потребление тока и разорвет цепь. Стоит признать, что с данной задачей все же лучше справляется внешнее тепловое реле.

Как работает автомат электрический. Характеристики

Из всего вышесказанного следует, что в большинстве автоматов установлены два типа защит – от короткого замыкания и от перегрузки. Первая называется электромагнитной, а вторая – тепловой. Реализованы они достаточно просто. Каждый внутренний токопроводящий мостик (о них мы упоминали в начале статьи) конструктивно объединен с катушкой и металлическим подвижным сердечником. Пока значение протекающего тока меньше допустимого данной моделью автомата, сердечник остается неподвижным. Но стоит току превысить порог - и воздействия магнитного поля катушки становится достаточно, чтобы втянуть его. Смещаясь, сердечник нажимает на «собачку», и система пружин отбрасывает контакты, прерывая путь току.

Тепловая же защита реализована иначе. Ток, протекая по «мостикам», нагревает специальную пластину из биметалла. Ее свойства таковы, что по достижении определенной температуры происходит физическое изгибание, которое само исчезает по мере остывания. Таким образом, если значение тока выше допустимого, то пластина все больше нагревается и в конце концов изгибается, воздействуя на систему отбрасывающих пружин.

Основными характеристиками автоматических выключателей являются:

• номинальный ток;
• значение срабатывания электромагнитной защиты;
• токовое значение тепловой уставки;
• наличие или отсутствие дополнительных слаботочных контактов;
• число полюсов (фаз);
• климатическое исполнение согласно ГОСТ.