Как работи автоматичен прекъсвач (MCB)

Вътрешните компоненти

Стандартен MCB съдържа пет функционални системи, които работят заедно:

• Клемите — винтове или скоби за закрепване на проводниците
• Биметалната пластина — два заварени метала (обикновено мед и стомана) с различни коефициенти на разширение, която се огъва при нагряване
• Електромагнитната бобина — навивка, през която тече токът на веригата, с подвижно ядро
• Изключващият механизъм — пружинен лост, който задържа или освобождава контактите
• Дъгогасителната камера — решетка от стоманени пластини, която раздробява и охлажда електрическата дъга при отваряне на контактите

1. Термична защита — претоварване

Когато токът надвиши номиналната стойност In, надписана на MCB, биметалната пластина започва да се нагрява. Тъй като двата метала се разширяват различно, пластината постепенно се огъва. При достатъчно огъване освобождава изключващия лост и контактите се отварят.

Термичният механизъм има времева характеристика, обратно пропорционална на претоварването: при 1,5×In може да отнеме няколко минути, при 5×In няколко секунди. Стандартът IEC 60898-1 изисква MCB да не се изключва за по-малко от 1 час при 1,13×In (ток на задържане), но трябва да се изключи за по-малко от 1 час при 1,45×In.

2. Магнитна защита — късо съединение

При късо съединение токът рязко нараства до стойности десетки или стотици пъти над In. Електромагнитната бобина мигновено създава силно магнитно поле, което привлича подвижното ядро. То действа директно върху изключващия механизъм, отваряйки контактите за по-малко от 10 милисекунди.

Прагът на магнитния ток на изключване зависи от характеристиката (характеристика на изключване) на MCB:

3. Дъгогасителната камера

Когато контакт под напрежение се отвори, между двата контакта се образува електрическа дъга — стълб от йонизирана плазма с температура хиляди градуси по Целзий. Ако дъгата не се угаси бързо, контактите се стопяват и MCB става неизползваем или дори опасен.

Дъгогасителната камера съдържа решетка от тънки стоманени пластини, които:

• раздробяват дългата дъга на серия от къси дъги
• бързо охлаждат плазмата, намалявайки нейната проводимост
• принуждават дейонизация на газа между контактите

Всичко това става в рамките на няколко милисекунди. Горещият газ се отвежда през вентилационни отвори в корпуса на MCB — затова електрическите табла изискват вентилация и не се уплътняват напълно.

4. Изключвателна способност (Icu)

Изключвателната способност (Icu) е максималният ток на късо съединение, който MCB може да прекъсне, без да се разруши. Изразява се в kA и трябва да е по-голяма от очаквания ток на късо съединение на мястото на монтаж.

Какво НЕ прави един MCB

MCB не открива токовете на утечка към земя (остатъчни токове). Ако човек докосне фазовия проводник и токът премине през човешкото тяло към земя, MCB няма да се изключи (токът през веригата е почти същият — разликата е твърде малка, за да задейства термичния или магнитния механизъм при смъртоносните остатъчни стойности от няколко милиампера). Това е задача на RCCB или RCBO.

Референтен стандарт

Референтният стандарт за битовите MCB е IEC 60898-1 (SR EN 60898-1 в Румъния), който дефинира характеристиките B/C/D, минималната изключвателна способност (1,5 kA стандартна, 6 kA повишена) и времената на изключване при претоварване и късо съединение.

Нормативът I7-2011 се позовава на MCB в контекста на защитата от свръхтокове (Гл. 4.3) и на селективността на защитите (Чл. 4.3.7.1): каскадно свързаните MCB трябва да са координирани така, че при повреда да се изключи най-близкият до повредата, а не този на входа.