Як стандартний автомат реагує на електричну аварію?

Функціонування автоматичного вимикача для захисту від аварій

Стандартний автоматичний вимикач — це важливий пристрій безпеки, призначений для переривання електричного струму під час аварій, таких як перевантаження або короткі замикання, що запобігає пошкодженню електричної системи, перегріву дротів та ризику виникнення пожежі. Його захисна дія забезпечує безпеку та надійність контуру.

Захист від коротких замикань

• Що відбувається: Коротке замикання відбувається, коли створюється шлях з низьким опором (наприклад, пряме з'єднання між живим та нейтральним проводниками), що призводить до гострого зростання струму, який значно перевищує рейтинг контуру.

• Реакція вимикача: Вимикач виявляє моментальний піксель струму і практично миттєво (впродовж мілісекунд) перериває потік, щоб:

• Запобігти надмірному нагріванню, що може пошкодити компоненти.

• Знизити ризик виникнення пожежі або електричних дуг.

Захист від перевантаження

• Що відбувається: Перевантаження відбувається, коли загальний струм, споживаний підключенними пристроями (наприклад, кількома побутовими приладами або обладнанням високої потужності), перевищує безпечну пропускну здатність контуру протягом тривалого часу.

• Реакція вимикача:

• Запобігти перегріву проводів та виробленню ізоляції.

• Уникнути потенційного ризику пожежі через тривале перевищення струму.

• Внутрішній тепловий механізм вимикача виявляє тривале перевищення струму.

• При тривалому струмі нагрівальний елемент вимикача нагрівається, що призводить до поступового згинання біметалевої стрічки.

• Коли стрічка достатньо згортається, вимикач триппує, відключаючи контур, щоб:

Як стандартний автоматичний вимикач функціонує під час електричних аварій?

Типовий стандартний автоматичний вимикач не може виявляти земельні аварії або відсутність нейтрального проводника. Замість цього, він забезпечує лише захист від коротких замикань та перевантажень. Саме тому Національний електричний кодекс (NEC) вимагає використання вимикачів типу Ground Fault Circuit Interrupter (GFCI) для забезпечення правильного захисту як пристроїв, так і персоналу.

Нижче наведено приклади контурів, які показують, як стандартний вимикач поводиться у нормальних та аварійних умовах:

Нормальна умова

На нижньому малюнку освітлювальний контур контролюється та захищається 15-амперним вимикачем, підключеним до основної панелі на 120V/240V з напругою 120V.

Оскільки в контурі немає аварій, всі компоненти працюють нормально, і світло горить, як і передбачалось.

Умова короткого замикання / перевантаження

Тепер розглянемо ситуацію, коли відбувається коротке замикання або перевантаження — наприклад, якщо живий провід зіткне з металевим корпусом пристрою (наприклад, патроном лампи). У цьому випадку створюється аварійний струм, який повертається до джерела живлення через земельний провід. Земельний провід з'єднаний з нейтральним проводником на основній панелі, формуючи шлях з низьким опором, що завершує контур.

Завдяки дуже низькому опору земельного проводника, через контур при аварії проходить значний струм (до 600 ампер), що створює сильне перевантаження. Внутрішній механізм вимикача миттєво виявляє цей надлишковий струм і запускає трип-дію. 15-амперний вимикач швидко відключає контур від основного джерела живлення, захищаючи електричний пристрій та персонал від потенційних небезпек, таких як перегрів, дуги або електричний удар.

Виявлення аварій та трипування

Як показано на нижньому малюнку, 15-амперний вимикач миттєво трипує, виявляючи аварійний струм, який перевищує його номінальну пропускну здатність. Ця дія відключає контур від основного джерела живлення, забезпечуючи надійний захист від перевантажень та коротких замикань.

Стандартні вимикачі та земельні аварії

Як вже зазначалося, стандартні автоматичні вимикачі не захищають від земельних аварій — ситуацій, коли електрика неправильно направляється до землі — або умови з порваним нейтральним проводником, обидві з яких становлять значні безпекові ризики. У таких ситуаціях:

• Земельна аварія: Струм відхиляється від призначеного шляху контуру і переходить до землі (наприклад, через людину або дефектний пристрій), створюючи небезпечний ризик електричного удару.

• Порваний нейтральний провід: Порваний нейтральний провід може призводити до невідповідності напруг, що змушує струм шукати альтернативні шляхи (наприклад, через корпус обладнання або земельні проводники), що може призвести до перегріву або електричного удару.

У обох випадках аварійний струм може завершити контур через непризначені шляхи, обходячи механізм захисту від перевантажень та коротких замикань стандартного вимикача. Саме тому для цих специфічних ризиків потрібні спеціалізовані пристрої, такі як Ground Fault Circuit Interrupters (GFCIs) або Arc Fault Circuit Interrupters (AFCIs).

Це може призвести до того, що струм буде проходити через непризначені шляхи, включаючи нейтральні та земельні провідники. Крім того, будь-які відкриті металеві компоненти в контурі можуть стати зарядженими, потенційно несучи небезпечні напруги 72V або 120V — що створює серйозний ризик електричного удару або пожежі.

Для вирішення цієї проблеми слід використовувати вимикач GFCI замість стандартного вимикача, щоб забезпечити безпеку при земельних аваріях.