Двухполюсный или однополюсный автомат?

При сборке распределительного щитка для трехфазной сети используются 3-х полюсные автоматические выключатели. При возникновении перегрузки сети или при коротком замыкании такой автомат расцепит сразу три фазы.

Сколько полюсов бывает

Однополюсный, двухполюсный, трехполюсный и четерехполюсные автоматы

В распределительном щитке квартиры или дома наиболее часто используются однополюсные автоматические выключатели. Их задача расцепить фазный проводник, тем самым прервав подачу электричества на контур. Дифференциальные автоматические выключатели и УЗО отключают одновременно и фазу и рабочий ноль, т.к. их срабатывание может быть связано с нарушением целостности проводки. Вводной автомат в таком щитке всегда должен быть двухполюсный.

Трехфазный ток используется предприятиями для питания мощных агрегатов, требующих напряжения в 380 вольт. Иногда четырехжильный кабель (три фазы и рабочий ноль) подводится к жилому дому или офису. В связи с тем, что в этих помещениях не используется оборудование, рассчитанное на такое напряжение, в распределительном щитке три фазы разделяются и получается напряжение 220 между каждой фазой и рабочим нулем.

Для таких щитков используют 3-х полюсные и четырехполюсные автоматические выключатели. Срабатывают они при превышении номинальной нагрузки по любому из трех проводов и отключают их все одновременно, а в случае с четырехполюсным – дополнительно отключается рабочий ноль.

Зачем использовать два и четыре полюса

Вводной автоматический выключатель обязательно должен полностью отключать все фазы и рабочий ноль, т.к. один из проводов вводного кабеля может давать утечку на ноль и если его не отключить, используя однополюсный или 3-х полюсный автоматический выключатель, есть вероятность поражения током.

Утечка при 3-х полюсном автоматическом выключателе

На рисунке видно, что в таком случае весь рабочий ноль в сети оказывается под напряжением. Если использовать вводной автомат, отключающий фазу и ноль, этого можно избежать, следовательно использование четырехполюсного и двухполюсного автоматических выключателей для трехфазных и однофазных электросетей более безопасно.

Сферы использования прибора

Мы рассмотрели разновидности двухполюсников. Но как их применяют на практике? Как и у любого другого прибора, у автоматических выключателей есть определенные сферы применения. Первый и наиболее распространенный способ использования двухполюсных автоматов в настоящее время – в качестве вводного аппарата защиты. Широкое применение они получили после того, как появилась необходимость отключать не только один нулевой провод, но еще и фазу. Разумеется, основным преимуществом такого типа использования прибора стала высокая мера электрозащиты при ведении ремонтных работ, к примеру.

Однако существуют и некоторые минусы, которые возникают вследствие использования именно двухполюсников. Во-первых, они стоят дороже, а во-вторых, они занимают больше места в щитовой. Стоит отметить, что именно габариты очень часто не дают использовать двухполюсник в малых щитовых. Для решения этой проблемы были изобретены современные аппараты защиты, которые выполняют те же функции, но при этом занимают лишь один модуль. Некоторые относят к недостаткам то, что для питания таких приборов необходимо использовать проволочные перемычки. Тем не менее двухполюсные выключатели надежно защищают цепь от сверхтока, поэтому к их установке нужно подойти со всей серьезностью.

Вопрос 5

В ГОСТ Р 50571.7-94 п. 465.1.5 сказано, что устройства управления, обеспечивающие переключение питания с одного источника питания на другой, должны воздействовать на все проводники, находящиеся под напряжением. При этом должна быть исключена возможность включения источников на параллельную работу в случае, если установка специально не рассчитана на такой режим работы. В этом случае не следует отключать нулевой рабочий проводник, совмещенный с защитным, или защитный проводник в четырехпроводной системе. Означает ли это, что в TN-S системе питания в ящике АВР пускатель должен отключать фазные и нулевой рабочий проводники?

Ответ

Александр Шалыгин, Валерий Шейн, АК «Росэлектромонтаж»

В системе TN отключать PEN-проводник или PE-проводник не допускается. Что касается N-проводника, то его отключение, как правило, не требуется. Отключение N-проводника в системе TN-S требуется:

• во-первых, если его сечение меньше сечения фазных проводников, и защита фазных проводников от сверхтоков не обеспечивает одновременно защиту N-проводника;
• во-вторых, если на вводе с АВР установлена дифференциальная защита. Неразрывность N-проводника в этом случае приводит к перераспределению токов нулевой последовательности от разных источников и, как следствие, неопределенность работы дифференциальной защиты.

Отключение N-проводника требуется также для ряда специальных установок с целью повышения уровня безопасности. Например, в соответствии с требованиями главы 7.1 ПУЭ в однофазных сетях необходима установка двухполюсных выключателей. В однофазных нефазированных групповых сетях (розеточные сети) при использовании фазированных электроприборов класса защиты I ряд стандартов также требует двухполюсной коммутации. При переключении на резервный источник (ДЭС) при использовании четырехпроводной сети данное мероприятие бессмысленно, так как между РЕ и N шиной вводного устройства установлена перемычка. При необходимости полного отделения ДЭС, линия от источника должна выполняться пятипроводной.

Ответ

Основное отличие двухполюсных дифференциальных автоматов от однополюсных заключается в том, что первые ведут наблюдение за параметрами двух линий и при значительном превышении граничных показателей отключает каждой из них. Вторые же, как это понятно из названия, позволяют защитить только одну линию.

Сделать полноценную замену 2-полюсного дифавтомата двумя 1-полюсными не удастся. Всё дело в том, что сдвоенное устройство имеет не только общий рычаг включения. Его блокировочный механизм устроен таким образом, что при возникновении неполадок в одной линии будет отключена и вторая.

Если же вы установите два однополюсника, то в случае проблемы на линии сработает только одно устройство защиты. При этом ток в неисправной цепи не исчезнет – он будет течь через второй дифавтомат и включенный электроприбор, а это чревато серьезными проблемами – вплоть до возгорания.

Настойчиво рекомендуем вам устанавливать вводной автомат двухполюсного типа. Что же касается устройств защиты отдельных контуров, которые будут стоять после него, то можно использовать и те, и другие.

• Виктор Каплоухий

Благодаря разносторонним увлечениям пишу на разные темы, но самые любимые — техника, технологии и строительство. Возможно потому, что знаю множество нюансов в этих областях не только теоретически, вследствие учебы в техническом университете и аспирантуре, но и с практической стороны, так как стараюсь все делать своими руками.

Другие различия

Дифавтоматы различаются и по климатическому исполнению. На передней панели устройства внутри изображения снежинки указывается нижняя рабочая температура. Приборы подразделяются и по номинальной частоте контролируемой сети. Разновидности дифавтоматов на этом не заканчиваются.

Ко всему прочему дифференциальный автомат подразделяется на два вида: электронный и электромеханический. Первые компактнее, но имеют один недостаток, при отсутствии питающего напряжения на электронной плате они не работают. Это может произойти при обрыве нулевого провода.

В этот момент происходит перераспределение токов и необходимо срочно отключить электросеть, но электронный дифавтомат не поможет. Здесь справятся только второй (электромеханический) тип устройства, который не нуждается в дополнительном питании, чем отличается от первых, ему достаточно токов утечки.

Чисто внешне приборы отличить очень трудно. Самый простой способ использовать батарейку типа «Крона». При подключении к устройству в обход дифференциального трансформатора, электромеханический дифавтомат должен сработать, а электронный нет.

Автоматы серии ВА

Отечественные автоматы выпускаются серий АЕ и ВА. Первый тип является устаревшим, и его применяют редко. У него низкая прочность корпуса, отсутствие соединения с DIN-рейкой. Для бытового применения лучше подходят изделия серии ВА, рассчитанные на токи до 63 А, характеристики B, C, D и отключающую способность 4,5 кА.

Отечественный трехполюсной выключатель автоматический ВА вполне отвечает современным требованиям, имея при этом цену значительно ниже импортных моделей.

Если верить многочисленным отзывам, импортные модели при столь высоких ценах должны быть идеальными. Но они дают осечки, хотя и реже отечественных моделей.

Общие свойства выключателей

Вне зависимости сколько полюсов в выключателе выполняют они одну задачу — защищают электросеть от коротких замыканий в аварийной ситуации. Даже конструктивно объединенные в одной коробке 2 аппарата, работают по одинаковому принципу.

Разрыв цепи происходит при превышении нормы номинального тока. Отключение питания возможно, если цепь перегружена или возникла угроза короткого замыкания. Сразу приводится тепловым распределителем в движение контакт, который блокирует поступление тока. Устройства сменили плавкие предохранители при этом остались компактными, ими легко управлять, но по надежности значительно превосходят своего устаревшего аналога.

По каким параметрам выбирается вводное устройство?

Выбор вводного автомата производится с учетом ряда характеристик. Их необходимо знать, чтобы правильно подобрать ВА для конкретной электросети:

Максимальный ток КЗ. Если вы подбираете аппарат для дачи или сельского дома, в большинстве случаев будет достаточно отключающей способности 4,5 МА. Для обычной городской квартиры подойдет устройство на 6 МА. Если же неподалеку от вашего автомата расположена подстанция, следует устанавливать автомат на 10 МА.

• Рабочий ток. Как его рассчитать – мы рассказали выше. С учетом полученного значения выбирается номинальный ток ВА.
• Времятоковая характеристика. Наиболее распространены приборы класса B, C и D. Автоматы типа B устанавливают, если в цепь не включены устройства высокой мощности. Если в сеть периодически включаются среднемощные приборы (например, сварочный аппарат), на ввод устанавливается устройство класса C. Если используется оборудование высокой мощности, вводный прибор должен относиться к типу D.

Установка и схема подключения однополюсных автоматов

В современном жилье электрическая проводка может состоять из нескольких групп, защищаемых отдельным автоматическим выключателем. Во многих случаях совместно . Они соединяются с линиями стиральных машин, бойлеров и другого оборудования повышенной мощности.

Подключение защитных приборов осуществляется по простой схеме. В первую очередь подготавливается место установки в щитке. Приобретается DIN-рейка и устанавливается внутри. Затем, на ней закрепляется автомат. Следует помнить, что не рекомендуется замена одного двухполюсного устройства двумя однополюсными приборами. Это может вызвать сбой в работе системы и даже возгорание проводки. Установленный автомат закрепляется с помощью специальных винтовых зажимов.

После установки выполняется подключение питающего провода к верхней клемме. Нижняя клемма подключается к соответствующей защищаемой части электрической проводки. Сжатие проводов в клеммах должно обеспечивать надежный контакт, однако, сильно пережимать жилу нельзя, иначе она быстро отломится. В некоторых случаях однополюсный автоматический выключатель устанавливается с помощью специального расцепителя, позволяющего снять прибор одним нажатием на установочную кнопку.

Время-токовые характеристики

При неравномерном потреблении мощности, вызванным изменением нагрузки и включением или отключением устройств цепей, могут возникать ложные срабатывания защитных устройств из-за превышения номинальных токов. Для снижения вероятности их срабатывания применяют автоматы с заданными время-токовыми характеристиками (ВТХ). Параметр показывает время отсечки при определенном отношении силы тока к номинальному значению. ВТХ бывают следующие.

1. B — электромагнитный расцепитель срабатывает через 0,015 сек при трехкратном росте тока по отношению к номиналу.
2. C — самая распространенная характеристика, когда защита срабатывает при увеличении номинала в 5 раз. Автоматы подходят для освещения и бытовых приборов с умеренными пусковыми токами.
3. D — автоматы предназначены для больших например, при включении электрического котла, электродвигателей и других трехфазных устройств. Применяются в основном в промышленности.

Характеристика прибора

Конструкция двухполюсного устройства сделана с учетом осуществления наблюдения и сравнения функционирования двух электрических цепей. Устанавливаются они обычно в единую электрическую линию для контроля за двумя ее участками. Выпускается 2 типа этих приборов:

1. С блокировкой одного полюса и стандартным подключением нулевого провода.
2. С защитой обеих линий и одновременной их коммутацией.

Первый вид устанавливается на вводе в электрическую магистраль, и он осуществляет управление функционированием фазного и нулевого проводников. Кроме того, с этим прибором возможно применение заземляющего провода. Второй тип работает в схемах одной цепи и управляет работой двух участков, находящихся под разными токовыми нагрузками.

Минусы двухполюсных автоматических выключателей

Любое устройство имеет слабые стороны, и многополюсные устройства защиты сети – не исключение. Хотя отрицательных свойств у двухполюсников мало, все же перечислим их:

• При одновременном замыкании двух линий происходит пробой кабеля электрическим током.

• Тепловой расцепитель изредка выходит из строя, в результате чего отключается питание сети, даже когда она находится в нормальном состоянии.
• В результате аварии может произойти поломка АВ по одной из линий, из-за чего включить питание будет невозможно даже после устранения неполадок.
• Многополюсные устройства обладают более высокой чувствительностью к механическим повреждениям в сравнении с одинарными выключателями.

Несмотря на перечисленные недостатки, защитные устройства, обеспечивающие контроль над двумя линиями, распространены и пользуются большой популярностью. Именно они позволяют обезопасить общую сеть при возникновении неполадок в линии, к которой подключены мощные бытовые приборы.

Меры безопасности при установке двухполюсных автоматов

Правила техники электробезопасности при монтаже защитных устройств на два полюса в целом не отличаются от общих мер при установке других электрических аппаратов. Они таковы:

• Монтаж должен производиться двумя людьми, чтобы в случае поражения током одного из мастеров второй смог своевременно оказать пострадавшему помощь.

• Для защиты от поражения электротоком необходимо пользоваться диэлектрическими ковриками и защитными перчатками.
• Перед тем, как начинать любую работу с электросетями, необходимо получить специальное разрешение.

В этой статье мы рассказали о двухполюсных автоматических выключателях, особенностях их работы и преимуществах, а также немногочисленных минусах, свойственных им. Подводя итоги, следует отметить, что многополюсные автоматы обеспечивают надежную защиту электрических сетей с двумя контурами, особенно когда к ним подключены приборы, значительно отличающиеся по мощности.

Монтажные тонкости выключателей

Для всех электрических приборов подобного исполнения определён порядок внедрения в состав электрической схемы.

Монтаж автоматических выключателей – на первый взгляд процедура технически несложная. Однако если учитывать в точности все существующие правила инсталляции, монтажный процесс автоматов можно сравнить с работой по созданию компьютерного программного обеспечения

Установленным порядком, в частности, предполагаются следующие действия монтажников, прежде чем двухполюсные и трехполюсные выключатели будут установлены:

• прибор должен соответствовать исполнению под текущую схему;
• корпус автомата не имеет деформаций и повреждений;
• рычаг включения/отключения чётко срабатывает в режиме ручной активации.

Основание, на которое предполагается инсталляция устройства, необходимо проверить на ровность поверхности. Не допускается монтаж на основания, где за счёт неровной поверхности после крепления корпус автомата подвергается напряжениям изгиба.

Соединение с проводниками сети

Присоединение медных проводников, имеющих сечение 16 – 25 мм2, выполняют через кабельные наконечники (ГОСТ 9688-82). Если необходимо сделать соединение проводниками из меди сечением 4 – 16 мм2, используются кабельные наконечники иного типа (ГОСТ 7386-80).

Применительно к соединениям алюминиевых проводов, используются концевые элементы по аналогии ТАМ-7, соответствующие параметрам ГОСТ 9581-80.

Наконечники проводников, подводимых на контактные зажимы автоматов. Зачастую этот момент игнорируется, проводники попросту скручивают и в таком состоянии подключают к устройству. По сути, такой подход уже считается нарушением. Исключение составляют провода сечением менее 4 мм

Сетевое проводники, подводящие напряжение от источника питания, подключают к верхней группе неподвижных контактов автоматических выключателей. Подводить и подключать проводники необходимо так, чтобы они не создавали усилия на зажимах автомата.

Наконечники следует затягивать контактными зажимами плотно, но без критичных усилий, способных привести к срыву резьбы. Заделке проводников в кабельных наконечниках следует уделять высокое внимание. Обязательно использовать изоляционные трубки, ленту в качестве защитной оболочки.

Нюансы расстановки и крепежа

Когда выполняют монтаж нескольких единиц оборудования, требуется соблюдать правила расстановки приборов относительно друг друга. Так, расстояние между близко расположенными приборами следует выдерживать не менее 5 мм.

Установка выключателей в группу. Выглядит вполне красиво и аккуратно. Между тем, в данном случае монтажный процесс выполняется с ошибками. Согласно нормативам, при монтаже в группе расстояние между стенками рядом расположенных приборов должно составлять не менее 5 мм

Минимальные расстояния от металлических частей распределительных устройств: сверху 30 – 50 мм, сбоку 5 – 10 мм, в зависимости от величины подведённого напряжения.

Если на монтаже применяются приборы, конструктивно сделанные в дополнительной оболочке, все монтажные манипуляции с ними производятся при снятой крышке оболочки. Установку крышки выполняют с учётом правильного вхождения поводка приводного механизма. Крепление крышки винтами исполняют равномерно.

По завершении монтажа автоматы обязательно проверяются на чёткость момента включения/отключения.

Монтажные схемы и правила подключения выключателя подробно описаны в этой статье.

Техническое обслуживание в период эксплуатации

Нормальные условия действия двухполюсных и трехполюсных автоматических выключателей позволяют выделять время на технический осмотр приборов не чаще одной профилактики за три года работы. Этот факт лишний раз подтверждает высокое качество исполнения практически любых автоматов.

Техническое обслуживание приборов. Эта процедура предусматривает тестирование целостности устройств и надёжности контактных групп. В рамках техобслуживания выполняется чистка приборов и мест их размещения. Проверяется качество работы автоматических механизмов

Между тем, согласно инструкций, технический осмотр обязательно выполняется, если автоматический выключатель срабатывал по причине тока короткого замыкания.

Для любой причины, будь то срабатывание устройства в условиях аварийной ситуации или техобслуживание по графику, технический осмотр устройств выключает в себя:

• диагностирование механизма включения/отключения в ручном режиме без нагрузки;
• проверку затяжки винтов основных и свободных контактов;
• надёжность крепежа прибора к основанию;
• очистку от загрязнений и посторонних предметов;
• имитацию отключения методом механического воздействия на чувствительный элемент;
• проверку работоспособности в рабочем режиме.

Практика пользования электрическими сетями отмечает обращение с приборами разных производителей, включая отечественных и зарубежных.

Большая часть всех эксплуатируемых устройств автоматической защиты характеризуется безупречной работой в плане качества.

Принцип действия основных элементов

К основным элементам автоматического выключателя относятся: тепловое расцепляющее устройство, механизм электромагнитной защиты. При возникновении короткого замыкания сила тока в электрической цепи возрастает в несколько раз.

Такая ситуация может привести к выходу из строя проводов и бытовой аппаратуры. В конструкцию электромагнитной защиты входят:

• катушка;
• сердечник (соленоид);
• пружина;
• подвижные контакты.

Пружина, внутри которой находится соленоид, последовательно соединяет тепловой расцепитель с подвижными контактами. Сила рабочего тока для срабатывания магнитного механизма слишком мала.

Когда возникают сверхтоки, то катушка втягивает сердечник, сжимает пружину, и контакты размыкаются. В обычном состоянии под воздействием пружины контакты опять соединяются. Тепловой расцепитель состоит из биметаллической пластины, рычага и контактов.

Такое устройство срабатывает несколько медленнее, чем электромагнитное. Это связано с тем, что на нагрев биметаллической пластины уходит некоторое время. Отличается он еще тем, что не реагирует на кратковременное повышение тока.

Популярные модели

Перед выбором нужного автомата следует обратить внимание на технические характеристики прибора. Кроме того, на корпус наносится маркировка латинскими буквами, которая обозначает время срабатывания выключателя. Наиболее популярными считаются:

• 2П 10А DEKraft ВА-101 — двухполюсный автоматический выключатель, выдерживающий повышение тока до 10 тыс. ампер. Прибор обладает монолитной лицевой панелью и отличается легким монтажом.
• АВВ Е214−25−202 — применяется в электрических сетях с напряжением от 24 до 250 В. Обладает отключающей способностью при токе короткого замыкания до 3 тыс. ампер. Аппарат производит шведско-швейцарская компания ABB.
• TDM BA47−63 2P 32A — модульный автоматический выключатель от российских производителей. Номинальный рабочий ток — 32 А, диапазон напряжения — от 230 до 400 В. Контакты с насечками предотвращают провода от перегрева. Прибор устанавливается как в вертикальном, так и горизонтальном положении. Питающие провода подключаются к верхним или нижним клеммам.

Наиболее надежными считаются автоматы, выпускаемые фирмой ABB и французской компанией Legrand.

Достоинства и недостатки

Двухполюсные автоматы обеспечивают контроль линий при однофазном питании, а также защиту оборудования, работающего в трехфазных цепях.

К достоинствам этих устройств можно отнести:

• надёжную защиту домов, офисов и производственных помещений от сетевых перенапряжений;
• возможность контроля мощности отдельных электроприборов и установок;
• лёгкость монтажа и обслуживания. Двухполюсные АВ идеально подходят для выполнения разветвлений и структурирования проводки в электроснабжении помещений.

Конечно, главное преимущество в том, что двухполюсный автомат одновременно обесточивает два проводника, не зависимо от того, в котором из них произошла авария. Это гарантирует полное отсутствие напряжения в защитных проводниках.

Из недостатков можно отметить:

• существование вероятности пробоя кабеля при одновременном включении двух нагруженных линий;
• в редких случаях, при выходе из строя теплового расцепителя, возможно произвольное отключение питания даже в режиме номинальных напряжений;
• необходимость подбора двухполюсных автоматов в соответствии с расчётными параметрами сети. Если чувствительность выключателя будет завышена – он без веских причин будет часто срабатывать, а при заниженном показателе скорости реакции на нестандартную ситуацию, автомат не заметит перегрузки сети.

Благодаря уникальным преимуществам применение двухполюсных выключателей оправдано даже с учётом существующих вероятностей проявления указанных недостатков.

Как подключить двухполюсный автомат

Для однофазной сети применение двухполюсных автоматов предпочтительней однополюсных. Причина проста – при появлении напряжения на нулевом проводе одним движением флажка полностью разрывается цепь, сохраняя как линию, так и подключенные к ней электроприборы. Корпусное исполнение двухполюсного выключателя позволяет осуществить монтаж на стандартную DIN-рейку.

При этом нужно учитывать, что ширина такого автомата больше, как правило в два раза, однополюсного автомата. Верхняя контактная пара предназначена для подключения фазного и нулевого проводов.

Строгих правил по расположению фазного и нулевого проводов не существует, но в случае подключения ряда двухполюсных автоматов необходимо придерживаться одинаковой тактики.

Выбрав, например левый контакт для фазного провода, все остальные автоматы необходимо подключать также. Левый контакт — фазный, правый – нулевой.

Зачищенные провода фиксируются в контактах при помощи винтовых зажимов. При этом не должно быть оголенных участков провода. Не стоит забывать, что от фазного до нулевого провода очень небольшое расстояние и существует вероятность короткого замыкания при отсутствии изоляции.

Схема 3-х полюсного автоматического выключателя

Каждый 3-х полюсный автомат – это три однополюсных, которые срабатывают одновременно. На каждую клемму 3-х полюсного автоматического выключателя подключается одна фаза.

Схема 3-х полюсного автоматического выключателя

Как видно из схемы, на каждый контур приходится отдельный электромагнитный и тепловой расцепители, а в корпусе 3-х полюсного автомата предусмотрены отдельные дугогасители.

3-х полюсный автоматический выключатель разрешается использовать и в однофазной электросети. В этом случае на две клеммы выключателя подключаются фазный и нулевой провода, а третья клемма остается пустой (сигнальной).

Стоимость

3-х полюсные автоматические выключатели, в зависимости от производителя, отличаются и по цене. В таблице ниже вы можете сравнить стоимость таких электроустановочных изделий самых популярных в РФ марок: IEK, Legrand, Schnider Electriс и ABB:

Таблица стоимости 3-х полюсных автоматических выключателей лидеров на рынке РФ

Видео о полюсности выключателей и способах подключения

Ролик будет полезен новичкам, желающим разобраться в вопросах отличия и функциональности однополюсных, двухполюсных, 3-х полюсных и 4-х полюсных автоматических выключателей. Как правильно их подключать и в каких случаях следует использовать тот или иной автомат.