Автоматический выключатель с расцепителем

Ни одно электротехническое устройство с защитной функцией не сможет нормально работать без специального спускового механизма – расцепителя. Он представляет собой особый конструктивный элемент, встроенный в автоматический выключатель либо связанный с ним общей электрической схемой. При срабатывании автомата он освобождает защелку, удерживающую исполнительный узел от переключения. Благодаря действию расцепителя напряжения (тока) происходит отключение выключателя в автоматическом режиме, после чего цепь, в которой он установлен, полностью обесточивается.

Когда срабатывают э/м и тепловой расцепители

Встроенный в автоматический выключатель электромагнитный расцепитель срабатывает в следующих нештатных ситуациях:

• при неисправности автомата, перестающего фиксировать переключатель;
• при значительном превышении номинала нагрузочного тока;
• при резких колебаниях напряжения в сети;
• в случае КЗ, приводящего к появлению сверхтоков.

Автоматические расцепители срабатывают также при неисправности защищаемого оборудования – при появлении в нем утечек тока на корпус или на «землю».

В тепловом устройстве имеется биметаллическая пружина, отдельные части которой при протекании через них токов значительной величины нагреваются с различным коэффициентом расширения. При нагревании одного конца пружины он удлиняется чуть меньше другого, что приводит к изгибу элемента и освобождению спускового механизма.

Тепловой расцепитель устанавливается в разрыв контролируемой цепи. Он защищает ее от перегрузок по току и настраивается на заранее выставленные режимы срабатывания.

Конструкция устройства

Конструкция и общее устройство автоматически срабатывающего расцепителя в первую очередь зависят от его типа. Тепловой расцепляющий механизм представляет собой биметаллическую пластину, способную изгибаться при нагревании. Она изготавливается путем механического соединения (сваривания) двух металлических заготовок из материалов с различными коэффициентами температурного расширения. При механической деформации один ее конец воздействует на механизм свободного расцепления и вызывает его отключение.

В отличие от него магнитное устройство действует по принципу электромагнита, срабатывающего при определенных условиях. В его конструкции предусмотрена особая пружина, препятствующая мгновенному размыканию контакта. Как только сила тока достигает величины, достаточной для того чтобы преодолеть это сопротивление, происходит снятие блокировки с исполнительного механизма. Этот узел размыкает рабочую цепь автоматического выключателя, снимая напряжение с нагрузки (оставляя потребителя без тока). Чаще всего электромагнитные расцепляющие устройства служат для защиты питающих линий от коротких замыканий.

Разновидности расцепителей

Известные виды расцепителей, применяемых в автоматических выключателях, по своему функциональному назначению делятся на независимые устройства и приборы максимального тока. Первые позволяют управлять отключением защитной аппаратуры дистанционно и используются в сочетании с определенным типом автоматического выключателя с установленным в нем реле напряжения.

Расцепители максимального тока располагаются непосредственно в корпусе АВ, являясь их конструктивным элементом. Этот тип устройств, обеспечивающих расцепление исполнительных механизмов АВ, подразделяется в свою очередь на следующие виды:

• тепловой расцепитель (по перегрузке по току);
• его электромагнитный аналог (по КЗ);
• комбинация из этих двух устройств;
• полупроводниковый или электронный расцепитель.

Очень часто в одном АВ устанавливают сразу два или более расцепляющих приборов.

Автоматы с расцепителями первых двух типов, встроенных непосредственно в их корпус, обычно используются для защиты силовых линий 380 Вольт (их называют комбинированными). Этот тип расцепляющих устройств также устанавливается в питающие цепи асинхронных двигателей, где защита построена по двухступенчатой схеме. При их запуске в номинальных (допустимых) режимах срабатывает тепловой расцепитель, однако цепь при этом полностью не обесточивается. И лишь при достижении током предельной (аварийной) величины вслед за тепловой срабатывает э/м ступень, окончательно отключающая двигатель от трехфазной сети.

И тепловые, и электромагнитные расцепители устанавливаются в каждую из фаз питания асинхронного электродвигателя и могут срабатывать независимо один от другого.

Помимо чисто механических устройств расцепления в электротехнике все чаще применяются их электронные аналоги, принцип работы которых основан на ключевых свойствах входящих в них элементов. В качестве ключей обычно используются силовые транзисторы, полупроводниковый переход которых является управляемым аналогом спускового устройства. С помощью такой схемы запускается исполнительный узел (обычно – релейный или тоже электронный), отключающий аварийную цепь.

Порядок установки расцепителя

Расцепитель автоматического выключателя как единого целого интегрируется в обслуживаемую цепь вместе с защитным прибором. При этом его тепловые контакты или электромагнитный размыкатель вместе с отводом на катушку подключены к входным и выходным клеммам. Крепится комбинированное устройство на дин-рейке распределительного шкафа или на выделенном месте квартирного щитка. Его устанавливают сразу после электросчетчика, от которого в сторону автомата прокладывается отдельный фазный провод. От самого автоматического выключателя коммутируемая фаза «пробрасывается» до конечной нагрузки (розетки или выключателя света).

Нулевая жила прокладывается в обход автомата с расцепляющим элементом, так как для их нормальной работы в ней нет необходимости.

Другая картина наблюдается при монтаже автоматического выключателя с независимым расцепителем, который располагается отдельно от основного устройства. В этом случае приходится прокладывать дополнительную проводку и коммутировать прибор согласно прилагаемой к нему электрической схеме. По этим проводам в процессе эксплуатации и передаются управляющие сигналы на исполнительный модуль.

Включение в силовую цепь самого автомата производится по типовой схеме, согласно которой возможны следующие варианты:

• установка трех отдельных автоматических приборов (по одному на каждую фазу);
• монтаж 3-х полюсного трехфазного выключателя (без нулевой клеммы);
• использование 4-хполюсной модели (с нулевым контактом).

Независимо от выбранного способа установки автомат с независимым расцепителем подключается непосредственно в контролируемую цепь, реагируя на протекающие по ней токи.

Проверка работоспособности

Перед началом технической проверки расцепителей в первую очередь производится внешний осмотр АВ на предмет наличия на его корпусе сколов, трещин и других повреждений. После этого переходят к оценке состояния сопротивления изоляции токоведущих жил и соединительных проводов.

Требования по контрольному измерению этого параметра оговариваются п.1.8.37.3 ПУЭ.

Для этих целей подойдут следующие типы измерительных приборов, отличающиеся номиналами контролируемых напряжений:

• Мегаомметр под обозначением М4100/5 (измерительное напряжение – 2500 Вольт).
• Прибор ЭСО202/2 с напряжением от 500 до 2500 Вольт.
• Измеритель Ф4102/1-1М с теми же номиналами по вольтажу.
• Прибор марки MIC-2500 с рабочим напряжением от 50 до 2500 Вольт.

Для проверки расцепителей из этого списка оптимально подойдут либо M4100/5, либо MIC-2500. Перед началом измерений также следует предусмотреть надежную фиксацию отключенного от сети автомата на заземленном металлическом основании, а затем подготовить к обследованию его полюса. Измерению подлежит изоляция между каждым из полюсов АВ и «земляным» контактом. Согласно требованиям ПУЭ (п.1.8.37.3), ее сопротивление для этого участка не может быть менее 1 МОм, а в ПТЭЭП этот параметр требуется выдерживать на уровне не менее 0,5 МОм.

Даже поверхностное ознакомление с известными видами расцепителей автоматических выключателей показывает, насколько широка линейка этих приборов. Несмотря на большое разнообразие наименований коммутирующих устройств, отличающихся не только принципом действия, но и своей конструкцией, все они выполняют одну и туже функцию. Она состоит в своевременном снятии блокировки с исполнительного механизма автомата.

Источник: StrojDvor.ru

Каждый автоматический выключатель оснащают одним или несколькими расцепителями, которые предназначены для осуществления:

• автоматического размыкания главных контактов в случае появления сверхтока в главной цепи автоматического выключателя;

• автоматического размыкания автоматического выключателя при снижении напряжения или изменении других характеристик подключенных к нему электрических цепей и электрооборудования;

• дистанционного отключения автоматического выключателя и др. Расцепитель автоматического выключателя. В Международном электротехническом словаре (МЭС) (в стандарте МЭК 60050‑441 [2, 3]) термин «расцепитель (механического коммутационного устройства)» определён так: устройство, механически присоединённое к механическому коммутационному устройству, которое освобождает удерживающее приспособление и даёт возможность размыкания или замыкания коммутационного устройства. Процитированное определение применяется в действующем стандарте МЭК 60947‑1 2007 г. [4], а также было использовано в предыдущей его редакции (1999 г.) – и дополнено примечанием, где, что расцепитель может иметь мгновенное оперирование, с временнóй задержкой и др.

В ГОСТ Р 50030.1 [5] (он разработан на основе стандарта МЭК 60947‑1 1999 г.) использован термин «расцепитель (контактного коммутационного аппарата)», определённый следующим образом: «Устройство, механически связанное с контактным коммутационным аппаратом, которое освобождает удерживающие приспособления и тем самым допускает размыкание или замыкание коммутационного аппарата». В примечании к определению сказано, что «Возможны расцепители мгновенного действия, с задержкой времени и т. п.».

В стандарте МЭК 61992‑1 [6] также использовано определение термина «расцепитель (механического коммутационного устройства) «, заимствованное из МЭС, которое дополнено тремя следующими примечаниями. Здесь термин «расцепитель» имеет отношение к любому устройству с механическим действием, используемому для расцепляющего оперирования в тех случаях, когда во входной электрической цепи устройства встречаются определённые условия. Автоматический выключатель может иметь несколько расцепителей, каждый из которых оперирует в соответствии с установленными условиями. Расцепитель может быть собран из механических, электромагнитных или электронных частей.

В стандартах МЭК 62271‑100 [7], МЭК 62271‑105 [8], МЭК 62271‑107 [9] и МЭК 62271‑109 [10] термин «расцепитель» определён так же, как термин «расцепитель (механического коммутационного устройства)» в стандарте МЭК 60050‑441.

В стандарте МЭК 60077‑4 [11] термин «расцепитель» определён следующим образом: устройство, которое освобождает удерживающее приспособление и даёт возможность размыкания или замыкания автоматического выключателя. Примечания к определению этого термина уточняют, что автоматический выключатель может быть приведён в действие несколькими расцепителями, каждый из которых оперирует в соответствии с установленными условиями. Эти расцепители могут быть механически или электрически присоединены к коммутационному устройству.

В стандарте МЭК 60898‑1 2003 г. [12] и в предыдущей его редакции – стандарте МЭК 60898 1995 г. [13] термин «расцепитель» определён так: устройство, механически присоединённое к автоматическому выключателю (или встроенное в него), которое освобождает удерживающее приспособление и даёт возможность автоматического размыкания автоматического выключателя.

В ГОСТ Р 50345 (разработан на основе стандарта МЭК 60898 1995 г.) этот термин имеет такое же наименование – «расцепитель» и похожее определение: «Устройство, механически связанное с автоматическим выключателем (или встроенное в него), которое освобождает удерживающее устройство в механизме автоматического выключателя и вызывает автоматическое срабатывание выключателя».

В стандарте МЭК 61009‑1 2006 г. [14] и в предыдущей его редакции (1996 г. [15]) также определён термин «расцепитель»: устройство, механически присоединённое к АВДТ[1] (или встроенное в него), которое освобождает удерживающее приспособление и даёт возможность автоматического размыкания АВДТ (в примечании указано, что в определении МЭС[2] также сделана ссылка на замыкание).

В ГОСТ Р 51327.1 [16] (разработан на основе стандарта МЭК 61009‑1 1996 г.) термин «расцепитель» определён похоже: «Устройство, механически связанное с АВДТ (или встроенное в него), которое освобождает удерживающий механизм и позволяет автоматическое размыкание АВДТ» (в примечании уточнено, что «В определении, приведённом в МЭС, сделана ссылка также на замыкание»).

В ГОСТ 17703 [17] определён термин «расцепляющее устройство контактного аппарата (расцепитель)» – «устройство, предназначенное механически воздействовать на удерживающее устройство контактного аппарата с целью освобождения его подвижных частей для изменения коммутационного положения» (в примечании сказано, что «в зависимости от принципов действия расцепителя применяют термины: «электромагнитный расцепитель», «тепловой расцепитель» и др.»).

Для национальной нормативной документации можно рекомендовать следующее определение рассматриваемого термина: расцепитель – устройство, механически связанное с автоматическим выключателем или встроенное в него, которое освобождает удерживающее приспособление в механизме автоматического выключателя, инициируя его автоматическое размыкание.

Для осуществления автоматического размыкания главных контактов в случае появления сверхтока в электрических цепях, защищаемых автоматическим выключателем, отключения электрических цепей при понижении напряжения в какой-либо их точке, дистанционного управления автоматическим выключателем, а также осуществления иных действий каждый автоматический выключатель оснащают одним или несколькими расцепителями. Расцепитель представляет собой устройство, механически связанное с автоматическим выключателем или встроенное в него, которое воздействует на удерживающее приспособление в механизме автоматического выключателя и инициирует его автоматическое размыкание. Размыкание автоматического выключателя под воздействием расцепителя называют расцеплением.

Любой автоматический выключатель оснащают расцепителями сверхтока, инициирующими его размыкание (с выдержкой времени или без неё) в тех случаях, когда электрический ток в главной цепи автоматического выключателя превышает заданное значение. Расцепитель сверхтока может иметь обратно-зависимую выдержку времени, при которой время его срабатывания находится в обратной зависимости от значения сверхтока, протекающего в главной цепи автоматического выключателя. При высоких значениях сверхтока время срабатывания такого расцепителя минимально. Указанный расцепитель называют расцепителем сверхтока с обратно-зависимой выдержкой времени.

Расцепители сверхтока автоматических выключателей ориентированы на защиту от токов перегрузки (расцепитель перегрузки) и токов короткого замыкания (расцепитель короткого замыкания). Расцепитель перегрузки обычно имеет обратно-зависимую выдержку времени. Расцепитель короткого замыкания вызывает расцепление автоматического выключателя без выдержки времени.

Расцепители сверхтока автоматических выключателей бытового назначения, как правило, представляют собой расцепители прямого действия, которые срабатывают непосредственно от того электрического тока, который протекает в главной цепи автоматического выключателя через эти расцепители.

Автоматические выключатели иногда оснащают независимыми расцепителями, с помощью которых выполняют их дистанционное управление (отключение). Они могут быть также укомплектованы расцепителями минимального напряжения, отключающими их при снижении напряжения в заданных точках электроустановки здания ниже определённых значений. Удерживающее приспособление. В процитированных выше определениях термина «расцепитель», приведённых в МЭС и в стандартах МЭК 60077‑4, МЭК 60898‑1 и МЭК 61009‑1, упомянуто так называемое «удерживающее приспособление», которое препятствует срабатыванию коммутационного устройства, а при его освобождении позволяет ему сработать. Национальные стандарты ГОСТ Р 50345, ГОСТ Р 51327.1, разработанные на основе стандартов МЭК, и ГОСТ 17703 называют это приспособление удерживающим устройством и удерживающим механизмом.

В ГОСТ 17703 определен термин «удерживающее устройство контактного аппарата» – «устройство, предназначенное препятствовать перемещению подвижных частей контактного аппарата из одного положения в другое».

Для национальной нормативной документации рассматриваемый термин целесообразно поименовать удерживающим приспособлением, поскольку оно является частью механизма коммутационного устройства. Определить этот термин можно следующим образом: удерживающее приспособление – приспособление, препятствующее перемещению главных контактов автоматического выключателя из замкнутого положения в разомкнутое.

При срабатывании расцепитель сверхтока воздействует на удерживающее приспособление автоматического выключателя, которое препятствует перемещению подвижных частей замкнутых главных контактов, т. е. препятствует размыканию главных контактов. Удерживающее приспособление освобождает главные контакты, которые начинают размыкаться под действием энергии, накопленной в растянутых (сжатых) пружинах механизма автоматического выключателя при выполнении его замыкания. На удерживающее приспособление воздействуют также другие расцепители – независимый расцепитель и расцепитель минимального напряжения, срабатывание которых инициирует размыкание автоматического выключателя.

Расцепитель мгновенного действия. В МЭС (стандарт МЭК 60050‑441) термин «мгновенный расцепитель» определён так: расцепитель, который оперирует без какой бы то ни было преднамеренной временнóй задержки.

В стандарте МЭК 62271‑100 термин «мгновенный расцепитель» определён так же, как определен этот термин в МЭС.

В стандарте МЭК 60947‑1 2007 г. и в предыдущей его редакции (1999 г.) определён термин «мгновенное реле или расцепитель»: реле или расцепитель, который оперирует без какой бы то ни было преднамеренной временнóй задержки.

В ГОСТ Р 50030.1 использован термин «реле или расцепитель мгновенного действия», определённый как «Реле или расцепитель, срабатывающие без заданной выдержки времени».

В стандарте МЭК 61992‑1 термин «мгновенное реле или мгновенный расцепитель» определён следующим образом: реле или расцепитель, который оперирует без преднамеренной задержки.

В стандарте МЭК 60077‑4 термин » (мгновенный) расцепитель сверхтока» определён так: устройство, которое вызывает расцепляющее оперирование без какой бы то ни было преднамеренной временнóй задержки в тех случаях, когда ток достигает определённого значения.

Представленные определения термина «мгновенный расцепитель» из стандартов МЭК характеризуют такой расцепитель, который оперирует без какой бы то ни было преднамеренно установленной выдержки времени. Для национальной нормативной документации рассматриваемый термин целесообразно поименовать расцепителем мгновенного действия и определить его следующим образом: расцепитель мгновенного действия – расцепитель, срабатывающий без выдержки времени.

Любой расцепитель мгновенного действия побуждает автоматический выключатель срабатывать мгновенно – без заранее установленной выдержки времени. Если расцепитель мгновенного действия представляет собой расцепитель сверхтока, то он инициирует мгновенное размыкание автоматического выключателя в тех случаях, когда сверхток в его главной цепи превышает определённое значение. Автоматический выключатель бытового назначения оснащён расцепителями сверхтока, которые включают в себя электромагнитные расцепители короткого замыкания, срабатывающие без какой бы то ни было выдержки времени, т. е. их оперирование полностью соответствует функционированию расцепителя мгновенного действия.

Независимый расцепитель. В МЭС (стандарт МЭК 60050‑441) термин «шунтовой расцепитель» определён так: расцепитель, возбуждаемый источником напряжения. В примечании к определению сказано, что источник напряжения может быть независимым от напряжения главной цепи.

В стандарте МЭК 60947‑1 2007 г., а также в предыдущей его редакции (1999 г.), в стандартах МЭК 62271‑100, МЭК 62271‑105, МЭК 62271‑107, МЭК 62271‑109 и МЭК 60694 [18] термин «шунтовой расцепитель» определён так же, как определён этот термин в стандарте МЭК 60050‑441.

В ГОСТ Р 50030.1 рассматриваемому термину даны наименование «независимый расцепитель» и следующее определение: «Расцепитель, управляемый источником напряжения». В примечании к определению сказано, что «Источник напряжения может быть независимым от напряжения в главной цепи».

В стандарте МЭК 61992‑1 определён термин «шунтовое реле или шунтовой расцепитель»: реле или расцепитель, питаемый независимым источником напряжения.

Представленные определения термина «шунтовой расцепитель» из стандартов МЭК характеризуют такой расцепитель, который возбуждают источником напряжения. Для национальной нормативной документации рассматриваемый термин целесообразно поименовать независимым расцепителем и определить следующим образом: независимый расцепитель – расцепитель, возбуждаемый источником напряжения.

Независимый расцепитель применяют в цепи управления автоматического выключателя. Он предназначен для дистанционного управления автоматическим выключателем, его используют в тех случаях, когда необходимо дистанционно отключать какие-то электрические цепи с помощью автоматического выключателя.

После подачи напряжения на цепь управления независимого расцепителя его электромагнитный механизм воздействует на удерживающее приспособление автоматического выключателя, инициируя размыкание контактов его главной цепи. Управляющий сигнал для независимого расцепителя может быть сформирован вручную, например, с помощью кнопочного выключателя с замыкающим контактом, или сгенерирован каким-либо коммутационным или электронным устройством, выполняющим роль датчика, по выполнению каких-то предопределённых условий, например, таймером при наступлении определённого часа.

Включение автоматического выключателя бытового назначения после осуществления его дистанционного отключения с помощью независимого расцепителя производят вручную.

Независимые расцепители, выпускаемые для автоматических выключателей бытового назначения, могут имеет цепь управления переменного тока напряжением 12–415 В и постоянного тока напряжением 12–220 В. Для защиты цепи управления независимого расцепителя от короткого замыкания следует применять плавкие предохранители или автоматические выключатели с номинальным током, величина которого указана производителем.

Ширина независимого расцепителя (рис. 1) обычно равна ширине однополюсного автоматического выключателя с номинальным током до 63 А (один модуль – 17,5 или 18 мм). Остальные размеры независимого расцепителя соответствуют размерам автоматического выключателя. Независимый расцепитель крепят к автоматическому выключателю с правой или левой стороны с помощью пружинных скобок или винтов. Конструкция независимого расцепителя может позволять крепление на нём одного или нескольких блок-контактов (рис. 2).

Расцепитель минимального напряжения. В МЭС (стандарт МЭК 60050‑441) термин «расцепитель понижения напряжения» определён так: шунтовой расцепитель, который даёт возможность механическому коммутационному устройству размыкаться или замыкаться с временнóй задержкой или без неё в тех случаях, когда напряжение на выводах расцепителя снижается ниже заранее установленного значения. В стандарте МЭК 62271‑100 определение термина «расцепитель понижения напряжения» такое же.

В стандарте МЭК 60947‑1 2007 г., а также в предыдущей его редакции (1999 г.) термин «реле или расцепитель понижения напряжения» определён так: реле или расцепитель, который даёт возможность механическому коммутационному устройству размыкаться или замыкаться с временнóй задержкой или без неё в тех случаях, когда напряжение на выводах реле или расцепителя снижается ниже заранее установленного значения.

В ГОСТ Р 50030.1 термину даны наименование «минимальное реле или минимальный расцепитель напряжения» и следующее определение: «Реле или расцепитель, допускающие размыкание или замыкание контактного коммутационного аппарата с выдержкой времени или без неё, когда напряжение на выводах реле или расцепителя падает ниже заданной величины».

В стандарте МЭК 61992‑1 термин «реле понижения напряжения или расцепитель понижения напряжения» определён так: реле или расцепитель, который вызывает размыкание коммутационного устройства в тех случаях, когда напряжение, появляющееся на выводах коммутационного устройства, снижается ниже выбранного значения.

В ГОСТ 17703 определён термин «минимальный расцепитель» – «расцепитель, вызывающий срабатывание аппарата при значениях воздействующей величины, меньших определённого значения» (в примечании уточненно, что «в зависимости от вида воздействующей величины применяют термины «минимальный расцепитель напряжения», «минимальный расцепитель тока» и др.»).

Представленные определения термина «расцепитель понижения напряжения» из стандартов МЭК характеризуют такой расцепитель, который даёт возможность коммутационному устройству размыкаться или замыкаться в тех случаях, когда напряжение на выводах расцепителя снижается ниже предопределённого значения. Наименование «минимальный расцепитель напряжения», используемое в национальной нормативной документации, имеет логическую ошибку. Рассматриваемый расцепитель должен реагировать на снижение напряжения ниже заданного значения. Поэтому его целесообразно назвать расцепителем минимального напряжения и определить следующим образом: расцепитель минимального напряжения – расцепитель, инициирующий размыкание автоматического выключателя с выдержкой времени или без неё, когда напряжение на его выводах снижается ниже предопределённого значения.

Расцепитель минимального напряжения применяют в цепи управления автоматического выключателя. Основным его назначением является побуждение автоматического выключателя к отключению электрических цепей при снижении напряжения в них, недопустимом для электрооборудования. Расцепитель минимального напряжения может инициировать размыкание автоматического выключателя при снижении напряжения в своей цепи управления до 70 % от его номинального значения (например, равного 230 В переменного тока) и менее, а также допускает замыкание автоматического выключателя, если напряжение в этой цепи не менее 85 % от номинального.

Расцепители минимального напряжения, обычно выпускаемые для автоматических выключателей бытового назначения, имеют цепь управления переменого тока напряжением 230–400 В и постоянного тока напряжением 24–220 В. Его ширина как и расцепителя независимого (см. рис. 1), обычно равна ширине одного полюса автоматического выключателя с номинальным током до 63 А. Остальные размеры расцепителя минимального напряжения соответствуют размерам автоматического выключателя. Расцепитель минимального напряжения крепят к автоматическому выключателю с правой или левой стороны при помощи пружинных скобок или винтов. На расцепитель минимального напряжения могут быть установлены один или несколько блок-контактов (см. рис. 2).

Расцепитель минимального напряжения может иметь замыкающие и размыкающие контакты, которые используют для дополнительных цепей и цепей управления автоматическим выключателем. Некоторые модификации расцепителей минимального напряжения имеют кратковременную задержку на срабатывание и допускают регулировку напряжения срабатывания.

Расцепитель минимального напряжения можно также использовать в качестве независимого расцепителя, если последовательно в цепь его управления включить нажимную кнопку с размыкающим контактом. При кратковременном размыкании этого контакта расцепитель минимального напряжения отключит автоматический выключатель.

Включение автоматического выключателя бытового назначения после осуществления его отключения с помощью расцепителя минимального напряжения обычно также производят вручную.

Рис. 1. Независимый расцепитель или расцепитель минимального напряжения

Рис. 2. Установка дополнительных устройств на автоматических выключателях: 1 – независимого расцепителя или расцепителя минимального напряжения на однополюсном автоматическом выключателе; 2 – независимого расцепителя или расцепителя минимального напряжения на трёхполюсном автоматическом выключателе; 3 – независимого расцепителя или расцепителя минимального напряжения и двух блок-контактов на четырёхполюсном автоматическом выключателе

Список литературы

1. ГОСТ Р 50345–99 (МЭК 60898–95). Аппаратура малогабаритная электрическая. Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2000.

2. International standard IEC 60050‑441. International Electrotechnical Vocabulary. Part 441: Switchgear, controlgear and fuses. Second edition. – Geneva: IEC, 1984‑01.

3. International standard IEC 60050‑441-am1. International Electrotechnical Vocabulary. Part 441: Switchgear, controlgear and fuses. Second edition. Amendment 1. – Geneva: IEC, 2000‑07.

4. International standard IEC 60947‑1. Low-voltage switchgear and controlgear. Part 1: General rules. Fifth edition. – Geneva: IEC, 2007‑06.

5. ГОСТ Р 50030.1–2000 (МЭК 60947‑1–99). Аппаратура распределения и управления низковольтная. Ч. 1. Общие требования и методы испытаний. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2001.

6. International standard IEC 61992‑1. Railway applications. Fixed installations. DC switchgear. Part 1: General. Second edition. – Geneva: IEC, 2006‑02.

7. International standard IEC 62271‑100. High-voltage switchgear and controlgear. Part 100: High-voltage alternating-current circuit-breakers. Edition 1.2. – Geneva: IEC, 2006‑10.

8. International standard IEC 62271‑105. High-voltage switchgear and controlgear. Part 105: Alternating current switch-fuse combinations. First edition. – Geneva: IEC, 2002‑08.

9. International standard IEC 62271‑107. High-voltage switchgear and controlgear. Part 107: Alternating current fused circuit-switchers for rated voltages above 1 kV up to and including 52 kV. First edition. – Geneva: IEC, 2005‑09.

10. International standard IEC 62271‑109. High-voltage switchgear and controlgear. Part 109: Alternating-current series capacitor by-pass switches. First edition. – Geneva: IEC, 2006‑08.

11. International standard IEC 60077‑4. Railway applications. Electric equipment for rolling stock. Part 4: Electrotechnical components. Rules for AC circuit-breakers. First edition. – Geneva: IEC, 2003‑02.

12. International standard IEC 60898‑1. Electrical accessories. Circuit-breakers for overcurrent protection for household and similar installations. Part 1: Circuit-breakers for a. c. operation. Edition 1.2. – Geneva: IEC, 2003‑07.

13. International standard IEC 60898. Electrical accessories. Circuit-breakers for overcurrent protection for household and similar installations. Second edition. – Geneva: IEC, 1995‑02.

14. International standard IEC 61009‑1. Residual current operated circuit-breakers with integral overcurrent protection for household and similar uses (RCBOs). Part 1: General rules. Edition 2.2. – Geneva: IEC, 2006‑06.

15. International standard IEC 61009‑1. Residual current operated circuit-breakers with integral overcurrent protection for household and similar uses (RCBOs). Part 1: General rules. Second edition. – Geneva: IEC, 1996‑12.

16. ГОСТ Р 51327.1–99 (МЭК 61009‑1–96). Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, бытового и аналогичного назначения со встроенной защитой от сверхтоков. Ч. 1. Общие требования и методы испытаний. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2000.

17. ГОСТ 17703–72. Аппараты электрические коммутационные. Основные понятия. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1972.

18. International standard IEC 60694. Common specifications for high-voltage switchgear and controlgear standards. Edition 2.2. – Geneva: IEC, 2002‑01.

В.Н. Харечко, Ю.В. Харечко http://www.kudrinbi.ru/

Источник: ElectricalSchool.info

Автоматический выключатель: принцип работы и устройство в картинках

Основное назначение автомата — ликвидировать аварийные ситуации в подключенных токовых цепях. Они бывают двух видов:

1. Короткие замыкания (КЗ) или “коротец”, как их называют на жаргоне электриков.
2. Перегрузки.

КЗ возникают за счет подключения к цепям действующего напряжения электрических цепочек с минимальным сопротивлением, которые создают громадные токи, зависящие от мощности питающих источников.

Токи коротких замыканий могут прожигать не только изоляцию воздушной среды во время ее ионизации, но и плавить металл проводки, вызывать
пожар, причинять другие беды.

На принципе управления токов коротких замыканий работают многочисленные сварочные аппараты, люди успешно пользуются ими. Но, внезапно появляющиеся КЗ наносят огромный вред.

Перегрузки опасны тем, что незаметно создают перегрев изоляции, повреждают ее. За счет возникших в ней дефектов появляются опасные токи утечек, которые способны выявить и ликвидировать только УЗО.

Перегрузки тоже являются частой причиной пожаров оборудования.

Конструкция автоматического выключателя состоит из двух раздельных модулей, каждый из которых работает, реагируя преимущественно на КЗ или перегрузку. Это:

1. Электромагнитная отсечка.
2. Тепловой расцепитель.

Простая кинематическая схема показывает устройство автоматического выключателя и принцип его работы.

Электрический ток протекает от сети к нагрузке сквозь замкнутые главные контакты и катушку соленоида отключения. Тепловое воздействие воспринимается биметаллической пластиной, а силовое — сердечником электромагнита.

Биметалл или сердечник в критической ситуации бьют по поворотному рычагу, выколачивая его из зацепления с защелкой, удерживающей главный контакт во включенном состоянии. Под действием сильной отключающей пружины он быстро размыкает электрическую цепь.

Конструктивно все производители реализуют этот принцип по своим разработкам. Поэтому они немного отличаются на всех моделях. Но, общее представление внутреннего устройства дает следующая картинка.

Принцип работы электромагнита расцепителя отсечки двумя словами

Когда по обмотке протекает ток, то в ее сердечнике, служащей магнитопроводом, создается магнитное поле.

Если сила тока достигает критической величины, то магнитная энергия выстреливает сердечник, преодолевая натяжение удерживающей пружины. Тогда боек выбивает защелку.

Современный электромагнитный расцепитель имеет небольшие габариты, подключается гибкими проводниками к контактам.

Тепловой расцепитель автоматического выключателя: насколько просто работает

Конструкция состоит из двух соединенных пластин: сталь и латунь. У них разное линейное расширение: зависимость от температуры. При нагреве биметалл изгибается в одну сторону, а охлаждении — противоположно.

Ток проходит по закрепленной на биметаллической пластине обмотке. Во время перегрузки или КЗ биметалл воздействует на поворотный механизм, а тот — отключает автомат, обесточивая подключенные потребители.

Выключатель автоматический: как выбрать по науке и жить в безопасности

Огромное количество производителей и обширный ассортимент их автоматов, предназначенных для разных условий эксплуатации, усложняют выбор их приобретения.

При покупке следует использовать только научный подход, не полагаясь на мнение даже знакомых электриков. С этой целью все ведущие заводы наносят маркировку прямо на корпусе модуля автомата. Привожу пример для Legrand.

Выбирать модуль выключателя автоматического нужно минимум по 9 характеристикам:

1. значению действующего напряжения и форме тока;
2. числу полюсов;
3. величине номинального тока защищаемой цепи;
4. времятоковой характеристике;
5. мощности нагрузки;
6. предельной коммутационной способности;
7. классу токоограничения;
8. селективности действия;
9. степени защита корпуса IP.

Вам придется учесть их действие комплексно.

Смотрим напряжение автоматического выключателя: начальный
шаг

Сразу надо обращать внимание на условия надежной работы модуля. Дело в том, что подобные защиты могут создаваться для универсальной работы в цепях постоянного или/и переменного тока.

Примером может служить известная серия советских и российских защит, выпускаемая как автоматический выключатель АП-50.

У них бывает разный уровень напряжения. Он не всегда может подойти для надежной работы в конкретной проводке. Надо проверять внимательно.

Отдельные модули могут быть созданы только для эксплуатации в цепях переменного тока.

Число полюсов автоматического выключателя: шаг №2

Бытовые автоматы изготавливают для работы в однофазной или трехфазной цепи. На защите ввода при аварии они снимают потенциалы фаз и нуля, полностью обесточивая питающую схему.

У отходящих же линий отключается только потенциал фазы, а ноль остается в работе. Этого вполне достаточно для ликвидации аварии и создания более простой схемы подключения.

Шаг 3: выбор автоматического выключателя по току — скрытые секреты

Нормальная работа автомата требует учитывать 4 значения тока:

1. Номинальной величины.
2. Условного нерасцепления.
3. Условного расцепления.
4. Длительно допустимого.

Величина номинального тока пишется Iн (In). Она указывается на корпусе, используется как базовое значение для выбора, работы и проверок защиты. Такая нагрузка должна длительно проходить через замкнутые контакты без их отключения.

Током условного нерасцепления называют величину I=1,13×Iн. При такой нагрузке защита не должна отключаться за время меньшее, чем 1 час с номиналом до 63 А и 2 часа — более мощным.

Характеристика условного тока расцепления определяет величину, которая надежно разрывает превышенную нагрузку.

Длительно допустимая величина тока введена для учета температурного состояния проводки без ее чрезмерного нагрева с учетом характеристик токопроводящей способности: вида металла и поперечного сечения.

Все эти величины я привел наглядным графиком для меди.
Можете им воспользоваться при расчете проекта новой проводки. Данные брал из
справочников, а электрическими проверками не занимался.

Если кто-то возьмется за эту работу, то результаты
обязательно опубликую. А проверять надо, ибо с длительно допустимыми токами в
медном проводе 4 и 6 квадрата просматривается интересная закономерность.

С алюминием не стал возиться: в быту он опасен. Тем пользователям, кому интересен этот вопрос, предлагаю сравнить его характеристики с медью по следующей таблице.

Выбор автоматического выключателя при проектировании проводки необходимо проводить по характеристике его номинального тока. Этот анализ осуществляют последовательно за 3 приема:

1. Расчет тока линии по нагрузке подключенных потребителей.
2. Выбор номинала модульной защиты по ближайшему значению стандартного ряда величин токов.
3. Подбор сечений проводников под действующие токовые нагрузки.

Каждая из трех составляющих важна. Допущенные ошибки исправлять сложно. Поэтому каждый этап следует повторно проверять.

Одиночные или групповые потребители, как и однофазная или трехфазная схема питания накладывают свои особенности на расчет тока подключенной линии по собственным формулам. Это наиболее сложная часть анализа.

Шаг 4: времятоковая характеристика выключателя — основа правильного выбора типа конструкции

Нагрузки электрической сети носят случайный либо закономерный
характер. Они всегда меняются при подключении потребителей.

Лампы накаливания и ТЭНы с резистивными сопротивлениями не дают такие эффекты, как включение индуктивных устройств: электродвигателей, дросселей, трансформаторов. Кабельные линии обладают емкостным сопротивлением.

Любое включение прибора связано с созданием апериодических
составляющих, формирующих переходные процессы. Они характеризуются различными бросками токов.

Конструкция автоматического выключателя должна учитывать эти
явления и обеспечивать нормальное электроснабжение потребителей в любой
сложной, изменчивой ситуации.

Под эти требования технически сложно создать простой и надежный автоматический выключатель с универсальным набором возможностей.
Электротехническая наука пошла по другому пути: разделение нагрузок по типам реактивных составляющих и создание модулей защит под каждую.

С этой целью используется времятоковая характеристика выключателя, имеющая 3 типа: B, C и D. Они имеют разные параметры отстроек защиты от токов переходных процессов.

На графике по оси абсцисс приведено отношение тока действующей нагрузки к номинальной величине, а ординат — время отключения в
секундах и их долях.

Тип B применяется для потребителей с характерной резистивной нагрузкой: обогреватели, цепи освещения, протяженные линии электропитания.

Тип C используется для смешанных схем с розеточными группами и потребителями, создающими умеренные нагрузки при включении электродвигателей.

Тип D выбирают для потребителей не бытового назначения: силовые трансформаторы и нагрузки с повышенными токами при пусках оборудования.

Если использовать тип B автоматического выключателя для
дома, то он может ложно срабатывать при включениях стиральной или посудомоечной машины, электрических насосов, мощных пылесосов.

Автомат типа D просто не среагирует на опасность, когда она не достигнет величины его уставки, но потребует защиты оборудования от броска тока.

Выбор автоматического выключателя по мощности — шаг №5: нужно ли его делать?

Именно вопросу выбора автоматов по мощности нагрузки уделяют много внимания авторы статей для интернет. Поэтому я решил тоже высказать свое
мнение. А ваша задача: учесть или высказаться против.

Вся хитрость в том, что электрические характеристики любых бытовых приборов указываются в ваттах, а защиты маркируются амперами. Никаких
других секретов здесь больше нет.

Блогеры просто переводят нагрузку, выраженную мощностью, через напряжение бытовой сети в ток. Делают это посредством новых таблиц, схем, калькуляторов.

Я предлагаю отказаться от этой идеи, а модуль защиты рассчитывать по току номинальной величины с учетом вольтамперной характеристики. Будет меньше ошибок, да и искать их станет проще. Понимаю, что выбор остается за вами.

Шаг 6: предельная коммутационная способность — критическая характеристика модуля защиты

Исходим из того, что в природе нет контактов, способных выдерживать любые нагрузки. У них всегда есть предел, выше которого они просто сгорают.

Эту величину производитель определяет экспериментально и показывает цифрой внутри прямоугольника.

Обычно модули создаются под токи КЗ до 4,5 либо 6 или 10 килоампер. Когда автомат имеет отличия предельной коммутационной способности (ПКС) для цепей переменного и постоянного тока, то они указываются отдельно. Причем каждой величине приписывается свой символ: « ~ », « — », « ~/- ».

Это значение в принципе зависит от технического состояния электропроводки — ее сопротивления. Оно закладывается в проект, зависит от многих факторов:

• протяженности магистралей;
• сечения и качества токопроводящих жил;
• количества и состояния соединительных контактов;
• удаленности от питающей трансформаторной подстанции;
• условий технического обслуживания.

Из практики:

• У старых зданий с ветхой алюминиевой проводкой ПКС составляет 4500 ампер.
• Медная электропроводка обеспечивает токи КЗ 6 килоампер.
• Когда потребитель находится близко от трансформаторной подстанции, то автоматы надо ставить на 10кА.

Шаг 7: классы токоограничения автоматического выключателя — в чем суть характеристики

Скорость отключения короткого замыкания напрямую влияет на
безопасность оборудования, а модули защит работают не одинаково. Показатели быстродействия позволяют подбирать автоматы, работающие в щадящем или экстремальном режиме оборудования.

Для наглядности действия рассмотрим их срабатывание на примере длительности одного периода напряжения синусоиды тока или напряжения (обозначается Т).

В него входят две полуволны гармоники. Для стандартной частоты 50 герц время прохождения периода составляет 20 миллисекунд (мс).

Максимальное значение тока или его амплитуда достигается при четверти периода или половине полупериода. На графике я показал усредненные временные показатели трех классов токоограничения: 1, 2 и 3.

Класс №1 самый продолжительный, а значит экстремальный. Его время чуть превышает 10 мс. Для наглядности показано как Т/2. На корпусе автомата его просто не обозначают.

Класс №2 занимает промежуточное время по скорости. Такая защита должна отработать за время 6÷10 мс. На графике усреднено как 1/2(Т/2).

Класс №3 самый быстрый и экономный со временем срабатывания 2,5÷6 мс, что я обозначил как 1/3(Т/2).

Классы токоограничения 2 и 3 маркируются на корпусе под прямоугольником ПКС квадратиком с соответствующей цифрой.

Шаг 8: селективность автомата — залог качественного отключения аварии

Смысл выбора этого параметра заключается в избирательной способности защиты правильно локализовать короткое замыкание или перегруз и оставить в работе исправное оборудование.

Поясняю на простом примере квартирной проводки.

Любая розетка по разным причинам может стать источником короткого замыкания. Аварию может отключить автомат №3 квартирного щитка, №2 —
подъездный или №3 — домовой.

Однако обесточивать этаж либо подъезд /дом имеет смысл только при отказе выключателя №3, используя эту функцию как резервную. В первую
очередь надежно должны срабатывать квартирные защиты.

Поэтому они настраиваются на более быстрое срабатывание или меньшие уставки тока при наладке. Предусмотреть эту возможность следует во
время выбора конструкции.

Иногда возникают затруднения с настройкой избирательности на вводном автомате. Для таких случаев можно приобрести специальный селективный
автоматический выключатель.

Его конструкция имеет механизм, обеспечивающий два пути протекания тока: основной и дополнительный для теплового расцепителя со своими
связанными силовыми контактами.

Резистор селективности внутри дополнительного канала задерживает срабатывание своего контакта на уставку избирательности. А основной канал работает как обычный.

Общее отключение защиты происходит после разрыва контактов обоих каналов, что также способен выполнить электромагнит отсечки.

Подобный механизм может быть полезен владельцам частных домов или коттеджей, хотя в большинстве случаев селективность можно обеспечить выбором характеристик быстродействия и настройкой токовых уставок обычных модулей.

Заключительный шаг №9: степени защиты корпуса для помещений повышенной влажности

Обычно автоматы устанавливают в квартирном или ином щитке, защищенном от проникновения воды и посторонних предметов. Но иногда их приходится включать на мобильное оборудование или удлинители.

Когда такими приборами пользуются во влажных помещениях, то следует обращать внимание на техническую способность корпуса работать в опасной
среде.

Она маркируется индексом IP с цифрами, обозначающими степень защиты. На обычных автоматах достаточно обозначения IP20. Ее показывают в сопроводительной документации.

Программа Электрик 7.8 или способ компьютерного расчета автомата

На сайте электротехнических программ можно бесплатно скачать и установить на свой компьютер доступный калькулятор расчета. Адрес я показал картинкой.

Загрузка, инсталляция и работа описаны отдельной статьей. Я проверил несколько функций этой программы. Работает нормально. Результат вычислений усредненный.
Можете использовать.

Вам придется учесть 2 фактора:

1. Сайт работает на бесплатном конструкторе и забит навязчивой рекламой.
2. Автор не берет на себя ответственность за конечный результат вычислений. Его вам придется проверять вручную.

В целом программа подойдет начинающим электрикам для создания первоначальной схемы своего проекта.

Ошибки электриков не только начинающих в работе защит

К такому выводу я пришел на работе, занимаясь многочисленной проверкой этих защит на специализированных стендах. Поэтому еще раз рекомендую приобретенный автомат до ввода в эксплуатацию подвергать жестким испытаниям от реальной нагрузки и замерять временные характеристики.

Ошибка электрика №1: проверка петля фаза-ноль не выполнена

Суть этого теста состоит в том, что ток короткого замыкания, который должен почувствовать и отключить автомат, банально по закону Ома зависит от сопротивления подключенной в него цепи.

Другими словами, длина проводов от автомата до розетки и дальше к включенному в нее потребителю может снизить ток короткого замыкания до
такого предела, когда уставка для срабатывания защиты окажется выше: выключатель не сработает.

Эта возможность проверяется специальными приборами.

Ее следует обязательно выполнять.

Ошибка электрика №2: плохой монтаж проводки обученной бригадой

Когда писал эту статью у меня в квартире пропал свет и надолго. Старенький макбук работает девятый год, аккумулятор уже изъят…

Под окном увидел аварийную машину электриков ЖКХ. Спустился вниз по лестнице спросить, что случилось. Подъездный щит вскрыт. Бригада 3
человека: пожилой монтер, производитель среднего возраста и молодой
руководитель работ после института с бумагами.

Один работает, два стоят и наблюдают. Присоединился, стал третьим. Мне сказали, что перемычка на нулевой провод греется и ее будут менять. Я это и так понял. Там алюминиевая жила где-то примерно на 6 квадрат (оценил взглядом).

Монтер ее заменил и подключил на скрутку. Да, на скрутку, причем длиной не более 4 см. Я говорю: халява, сэр! На меня устремилось 3 пары
глаз и последовал вопрос: ты кто такой? Отвечаю: релейщик с 330.

Двое ничего не поняли, а парень с института посмотрел с уважением. Попытка объяснить ошибку встретила психологический отпор со стороны
самоуверенного монтера.

Мне, увидев такую работу, пришлось сразу идти в магазин и покупать реле контроля напряжения, хотя планировал его установку позже. Здание то старое.

Обрыв нуля трехфазной сети за счет отгорания скрутки гарантирован, а ловить 380 вольт вместо 220 в своей квартире нет желания.

Тем людям, кто любит смотреть видео, рекомендую к просмотру ролик владельца elektrik-sam.info. Он тоже доступно объясняет все про выключатель автоматический: как выбрать его правильно.

Тема немного сложная и у вас могут остаться вопросы. Задавайте их в разделе комментариев. Я обязательно отвечу.

Источник: ElectrikBlog.ru