Что такое двухполюсный автоматический выключатель

Автоматические выключатели, используемые в большинстве домашних электрических щитов, являются однополюсными, поэтому вполне нормально, что очень немногие обращают на них внимание. Двухполюсные типы, с другой стороны, больше по размеру, дороже и физически объединены вместе. Но что происходит внутри них?

Краткий ответ на ваш вопрос: двухполюсный автоматический выключатель также может называться двухполюсным выключателем или просто двухполюсным автоматом. Этот аппарат имеет два полюса для прохождения тока, которые заключены в единый корпус и соединены с оставшимися двумя клеммами шины. Рабочее напряжение таких автоматических выключателей может быть 240 В или 120 В, другими словами, либо одно, либо другое, либо оба. В нем встроен механизм срабатывания, который может активироваться автоматически или вручную. Двухполюсный автоматический выключатель обычно используется в электрических приборах, таких как водонагреватели, устройства, электрическое оборудование, кондиционирование воздуха и т.д.

Что на самом деле означает “двухполюсный”

Автоматический выключатель можно охарактеризовать как состоящий из разных цепей. Однополюсный выключатель имеет одну цепь, подключается к одной шине, занимает один дюйм ширины панели и отвечает за одну цепь 120 В. Двухполюсный выключатель имеет две цепи, устанавливается на двух соседних шинах, занимает два дюйма ширины панели и работает одновременно на двух проводах.

Важно, что две используемые цепи находятся на разных фазах питания. В североамериканском двухфазном щите с двумя фазами напряжение между фазами составляет 240 В, а напряжение между каждой фазой и нейтралью — 120 В. Это позволяет использовать одно и то же устройство как для получения напряжения 240 В для определённых целей, например, для работы нагревателя, так и для 120/240 В с нейтралью для других применений. Если вы хотите сравнение в виде таблицы, то это рассмотрение 1-полюсных и 2-полюсных автоматических выключателей охватывает различия в конструкции и области применения каждого из них.

Двухполюсные против однополюсных, трёх- и четырёхполюсных

Количество полюсов увеличивается по той же системе, чтобы вы могли запомнить названия, когда познакомитесь с их измерением.

1 полюс (1P): один неповреждённый проводник с напряжением 120 В относительно нейтрали, занимает одно место в панели и имеет независимый расцепитель.
2 полюса (2P): два неповреждённых проводника, которые при взаимодействии обеспечивают 240 В, занимают 2 места в панели, имеют общий расцепитель или обеспечивают 120/240 В с нейтралью, разделяемой двумя проводами.
3 полюса (3P): популярны для трёхфазных систем, таких как моторные нагрузки; требуется 3 места, но расцепитель общий.
4 полюса (4P): три фазы и переключаемая нейтраль; обычный элемент на рынках IEC; можно сказать, что нейтраль отключается от фаз.

Следует также отметить гибридные устройства, известные как 1P + N, имеющие один полюс, защищённый нейтралью, которая также может быть разомкнута; различия между другими типами устройств здесь очевидны, что приводит к ошибкам пользователей при выборе подходящего устройства для других рынков.

Когда действительно нужен двухполюсный автоматический выключатель

Простой ответ: “всё, что использует электричество с напряжением 240 вольт”.

Электрические сушилки — которые обычно рассчитаны на 30A и используют розетку NEMA 14-30 с проводом 10 AWG.
Электрические духовки и плиты — обычно работают при 40А или 50А и используют разъём NEMA 14-50 с проводом 8 AWG или 6 AWG.
Водонагреватели — питаются от 30 А (240 В без последнего нейтрального провода).
Кондиционеры и тепловые насосы — работают при токах от 30 А до 60 А.
Электрические зарядные устройства — работают при токах от 40 А до 60 А на выделенной цепи.
Подаватели цепей — 60 до 125 А, используемые в гаражах или мастерских.
Крупные промышленные приборы и насосы для колодцев, используемые при 20–30 А с двухпроводным воздушным управлением.

Затем есть упущенная ситуация с многопроводной ответвительной цепью, где две цепи на 120 В соединены через общий нейтральный провод. В этом случае две цепи должны быть подключены к противоположным фазам, и их необходимо отключать одновременно, поэтому должен использоваться двухполюсный автоматический выключатель или два однополюсных с соединительной скобой. Это распространённый способ создать ситуацию, когда общий нейтральный провод несёт сумму токов обеих цепей, а не разницу, что может привести к пожароопасности, а не просто неудобству. На цепях на 30 ампер чаще всего ошибаются с количеством полюсов, и это сравнение однополюсного выключателя на 50 ампер и двухполюсного выключателя на 50 ампер объясняет, почему ампераж не говорит ничего о количестве необходимых полюсов.

Общий расцепитель, соединительные скобы и требования коду

Термин “Общий расцепитель” означает, что оба полюса либо автоматически, либо вручную отключаются одновременно. Два полюса связаны внутри выключателя с помощью тяги расцепителя, и если один полюс создаёт перегрузку, оба полюса отключаются одновременно. Это отличает настоящий двухполюсный выключатель от соединительной скобы.

Соединительная скоба — это пластиковый или металлический элемент, который соединяет два отдельных однополюсных выключателя, поэтому одно действие вызывает отключение обоих. Она позволяет одновременное ручное управление, но не означает автоматическое отключение. Кодекс допускает использование определённых типов соединительных скоб в многопроводных ответвительных цепях, однако это решение не должно применяться в цепях с двойной нагрузкой 240 В, поскольку полюса цепи должны отключаться одновременно, иначе не будет полного разрыва цепи без нейтрального пути для тока.

1P+N против 2P: путаница, которую стоит знать

Если вы приобретаете выключатель как на рынке IEC, так и на североамериканском рынке, вы в конечном итоге столкнётесь с последствиями этого факта.

Двухполюсный выключатель предназначен для защиты от перегрузки по току обоих полюсов. Другими словами, в случае чрезмерного тока или короткого замыкания оба проводника защищены.

Автоматический выключатель с одним полюсом и нейтралью обеспечивает защиту от перегрузки только на питающем полюсе, при этом другой полюс служит только для подключения нейтрали. Кроме того, такой выключатель обычно меньше — это однополюсный модульный выключатель, который можно найти в большинстве диапазонов автоматических выключателей IEC — и дешевле.

Но это не двухполюсный выключатель, и его нельзя использовать в ситуациях, когда выключатель должен также защищать нейтраль, особенно если нейтраль может находиться под опасным потенциалом.

Оба типа могут быть похожи, так как они монтируются на DIN-рейку, и может быть сложно определить, какой именно выключатель вы покупаете из-за сходства их внешнего вида и того факта, что при срочном заказе легко пропустить важные детали и информацию.

Типы, которые доступны в двухполюсном исполнении

Двухполюсная форма не ограничивается простым автоматическим выключателем. Основные категории:

2P MCB — простая защита от перегрузки с характеристиками срабатывания B, C и D и номинальным током от 6 А до 125 А.
2P RCBO — защита от перегрузки вместе с защитой от остаточного тока в одном устройстве, обычно с чувствительностью 30 мА.
2P RCCB — только защита от остаточного тока, что требует дополнительной защиты, например, MCB.
2P GFCI breaker — североамериканский эквивалент, также известный как Class A, с срабатыванием около 5 мА.
2P AFDD — по сути, детектор дугового замыкания, обычно устанавливаемый вместе с MCB или RCBO.
2P выключатель-разъединитель — устройство для обесточивания без функции защиты.

Это больше инженерное решение — выбирать RCBO или RCCB плюс MCB, так как выбор влияет на ширину панели, время поиска неисправностей и стоимость. Это сравнение УЗО против RCBO показывает, когда какой вариант более оправдан. В итоге использование RCBO дает преимущество селективности, когда при неисправности отключается только одна цепь, а не вся панель, но за счет стоимости и ширины панели.

Защита от дуговых замыканий в двухполюсном устройстве

Устройства обнаружения дуговых замыканий заслуживают отдельного упоминания, так как именно их двухполюсные версии решают проблему однополюсных устройств. При наличии последовательной дуги в цепи 240 В, например, из-за ослабленного клеммного соединения розетки или элемента внутри сушилки, ток может быть недостаточным для срабатывания обычного автоматического выключателя или УЗО.

AFDD распознает высокочастотный сигнал устойчивой дуги и отключает цепь до того, как возникнет нагрев. Эти устройства также должны использоваться в некоторых местах в ряде цепей на 240 В, и в настоящее время их все чаще указывают для использования на сушилках, плитах и цепях электромобилей. В большинстве случаев двухполюсный AFDD фактически является комбинированным устройством, обеспечивающим защиту от перегрузки. Это означает, что он заменяет MCB, а не подключается рядом с ним. Если технология незнакома, это объяснение того, что делает автоматический выключатель с детектором дуги описывает, как работает обнаружение и где оно обязательно.

Номинальные токи, размеры проводов и цены

Двухполюсные автоматические выключатели выпускаются во всех диапазонах токов. Вот соответствие размеров с медью:

15 A: 14 AWG
20 A: 12 AWG
30 A: 10 AWG
40 A: 8 AWG
50 A: 6 AWG
60 A до 125 A: от 6 AWG до 1/0 AWG в зависимости от длины и номинала окончания

По стоимости простой двухполюсный мини-автомат стоит в диапазоне от $14 до $35, в зависимости от бренда и номинального тока, тогда как эквивалентное однофазное устройство стоит примерно от $6 до $12. Если требуется защита, ожидайте более высокой цены; двухполюсный остаточный автомат обычно стоит от $25 до $60, двухполюсный дифференциальный автомат — от $80 до $150, а двухполюсный автомат с защитой от дуги — от $100 и выше до $200 и более. Это означает, что устройство редко является самой дорогой частью работы — установка и провода обычно обходятся дороже.

Подключение двухполюсного автомата

Концепции ясны, но есть моменты, требующие уточнения.

Два фазных провода подключаются к двум клеммам. Два черных провода соединяются с двумя точками подключения. Автомат должен быть установлен так, чтобы соединяться с обеими точками контакта автомата. В сплит-фазной панели соседние позиции расположены на противоположных фазах.
Обычно нейтральный провод не подключается к автомату. В случае цепей NEMA 14-30 или NEMA 14-50 нейтральный провод подключается к нейтральной шине, но не к автомату. Автомат предназначен для прерывания цепи неисправностей на незаземленных проводниках.
GFCI работает иначе. Двухполюсный GFCI содержит одну точку размыкания, которая обычно работает противоположно нейтральной. Пигтейл подключается к нейтрали. Автомат соединяется с нейтральным пигтейлом. Обратное подключение блокирует работу автомата.
Заземляющий провод всегда должен оставаться подключенным к заземляющей шине. Подключение через автомат или нейтральную шину невозможно.
Затяните крепежные элементы плотно. Ослабление соединений является основной причиной перегрева устройств.

При замене существующего двухполюсного автомата рекомендуется дважды проверить номинал шины и ток короткого замыкания перед подключением устройства с другим типом прерывания.

На какие бренды обратить внимание

Распространенные североамериканские бренды узнаваемы и имеют соответствующую цену. С оборудованием по стандарту IEC рынок гораздо более разнообразен и часто предлагает лучшее соотношение цены и качества, чем принято считать.

Мы производим серию HUYU из автоматических выключателей (MCB), дифференциальных автоматов (RCBO) и устройств защиты от дуги (AFDD), включая миниатюрный автомат HUM18-63N в исполнении от 1P до 4P, 63 A, с кривыми типа B, C и D. Для двухполюсного варианта одна серия покрывает базовую нагрузку 240 В с вариантом RCBO для защиты от поражения электрическим током и AFDD для защиты от дуги. Кроме того, это предлагается по цене, позволяющей обеспечить полную защиту щита, а не что-то чрезмерно дорогое. При закупках для проекта, а не для одного щита, важно вовлекать производителя в переговоры.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между одно- и двухполюсным автоматом?

Однополюсный автоматический выключатель используется для защиты только одного провода и обеспечивает выходное напряжение 120 В от одного штыря шины. С другой стороны, двухполюсный автоматический выключатель защищает два провода, обеспечивает 240 В и занимает вдвое большую ширину панели.

Нужен ли мне двухполюсный автоматический выключатель для 240 вольт?

Да. Любая нагрузка 240 В между линиями — сушилка, плита, водонагреватель, кондиционер, зарядное устройство для электромобиля — должна иметь двухполюсное устройство с механизмом отключения, чтобы оба незаземленных проводника отключались одновременно. Двухполюсный автоматический выключатель также обеспечивает правильное питание 240 В, чего не обеспечивают два отдельных выключателя на одной цепи.

Могу ли я использовать два однополюсных автоматических выключателя вместо двухполюсного?

Это применимо только в ограниченных случаях. Два однополюсных автоматических выключателя с идентифицированной связкой рукояток могут использоваться для многопроводных ответвительных цепей, когда у двух цепей общий нейтральный провод и их необходимо отключать одновременно по соображениям безопасности. Они не могут использоваться для прямой нагрузки 240 В, так как связка рукояток не гарантирует одновременное срабатывание обоих полюсов.

В чем разница между выключателем 1P+N и 2P?

Двухполюсный выключатель обеспечивает защиту от перегрузки по обоим полюсам. Однополюсный с нейтралью (1P+N) защищает только фазный полюс и переключает нейтраль. Однофазный с нейтралью выключатель более узкий и менее дорогой по сравнению с двухполюсным и часто используется в установках, соответствующих правилам Международной электротехнической комиссии (IEC).

Сколько стоит двухполюсный автоматический выключатель?

Диапазон цен на базовый 2P автоматический выключатель находится примерно в пределах $14-$35, в зависимости от бренда и номинала. Цена значительно увеличивается при включении защиты от остаточного тока, что приводит к стоимости RCBO около $25-$60. Двухполюсный GFCI выключатель стоит примерно $80-$150, а 2P AFDD может стоить от $100 до $200 и более в зависимости от модели устройства, что означает, что трудозатраты и кабельные материалы обычно являются самыми дорогими компонентами любой цепи.

Ссылки

Заключение

Двухполюсный автомат выполняет две функции. Основная задача двухполюсного автомата — обеспечить напряжение 240 В для питания нагрузки через обе линии сервиса. Вторичная функция двухполюсного автомата — обеспечить одновременное отключение обоих полюсов, что жизненно важно для безопасности. Следовательно, использование связки ручек не является приемлемым вариантом для двухполюсного автомата в стандартных установках на 240 В.

Тип используемого автомата зависит от того, какой вид защиты вам необходим. Например, вы можете использовать обычный двухполюсный автомат для нагревателя, или двухполюсный автомат с УЗО в зонах с опасностью поражения электрическим током, или применять двухполюсный AFDD в случаях возникновения дуговых замыканий. Все эти технологии относятся к одной категории, что означает, что размеры оборудования остаются одинаковыми, позволяя использовать подходящую панель распределения.