Предохранитель или автоматический выключатель – что лучше?

Аппараты защиты – электрические аппараты, предназначенные для ручного или автоматического отключения защищаемой электрической сети при возникновении в ней аварийных режимов работы.

К аппаратам защиты электрических сетей предъявляются следующие требования:

• установка в групповых электрических сетях устройств защиты, ограничивающих мощность, ток и напряжение, определяется проектом;
• аппараты защиты должны отключать электрическую сеть при появлении опасных для них сверхтоков в минимальное время;
• аппараты защиты не должны перегреваться сверх допустимых для них температур в условиях нормальной эксплуатации;
• отключающая способность аппаратов защиты должна соответствовать токам короткого замыкания в начале защищаемого участка сети.

Эти требования изложены в современных нормативных документах, в том числе в Правилах устройства электроустановок, ТКП 121 «Пожарная безопасность. Электропроводка и аппараты защиты внутри зданий. Правила устройства и монтажа».

В процессе эксплуатации аппаратов защиты электрических сетей существует ряд обстоятельств, которые непосредственно влияют на их защитную функцию, и следовательно, способствуют повышению пожарной опасности электрических сетей. Существуют два основных вида аппаратов защиты по обеспечению защиты жилища от аварийных режимов работы электрических сетей, которые знакомы простому обывателю, – это предохранитель и автоматический выключатель.

Предохранитель и его разновидности

Пробковый предохранитель – электротехническое устройство, имеющее в большинстве случаев керамический корпус, в котором находится тонкий проводок (плавкий элемент). В его основании имеется контактная поверхность – цоколь. Плавкий элемент рассчитан на определенную мощность потребителей электрической энергии. Пробковый предохранитель монтируется в распределительном щитке, установленном на лестничной клетке, в коридоре жилого дома, квартиры. При аварийном режиме работы плавкий элемент перегорает в зависимости от величины тока, который через него проходит, что и приводит к обес­точиванию электрической сети после места установки предохранителя. Время срабатывания зависит от величины протекающего тока: чем больше сила тока, тем быстрее устройство обесточит электрическую сеть.

К достоинствам предохранителя относится простота монтажа, устройства. К недостаткам – большое время отключения при незначительно превышающих токах перегрузки. Отсутствие повторного включения требует замены плавкого элемента. Отсутствие возможности быстрых коммутаций также является изъяном: при вынужденном отключении электрической сети необходимо выкрутить пробковый предохранитель из основания, расположенного в силовом электрическом щитке. Защищает пробковый предохранитель только одну фазу электрической сети.

Разновидностью или, правильнее сказать, модернизацией пробковых предохранителей являются автоматические предохранители. В последнее время ими заменяют стандартные пробковые. Эти предохранители снабжены выключателем, который находится внутри их корпуса и способен отключить электрическую цепь с возможностью ее повторного включения.

В отличие от пробковых в автоматических предохранителях вместо плавкой вставки используется терморазмыкатель, работа которого основана на принципе действия биметаллической пластины. При прохождении через предохранитель тока, величина которого превышает допустимую, пластина изгибается таким образом, что действует на рычаг выключателя. В результате чего кнопка выдвигается из корпуса предохранителя. Для повторного включения ее необходимо вдавить.

Автоматические предохранители так же, как и пробковые, имеют керамический или пластмассовый термостойкий корпус, вкручиваются в основание электрического силового щитка и служат для защиты от аварийных режимов работы электрических сетей. К их недостаткам можно отнести сравнительную долгосрочность отключения при больших токовых нагрузках, в том числе и при незначительно превышающих номинальные токовые значения, защиту одной фазы электрической сети. Если предохранитель сработал по причине перегрузки в электрической сети, то необходимо две-три минуты для того, чтобы биметаллическая пластина вернулась в исходное положение и устройство было готово к работе.

Автоматический выключатель

Данный вид выключателя представляет собой электромеханическое переключающее устройство, способное коммутировать, в том числе и повторно, проводить и прерывать токи при нормальных условиях работы электрической сети, способное коммутировать и проводить токи в течение некоторого установленного времени и прерывать токи при определенных аварийных условиях, в том числе при коротких замыканиях. Автоматические выключатели по сравнению с уже рассмотренными аппаратами защиты обладают большей функциональностью, к тому же для них необходимым условием является требование малого времени размыкания электрической цепи.

К основной характеристике выключателя относится расчетный ток – рабочий ток, определяемый мощностью потребителей электрической энергии, согласно которому производится выбор выключателя. Расчетный ток указан на лицевой панели корпуса выключателя. При протекании тока, значение которого больше номинального (например, при перегрузке), через некоторое время срабатывает устройство выключателя. Оно зависит от того, насколько протекающий ток выше номинального. При токе короткого замыкания, равного или превышающего расчетный ток выключателя, аппарат защиты также срабатывает и отключает электрическую цепь.

В настоящее время корпус автоматического выключателя выполняется из реактопласта, что позволяет выдерживать большие температурные воздействия, не плавиться и не воспламеняться. Ранее корпуса выключателей изготавливались из термопласта и полистирола, предельная температура нагрева которых составляет 60–70 °C.

Устройство автоматического выключателя имеет следующие основные узлы:

• Тепловой расцепитель – реагирует на постепенное увеличение тока в электрической сети больше установленного значения, в основе его устройства лежит биметаллическая пластина. Защищает от токов перегрузки. Расцепитель не реагирует на небольшие и кратковременные увеличения значения силы тока – чем он больше, тем быстрее расцепитель разомкнет электрическую цепь.
• Электромагнитный расцепитель – реагирует на резкое, скачкообразное увеличение тока в сети. Состоит из катушки, сердечника и пружины. Принцип его действия основан на поведении стального сердечника электромагнитной катушки в измененном магнитном поле. Защищает от токов короткого замыкания. Расцепитель является быстродействующим – срабатывание происходит за доли секунды при превышении значения расчетного тока в несколько раз.
• Дугогасящая камера. Назначение камеры – принять, разделить и погасить дугу, возникающую при разрыве контактов выключателя.
• Контактная система. Состоит из неподвижных и подвижных контактов, Обеспечивает одинарный разрыв электрической цепи.

Выключатель может иметь дополнительные конструктивные элементы. Это вспомогательные контакты, устройство для запирания выключателя в положении «отключено», ручной и электромагнитный дистанционный приводы, сигнализация автоматического отключения и т. п. Автоматический выключатель способен защитить одну или несколько фаз сети. По способу размыкания электрической цепи автоматические выключатели делятся на:

• однополюсные;
• однополюсные с нейтралью;
• двухполюсные;
• трехполюсные;
• трехполюсные с нейтралью;
• четырехполюсные.

Принцип работы однополюсного автоматического выключателя следующий. При перегрузке нагревается биметаллическая пластина, которая расширяется и выгибается, тем самым толкает рычаг устройства – тепловой расцепитель, что вызывает размыкание электрической цепи и прекращает электроснабжение после места размыкания. При коротком замыкании происходит скачко­образное увеличение в несколько раз тока, который проходит через электромагнитную катушку однополюсного автоматического выключателя. Изменение магнитного поля вызывает изменение положения стального сердечника катушки так, что рычаг электромагнитного расцепителя срабатывает и происходит размыкание электрической цепи.

Характеристика срабатывания расцепителей автоматических выключателей зависит от типа подключаемой нагрузки. Различают следующие характеристики отключения автоматических выключателей. Выключатели с характеристикой отключения типа А предназначены для защиты электрических сетей большой протяженности. Автоматические выключатели с характеристикой отключения типа В используются преимущественно для осветительных сетей общего назначения, например для освещения коридоров, лестничных площадок в жилых домах. В свою очередь автоматические выключатели с характеристикой отключения типа С служат для коммутаций в осветительных и силовых сетях с умеренными пусковыми токами (освещение коридоров, рабочих мест люминесцентными лампами, работа ручного электроинструмента). Выключатели такого типа можно встретить на производстве при обеспечении защиты электрических сетей мастерских. В сетях с электродвигателями с большими пусковыми токами (подъемные механизмы, компрессорные, вентиляционные установки) предлагается использовать выключатели с характеристикой отключения типа D. Для подключения приемников электрической энергии с индуктивной нагрузкой (электрические печи, сушилки) рекомендуется использовать автоматические выключатели с характеристикой отключения типа К. Для защиты электронных устройств используются автоматические выключатели с характеристикой отключения типа Z.

Разнообразие видов, объединение нескольких функций защиты в одном устройстве, избирательность касательно потребителей электрической энергии и отключения одного или одновременно нескольких участков электрической сети, дополнительные конструктивные элементы для целей безопасности и другие достоинства указывают на то, что автоматические выключатели более приемлемы для защиты электрических сетей и включенных в них приемников электрической энергии, что и объясняется их повсеместной популярностью.

Меры предосторожности

Автоматические, пробковые предохранители в квартирах можно менять самостоятельно. Пробки, расположенные в силовых или осветительных щитках на лестничных площадках, могут менять только специалисты. Такая мера необходима для того, чтобы не установить ошибочно предохранитель с заниженными токовыми значениями. Задержка в отключении предохранителями электрической сети может стать причиной пожара.

Автоматические выключатели часто используются в качестве коммутационных переключений. Частые их включения и отключения, а также непригодность по причине ограниченного срока службы требует их замены. Сегодня целесообразно приобретать аппараты защиты в специализированных магазинах. На рынке велика вероятность покупки некачественной подделки, что чревато возникновением пожара при возможных перегрузках или коротких замыканиях в электрической сети.

По материалам А. А. Пукача, главного специалиста по пожарной безопасности РУП «МБИ»