Обов 'язковим елементом будь-якої електромережі є спеціальний пристрій захисту - автомат електричний. Хоча на загальну працездатність його наявність або відсутність ніяк не впливає і при необхідності він може бути легко "викинутий" з ланцюга, так чинити не рекомендується.
Комутація
Щоб пояснити "на пальцях", що таке автомат електричний, можна навести як приклад всім знайомий вимикач світла, який є в кожному будинку, в кожній кімнаті. Та сама клавіша, натискаючи на яку можна керувати роботою світильників. Це називається терміном "комутація" або, якщо говорити зрозумілим електромонтерам мовою, розбиранням і складанням електричної схеми. Під зовнішнім пластмасовим корпусом знаходиться виконавчий механізм - металевий язичок, який при включенні стикається з двома точками-контактами, служачи своєрідним містком, по якому може протікати струм. Відповідно, при вимкненні цей ланцюжок розривається. Це і є комутація стосовно електротехніки. Режим роботи в даному випадку вибирає людина, а пристрій не має можливості самостійно його змінювати. Якби можна було наділити вимикач світла такою додатковою функцією, то він став би називатися автоматичним (або "автоматом"). Зрозуміло, нічого спільного з військовою областю в даному випадку термін не має. Автомат електричний якраз і є саме таким приладом.
Конструкція
Звичайно ж, зовні автомат електричний мало схожий з усім відомим вимикачем світла. Існує величезна кількість модифікацій, але найбільш поширене класичне рішення. Це пластмасовий корпус, на передній панелі якого розміщений важіль, кнопка або язичок з діелектричного матеріалу. На верхній стороні встановлені висновки, до яких приєднуються провідники, що нормально знаходяться під напругою. З нижнього боку є така ж кількість виходів, від яких лінії йдуть далі. Використовуючи вищезгаданий важіль (наприклад, тип АЕ), можна подавати напругу на лінію, що йде від автомата, або знеструмлювати її. Не менш поширений тип АП, в якому замість важеля є дві кнопки, призначені для включення і відключення. При натисканні на першу всередині апарату створюються ті самі містки для проходження струму, натиснувши ж на другу, їх можна "розірвати".
Крім зовнішніх особливостей, існують і внутрішні. Найбільш значуще з них - це число комутованих ланцюгів. Так, автомат електричний однофазний призначений для комутації всього однієї лінії (фази). Так само, як і найпростіший домашній вимикач світла. А ось всередині трифазних моделей виконавчий механізм здатний замикати і розмикати не одну, а відразу три лінії одночасно.
Коротке замикання
Те, що даний прилад призначений для комутації, ми вже вказали. Однак термін "автомат" означає, що він має здатність розривати ланцюг, підключений до його виходів, без участі людини, тим самим виконуючи захисну функцію. Щоб зрозуміти, як це відбувається, найпростіше скористатися пояснювальним прикладом. До лампи розжарювання протягнуто два дроти, один з яких йде через автомат електричний однофазний. Коли він включений, через його внутрішній механізм проходить струм, далі протікаючи по провіднику до лампочки. Але ось через зовнішній вплив пошкоджується корпус світильника і всередині нього замикаються два дроти - підводиться від автомата (фаза) і йде від лампи до нульової клеми. Тобто виникає коротке замикання, при якому опір мінімальний. Воно характеризується зростанням струму, обмеженого лише потужністю джерела живлення, властивостями провідників і особливістю несправності. Зазвичай це досить високі значення, які викликають нагрів проводів, пошкодження ізоляції і вигоряння контактних майданчиків. Не будь в ланцюгу автоматичного вимикача, могла б виникнути пожежа або згодом знадобилося проведення ремонтних робіт. А при його наявності відбувається непрямий замір значення протікаючого струму і - у разі перевищення допустимої величини - відключення ланцюга.
Перевищення потужності
Крім запобігання наслідків короткого замикання, електричні автомати захисту реалізують ще одну функцію - оберігають не тільки захищену лінію пошкодження внаслідок температурного впливу струму, а й живлені електричні механізми. Знову ж таки, вдамося до прикладу. Уявімо, що через автоматичний вимикач до електромережі підключено двигун, що приводить у рух будь-який виконавчий механізм. В нормальних умовах споживаний приводом струм знаходиться в розрахункових межах. Але якщо з будь-якої причини виконавчий механізм починає погано працювати (додана вага, поломка підшипників), то струм зростає. Щоправда, на відміну від короткого замикання, не миттєво, а поступово. Продовжуючи експлуатацію в такому режимі, можна викликати вигорання обмоток в електродвигуні через перевантаження. А ось автоматичний вимикач зареєструє збільшене споживання струму і розірве ланцюг. Варто визнати, що з цим завданням все ж краще справляється зовнішнє теплове реле.
Як працює автомат електричний. Характеристики
З усього вищесказаного випливає, що в більшості автоматів встановлено два типи захистів - від короткого замикання і від перевантаження. Перша називається електромагнітною, а друга - тепловою. Реалізовані вони досить просто. Кожен внутрішній струмопровідний місток (про них ми згадували на початку статті) конструктивно об 'єднаний з котушкою і металевим рухомим сердечником. Поки значення протікаючого струму менше допустимого даною моделлю автомата, серцевик залишається нерухомим. Але варто струму перевищити поріг - і впливу магнітного поля котушки стає достатньо, щоб втягнути його. Зміщуючись, сердечник натискає на "собачку", і система пружин відкидає контакти, перериваючи шлях струму.
Тепловий захист реалізовано інакше. Струм, протікаючи по "містках", нагріває спеціальну пластину з біметалу. Її властивості такі, що після досягнення певної температури відбувається фізичне вигинання, яке саме зникає в міру остування. Таким чином, якщо значення струму вище допустимого, то пластина все більше нагрівається і зрештою згинається, впливаючи на систему відкидаючих пружин.
Основними характеристиками автоматичних вимикачів є:
- номінальний струм;
- значення спрацювання електромагнітного захисту;
- струмове значення теплової статутки;
- наявність або відсутність додаткових слаботочних контактів;
- число полюсів (фаз);
- кліматичне виконання згідно з ДСТУ.