На автомобилях может устанавливаться оборудование с высоким энергопотреблением — аудиосистемы, обогревательные устройства и т.д. Защита таких устройств ложится на плечи автоматов-прерывателей — все об этих приборах, их типах, конструкции и работе, а также об их подборе и применении читайте в статье.
Что такое автомат-прерыватель?
Автомат-прерыватель (предохранитель-автомат, автоматический предохранитель, автомат питания) — устройство коммутации и защиты, предназначенное для подключения и ручного и/или автоматического (аварийного) обесточивания цепей питания сильноточного дополнительного оборудования с напряжением питания до 48 вольт.
На автомат-прерыватель возложено несколько функций:
- Коммутация цепей питания — ручное включение и выключение сильноточного оборудования;
- Автоматические обесточивание оборудования при чрезмерном потреблении тока;
- Аварийное автоматические обесточивание оборудования в случае короткого замыкания в цепях питания — выполнение функции многоразового предохранителя;
- В некоторых типах автоматов — индикация подключения оборудования к источнику питания.
Автомат питания используется на транспортных средствах в качестве коммутационного устройства и предохранителя для защиты оборудования, в цепях питания которого действуют высокие токи — до 50-200 и более ампер. К такому оборудованию относятся, в первую очередь, аудиосистемы, усилители которых развивают мощность вплоть до 3500-3600 Вт. Также автоматические предохранители применяются для подключения нагревательных/отопительных приборов и специальной аппаратуры.
Автоматические предохранители играют ключевую роль в защите и нормальной работе сильноточного оборудования (которое, как правило, имеет высокую стоимость), поэтому к их выбору следует подходить ответственно. А чтобы сделать правильную покупку, необходимо разобраться в типах, конструкции и особенностях данных устройств.
Конструкция и принцип работы автоматов-прерывателей
Конструкция теплового расцепителя
Все автомобильные автоматические предохранители имеют принципиально одинаковое устройство. Основу автомата составляет расцепитель, связанный с контактной системой и приводным устройством. Расцепитель соединен с клеммами, которые включаются в цепь питания защищаемого оборудования, обеспечивая их соединение и разъединение в зависимости от режима работы.
В большинстве автоматов используются тепловые расцепители. Его главная деталь — плоская биметаллическая пластина, жестко связанная с одной из клемм автомата (как правило — с выводной). На свободной стороне пластины расположен рычаг отключения автомата, связанный с кнопкой на корпусе устройства. Здесь же, но под пластиной, установлен контакт, связанный со второй клеммой автомата, над этим контактом на пластине расположена контактная площадка. Между контактами может проходить диэлектрическая пластинка, установленная на поворотной оси с рычажком. Вся эта конструкция заключена в пластиковый корпус, на переднюю панель которого выведена кнопка отключения и рычажок включения устройства.
Работает расцепитель следующим образом. В выключенном состоянии диэлектрическая пластинка на поворотной оси расположена между контактом и контактной площадкой биметаллической пластины — цепь разомкнута, оборудование обесточено. Для включения рычажок поворачивается в положение «On» (выполняется «взведение» автомата) и диэлектрическая пластинка выходит из зазора между контактами. За счет своей упругости биметаллическая пластина отгибается и контактной площадкой опирается на контакт входной клеммы — цепь замыкается, на оборудование подается напряжение питания. Для ручного выключения нужно нажать на кнопку — связанный с ней рычаг поднимет биметаллическую пластину, разъединив контакты, цепь разорвется и оборудование будет обесточено. Одновременно с этим связанная с рычагом или самой биметаллической пластиной пружина повернет ось рычажка — диэлектрическая пластинка войдет в зазор между контактами, предотвратив их замыкание. После снятия усилия с кнопки автомат-прерыватель останется разомкнутым.
Автоматическое отключение теплового расцепителя выполняется за счет нагревания биметаллической пластины. В случае повышения силы тока в цепи питания (вследствие превышения безопасной мощности или при коротком замыкании) биметаллическая пластина нагревается и изгибается вверх — контакты размыкаются и цепь разрывается. При этом происходят все описанные выше процессы — рычажок отводится в сторону и в зазор между контактами вводится диэлектрическая пластина. После устранения причины срабатывания автомата его можно вновь включить.
Дополнительно автомат-прерыватель может оснащаться электромагнитным расцепителем мгновенного действия. Такой расцепитель представляет собой соленоид, якорь которого соединен с контактной группой. При коротком замыкании ток в обмотке возрастает, якорь втягивается в катушку, отводит контакт и обесточивает цепь. Однако такой расцепитель применяется нечасто, так как он приводит к некоторой потере тока, что для автомобильного электрооборудования неприемлемо.
Для контроля работы автомата может использоваться индикаторный светодиод — он включается и выключается в соответствии с положением контактов устройства.
Типы, характеристики и особенности автоматов питания
Автоматы-прерыватели классифицируются по типу корпуса, типу и размеру клемм, и электрическим характеристикам.
Автоматы могут помещаться в различные корпусы:
- Обычные корпусы без защиты от негативных факторов окружающей среды;
- Влагозащищенные корпусы, иногда — с дополнительными крышками для защиты клемм;
- Корпусы в морском исполнении — герметичные корпусы, полностью защищенные от воды, солей, агрессивных газов и т.д., применяются на судах.
При этом автоматические предохранители могут иметь различный форм-фактор:
- Обычный прямоугольный корпус;
- Цилиндрический корпус в форм-факторе корпуса под мощные плавкие предохранители;
- Корпусы специальной формы для монтажа в штатные установочные места (обычно это судовые автоматы).
На всех корпусах выполнены монтажные проушины (кронштейны) и установлены клеммы различных типов:
- Резьбовые клеммы — болты с гайками и шайбами под витые петли, отформированные на проводниках, а также под клеммы в виде колец и лопаток;
- Винтовые зажимы — разъемные клеммы, половины которых сжимаются винтами;
- Зажимные цанговые клеммы — клеммы в виде разрезных втулок с резьбой, на которую наворачивается гайка для обжима проводника.
Резьбовые клеммы
Винтовые зажимы
Зажимные цанговые клеммы
Автоматы-прерыватели имеют следующие характеристики:
- Номинальный ток отключения;
- Номинальное напряжение;
- Типа и размеры клемм.
Основной характеристикой является ток отключения, который обязательно указывается на корпусе устройства. На автомобилях и ином транспорте используются автоматы с током отключения от 50 до 150 А, что для 12-вольтовой бортовой сети соответствует максимальной мощности оборудования 600-1800 Вт, а для 24-вольтовой — соответственно от 1200 до 3600 Вт.
Номинальное напряжение автоматов обычно лежит в двух пределах — до 24 и до 48 В.
Что касается размера клемм, то здесь возможны различные варианты. Обычные резьбовые клеммы могут использоваться для соединения с проводами диаметром до 8 мм. Цанговые и винтовые клеммы бывают разных размеров, но они соответствуют принятой системе измерения сечения проводов в калибрах GA. Сегодня такие клеммы бывают двух основных типов — для проводов калибром 8 – 4 GA (диаметром 3,26 и 5,19 мм) и для проводов калибров 8 – 0 GA (диаметром от 3,26 до 8,25 мм).
Вопросы выбора, монтажа и эксплуатации автоматов-прерывателей
Как и предохранитель, автомат-прерыватель устанавливается в цепи питания сильноточных устройств
Выбор автоматического предохранителя нужно делать, исходя из действующих в цепях питания защищаемого оборудования токов. Здесь все зависит от мощности данного оборудования, примерные диапазоны токов указаны выше. Использовать автомат с пониженным и повышенным током отключения не рекомендуется — при пониженном токе он будет обесточивать цепь на рабочих режимах, а при повышенном токе отключение не произойти даже при аварии. Тип и размеры клемм такт же должны соответствовать токам в защищаемой цепи: чем выше токи, тем больше сечение провода, и тем большего размера клеммы.
Тип корпуса автомата должен соответствовать условиям его эксплуатации. Для установки внутри автомобиля подойдет обычный автомат, но если устройство будет подвержен воздействию окружающей среды, то следует выбирать автомат во влагозащищенном корпусе или в морском исполнении.
Включать автомат-прерыватель в цепь нужно в соответствии с его инструкцией. В частности, следует выполнять правильное подключение: клемму «IN», «INPUT» или «BAT» — к клемме аккумулятора, клемму «OUT», «OUTPUT» или «AUX» — к клемме питания оборудования. Монтаж проводов должен быть надежным и плотным, исключающим потерю контакта при эксплуатации транспортного средства.
Эксплуатация автомата-прерывателя очень проста. Для его включения необходимо повернуть рычажок на корпусе в соответствующее положение, для отключения — нажать на кнопку. При автоматическом отключении следует сначала найти и устранить причину резкого роста тока в цепи, а только затем включать автомат. При правильном выборе, монтаже и использовании автомата питания мощное оборудование и сам автомобиль будут под надежной защитой.
