Конструкция автоматического выключателя


 

Автоматический выключатель — электрический аппарат, предназначенный для нечастых операций включения и отключения токов нагрузки в номинальном режиме, а также автоматического отключения питающей цепи в аварийном режиме: при перегрузке или коротком замыкании.

 

автоматический выключатель

 

Так называемые автоматы приобрели широкое применение в щитках зданий, где они выполняют роль защиты линий электропроводки от перегруза или к.з. 

 

В электроустановках автоматический выключатель играет очень важную роль. Он применяется в распределительных щитах переменного и постоянного тока собственных нужд подстанций, шкафах и отсеках релейной защиты и автоматики.

 

Конструктивно автоматы бывают одно- двух- трех- и четырехполюсные.

 

Защитные функции аппарата выполняют специальные расцепители, которые, в зависимости от выпоняемой функции делятся на:

  • тепловые;
  • электромагнитные;
  • независимые;
  • обратного тока;
  • минимального и максимального напряжения.

Тепловой расцепитель обеспечивает отключение автоматического выключателя при прохождении через него тока значением выше номинального, то есть при перегрузке. Основа расцепителя теплового типа – биметаллическая пластина, которая состоит из двух слоев разного металла. В результате нагрева данной пластины до определенной величины происходит ее изгиб. Пластина, изгибаясь, воздействует на механизм отключения аппарата.

 

Электромагнитный расцепитель предназначен для мгновенного отключения автомата при коротком замыкании на линии, а также при превышении номинального тока в несколько раз. Ток, при котором срабатывает электромагнитный расцепитель, можно определить по классу автомата. Например, класс B – 3-5 номинальных значений тока, C – 5-10, а D – 10-12. Расцепитель данного типа являет собой электромагнит, по которому течет ток нагрузки. В номинальном режиме сердечник электромагнита находится в неподвижном состоянии. В случает короткого замыкания по обмотке электромагнита течет очень большой ток, в результате сердечник втягивается и воздействует на механизм отключения автоматического выключателя.


 

Расцепители независимые обеспечивают отключение автоматов дистанционно.

 

Механизмы обратного тока обеспечивают отключение автомата при прохождении через него постоянного ток обратной полярности.

 

Расцепители минимального и максимального напряжений срабатывают  при достижения значения напряжения определенной уставки. Например, если установить уставку минимального напряжения в 210 вольт, то при понижении напряжения до 210 и менее вольт произойдет отключение автомата.

 

При отключении автомата образуется электрическая дуга, которая может повредить аппарат. Для того чтобы погасить возникшую дугу в выключателе предусмотрено дугогасительное устройство.

 

Конструкция автоматического выключателя

 

Рассмотрим основные конструктивные элементы автоматического выключателя:

 

конструкция автоматического выключателя

  1. рычаг для производства операций включения/отключения аппарата вручную;
  2. биметаллическая пластина (тепловой расцепитель);
  3. регулировочный винт теплового расцепителя;
  4. электромагнитный расцепитель;
  5. винтовые зажимы для подключения автомата в электрическую цепь;
  6. устройство для гашения дуги (дугогасительная камера);
  7. подвижный контакт;
  8. неподвижный контакт;
  9. подпружиненная защелка для крепления автомата на DIN-рейке.

elektri4estwo.ru

Зачем нужны автоматы?

Автоматические выключатели – аппараты, предназначенные для защиты силового кабеля, точнее, его изоляции от оплавления и нарушения целостности. Автоматы не защищают владельцев техники от ударов и не оберегают само оборудование. Для этих целей электросеть оснащают УЗО. Задача автоматов предотвратить перегрев, сопровождающий поступление сверхтоков на вверенный участок цепи. Благодаря их использованию не будет оплавлена и повреждена изоляция, значит, проводка будет действовать в нормальном режиме без угроз возгорания.

Выбор автоматического выключателя: для чего нужно устройство

Работа автоматических выключателей заключается в размыкании электрической цепи в случае:

  • появления ТКЗ (в дальнейшем токов короткого замыкания);
  • перегрузки, т.е. прохождения по защищаемому участку сети токов, сила которых превышает допустимое эксплуатационное значение, но не является ТКЗ;
  • ощутимого снижения или полного исчезновения напряжения.

Автоматы охраняют следующий за ними участок цепи. Проще говоря, устанавливаются на вводе. Оберегают они линии освещения и розеток, магистрали подключения бытового оборудования и электродвигателей в частных домах. Линии эти прокладываются кабелем различного сечения, ведь питается от них техника разной мощности. Следовательно, для защиты участков сети с неравнозначными параметрами нужны устройства защиты с неравнозначными возможностями.

Казалось бы, можно без лишней мороки приобрести самые мощные приборы автоматического выключения для установки на каждую из линий. Шаг в корне неверный! А результат его проложит прямую «тропинку» к пожару. Защита от причуд электротока – дело тонкое. Потому лучше узнать, как выбрать автоматический выключатель, и установить аппарат, разрывающий цепь, когда в этом возникает реальная потребность.

Внимание. Автоматический выключатель с завышенными характеристиками будет пропускать токи, критические для проводки. Он своевременно не отключит защищаемый участок цепи, из-за чего будет плавиться или гореть изоляция кабеля.

Автоматы с заниженными характеристиками тоже преподнесут немало сюрпризов. Будут бесконечно разрывать линию при запуске техники и в итоге сломаются из-за многократного воздействия на них слишком больших токов. Контакты спаяются, что называется «залипнут».

Конструкция и принцип работы автомата


Сложно будет определиться с выбором, не разобравшись с устройством автоматического выключателя. Давайте посмотрим, что скрыто в миниатюрной коробочке из тугоплавкого диэлектрического пластика.

Устройство автоматического выключателя: рабочие органы аппарата

Расцепители: их типы и назначение

Основные рабочие органы автоматических выключателей – расцепители, осуществляющие разрыв цепи в случае превышения нормативных эксплуатационных параметров. Расцепители различаются по специфике действия и по диапазону токов, на поступление которых они обязаны реагировать. В их рядах числятся:

  • электромагнитные расцепители, практически моментально реагирующие на возникновение ТКЗ и «отсекающие» защищаемый участок сети в сотые или тысячные доли секунды. Состоят они из катушки с пружиной и сердечником, который втягивается от воздействия сверхтоков. Втягиваясь, сердечник напрягает пружину, а она заставляет работать расцепляющее устройство;
  • тепловые биметаллические расцепители, выполняющие роль барьера от перегрузок. На ТКЗ они вне сомнений тоже реагируют, но обязаны выполнять несколько другую функцию. Задача тепловых собратьев заключается в разрыве сети в случае прохождения по ней токов, превышающих предельные рабочие параметры кабеля. Например, если по проводке, предназначенной для транспортировки 16А, пойдет ток 35А, состоящая из двух металлов пластина изогнется и заставит автомат отключиться. Причем 19А она мужественно «держать» будет больше часа. А вот 23А «терпеть» целый час не сможет, сработает раньше;

  • полупроводниковые расцепители в бытовых автоматах редко употребляются. Однако могут служить рабочим органом защитного выключателя на вводе в частный дом или на линии мощного электродвигателя. Измерение и фиксацию аномального тока в них осуществляют трансформаторы, если аппарат устанавливается на сеть переменного тока, или дроссельные усилители, если устройство включают в линию постоянного тока. Расцепление производится блоком полупроводниковых реле.

Есть еще нулевые или минимальные расцепители, применяемые чаще всего в качестве дополнения. Они разъединяют сеть при снижении напряжения до какого-либо предельного значения, указанного в техпаспорте. Неплохой опцией бывают дистанционные расцепители, позволяющие отключать и включать автомат, не открывая шкаф управления, и замки, фиксирующие позицию «выкл». Стоит учесть, что оснащение данными полезными дополнениями, ощутимо отражается на цене аппарата.

Устройство автоматического выключателя: электромагнитный расцепитель


Устройство автоматического выключателя: тепловой расцепитель

Применяемые в быту автоматы чаще всего оснащаются слаженно работающей комбинацией электромагнитного и теплового расцепителя. Значительно реже встречаются и используются аппараты с одним из данных устройств. Все же автоматические выключатели комбинированного типа практичней: два в одном во всех смыслах выгоднее.

Крайне важные дополнения

В конструкции автоматического выключателя нет бесполезных составляющих. Все компоненты старательно трудятся во имя общего предохранительного дела, это:

  • дугогасительное устройство, монтируемое на каждый полюс автомата, коих бывает от одного до четырех штук. Оно представляет собой камеру, в которой по определению гасится электрическая дуга, возникающая при вынужденном размыкании силовых контактов. В камере параллельно расположены омедненные стальные пластины, делящие дугу на мелкие части. Раздробленная угроза плавким деталям автомата в дугогасительной системе остывает и напрочь исчезает. Продукты горения выводятся через газоотводные каналы. Дополнением бывает искрогаситель;
  • система контактов, подразделяющихся на неподвижные, вмонтированные в корпус, и подвижные, шарнирно прикрепленные к полуосям рычагов размыкающих механизмов;
  • калибровочный винт, с помощью которого в заводских условиях производится юстировка теплового расцепителя;
  • механизм с традиционной надписью «вкл/выкл» с соответствующей функцией и с предназначенной для осуществления рукояткой;
  • клеммы подключения и прочие приспособления для подсоединения и установки.

Вот как выглядит процесс гашения дуги:

Устройство автоматического выключателя в подробностях

Слегка задержимся на силовых контактах. Неподвижная разновидность напаивается электромеханическим серебром, оптимизирующим электрическую износостойкость выключателя. При применении недобросовестным производителем дешевого серебряного сплава вес изделия уменьшается. Иногда используется латунь с серебряным напылением. «Заменители» легче нормативного металла, потому качественный прибор авторитетной марки весит несколько больше, чем «левый» аналог. Важно заметить, что при замене серебра напайки неподвижных контактов на дешевые сплавы сокращается ресурс автомата. Циклов отключения и последующего включения он выдержит меньше.

Определимся с количеством полюсов

Уже упоминалось, что полюсов у данного прибора защиты может быть от 1 до 4 шт. Выбрать количество полюсов автомата проще простого, т.к. все зависит от его цели применения:


  • однополюсный автомат превосходно справится с защитой линий освещения и розеток. Монтируется только на фазу, никаких нолей!;
  • двухполюсный выключатель защитит кабель, питающий электроплиты, стиральные машины и водонагреватели. Если мощной бытовой техники в доме нет, его ставят на линию от щитка до ввода в квартиру;
  • трехполюсный прибор необходим для оборудования трехфазной проводки. Это уже полупромышленные масштабы. В быту может быть линия мастерской или скважинного насоса. Трехполюсный аппарат нельзя подключать к заземляющему проводу. Он всегда должен быть в полной боеготовности;
  • четырехполюсные автоматические выключатели применяются для предохранения от возгорания четырехпроводной проводки.

Если запланировано защитить проводку квартиры, бани, дома с помощью двухполюсных и однополюсных автоматических выключателей, сначала устанавливается двухполюсной аппарат, затем однополюсной с максимальным номиналом, далее по убыванию. Принцип «ранжира»: от более мощного компонента к слабому, но чувствительному.

Типы автоматических выключателей

Маркировка – информация к размышлению


Разобрались с устройством и принципом действия автоматов. Узнали, что зачем. Теперь смело приступим к разбору маркировки, проставленной на каждом автоматическом выключателе независимо от логотипа и страны происхождения.

Маркировка автоматических выключателей: характеристики прибора защиты

Основной ориентир – номинал

Т.к. цель приобретения и установки автомата заключается в предохранении проводки, то в первую очередь ориентироваться нужно на ее характеристики. Ток, текущий по проводам нагревает кабель пропорционально сопротивлению его токоведущей жилы. Короче, чем толще жила, тем большего значения ток может пройти по ней, не расплавляя изоляцию.

В соответствии с максимальным значением силы тока, транспортируемого кабелем, подбирается номинал прибора автоматического отключения. Рассчитывать ничего не нужно, взаимозависимые значения электроустановочных устройств и проводки заботливыми электриками давно сведены в таблице:

Как грамотно выбрать автоматический выключатель

Табличные сведения следует несколько корректировать согласно отечественным реалиям. Преобладающее количество бытовых розеток рассчитано на подключение провода с жилою 2,5 мм², что предполагает согласно таблице возможность установки автомата с номиналом 25А. Реальный номинал самой розетки всего лишь 16А, значит купить нужно автоматический выключатель с номиналом, равным номиналу розетки.

Аналогичную корректировку следует провести, если есть сомнения в качестве имеющейся проводки. Если есть подозрения в том, что сечение кабеля могло не соответствовать указанному производителем размеру, лучше перестраховаться и взять автомат, номинал которого на позицию меньше табличного показателя. Например: по таблице для защиты кабеля подходит автомат на 18А, а возьмем мы на 16А, потому что провод покупали у Васи на рынке.

Калибруемая характеристика номинала аппарата

Эта характеристика – рабочие параметры теплового расцепителя или его полупроводникового аналога. Представляет собой коэффициент, умножая на который мы получаем силу тока при перегрузке, которую прибор может держать или не держать в течение определенного периода времени. Устанавливается значение калибруемой характеристики в процессе производства, корректировки в домашних условиях не подлежит. Подбирают ее из стандартного ряда.

Калибруемая характеристика указывает на то, как долго и перегрузку какого силы сможет выдержать автомат, не отключая участок цепи от питания. Обычно это две цифры:

  • наименьшее значение повествует о том, что автомат будет пропускать ток с превышающими стандарт параметрами более часа. Например: автомат на 25А будет более часа пропускать ток силой в 33А, не отключая защищаемый отрезок проводки;
  • наибольшее значение – лимит, за пределами которого отключение произойдет меньше, чем через час. Указанный в примере прибор быстро отключится при токе 37 и более Ампер.

Если проводка проходит в штробе, сформированной в стене с внушительной изоляцией, кабель при перегрузе и сопровождающем его перегреве охлаждаться практически не будет. Значит, за час проводка может изрядно пострадать. Может, сразу результат превышения никто и не заметит, но сроки службы проводов существенно сократятся. Следовательно, для скрытой проводки будем искать выключатель с минимальными калибровочными характеристиками. Для открытого варианта можно особо не зацикливаться на данной величине.

Маркировка автоматических выключателей: время-токовые характеристики

Уставка – показатель моментального срабатывания

Данная цифра на корпусе — характеристика работы электромагнитного расцепителя. Она обозначает предельную величину аномальной силы тока, которая при многократных отключениях не повлияет на работоспособность прибора. Нормируется она в единицах тока, а указывается цифрами или латинскими литерами. С цифрами все предельно просто: это номинал. А вот скрытый смысл буквенных обозначений стоит выяснить.

Буквы проставляются на автоматах, выполненных по DIN-стандартам. Обозначают они кратность максимального тока, возникающего при включении оборудования. Тока, который в разы превышает рабочие характеристики цепи, но не становится причиной отключения и не приводит в непригодность прибор. Проще, во сколько раз ток включения оборудования может превысить номинал аппарата и кабеля без угрожающих последствий.

Для применяемых в быту автоматических выключателей это:

  • В – обозначение автоматов, способных реагировать без собственного повреждения на токи, превышающие номинал в интервале от 3х до 5ти раз. Очень подходят для оснащения объектов старой застройки и сельской местности. Применяются не часто, потому для торговой сети являются чаще всего заказной позицией;
  • С – обозначение данных средств защиты, диапазон срабатывания которых находится в пределах от 5ти до 10ти раз. Самый распространенный вариант, востребованный в новостройках и в новых загородных домах с автономными коммуникациями;
  • D – обозначение выключателей, мгновенно разрывающих сеть при поступление тока силой, превышающей номинал от 10 до 14ти, порой до 20ти раз. Приборы с такими характеристиками нужны только для защиты проводки мощных электродвигателей.

За рубежом есть вариации, как в большую, так и в меньшую сторону, но рядового владельца отечественной собственности они не должны интересовать.

Класс токоограничения и его значение

Об этом кратко, ведь большинство предложенных торговлей приборов относится к 3му классу токоограничения. Изредка встречается 2ой. Это показатель скорости действия аппарата. Чем он выше, тем быстрее отреагирует прибор на ТКЗ.

Видео-руководство для расчета номинала:

stroy-banya.com

Независимо от назначения и быстродействия автоматические выключатели (АВ) состоят из следующих основных узлов:

· главной контактной системы (главных контактов),

· дугогасительной системы,

· привода главных контактов,

· расцепляющего устройства,

· расцепителей,

· вспомогательных контактов;

· токоведущая система с присоединительными зажимами (выводы).

Главная контактная система (ГК) определяющий элемент выключателя. Она должна удовлетворять двум основным требованиям:

· обеспечивать, не перегреваясь и не окисляясь, продолжительный режим работы при протекании номинального тока;

· быть способной, без повреждений включать и отключать токи короткого замыкания, достигающие величины предельной коммутационной способности.

В выключателях с высокой отключающей способностью применялись многоступенчатые контактные системы, состоящие из главных и дугогасительных контактов. Использование металлокерамики позволяет в современных конструкциях применять одноступенчатые контактные системы.

Контактные системы селективных автоматов выполняются с компенсацией электродинамических сил. Наиболее эффективным следует считать принцип электродинамической компенсации. В токоограничивающих автоматах электродинамическое усилие в контактах используется для получения токоограничивающего эффекта. Под действием электродинамических сил происходит размыкание контактной системы и загорание дуги.

Дугогасительная система обеспечивает отключение токов короткого замыкания в ограниченном объеме. Под воздействием возникающих электродинамических сил дуга быстро растягивается и гаснет, но ее пламя занимает очень большое пространство. Задача дугогасительного устройства заключается в том, чтобы ограничить размеры дуги и обеспечить ее гашение в малом объеме. С этой целью широкое распространение получили камеры с деионной решеткой. Магнитное дутье в выключателях создается самим контуром тока. Электродинамические силы контура (особенно при коротких замыканиях) обеспечивают быстрое перемещение дуги по контактам. Дугогасительные решетки со стальными пластинами создают дополнительные силы, втягивающие дугу в камеру.

Привод главных контактовслужит для включения выключателя по команде оператора или системы автоматического управления.

Расцепляющее устройство предназначено для обеспечения моментного отключения выключателя, а также для исключения возможности удерживать контакты выключателя во включенном положении при наличии аварийного режима работы в защищаемой цепи.

Расцепителиэлементы, которые контролируют заданный параметр защищаемой цепи и, воздействуя на расцепляющее устройство, отключают выключатель при отклонении контролируемого параметра от заданного.

Вспомогательные контакты служат для переключений в цепях управления, блокировки и сигнализации в зависимости от коммутационного положения выключателя.

Принципиальная схема конструкции АВ представлена на рис. 12.4. Коммутация тока осуществляется главными контактами 7. Гашение дуги, возникающей при размыкании ГК, выполняется в дугогасительной камере 8. ГК соединены с выводными зажимами 11. Управление ГК осуществляется рычагом ручного привода 2 через расцепляющее устройство (механизм свободного расцепления) 3, либо выключатель может иметь дистанционный привод 1, который особенно удобен в САУ энергоснабжением. Механизм свободного расцепления (МСР) представляет собой систему шарнирно-связанных рычагов и пружин, соединяющих привод с системой подвижных контактов. Дистанционный привод может быть: электромагнитным, электродвигательным или индукционно-динамическим.

Размыкание ГК выполняться путем воздействия на МСР расцепителей 17: максимального тока, перегрузки, минимального напряжения, тока утечки, независимого. По характеристике выдержки времени расцепители тока бывают без выдержки времени; с выдержкой времени, независимой от тока; с выдержкой времени, обратно зависимой от тока. Дистанционное автоматическое отключение выполняется путем подачи напряжения на независимый расцепитель 18. МСР обеспечивает размыкание ГК вне зависимости от воздействия привода. МСР расцепляет связь привода с ГК при наличии сигналов расцепителей. Расцепитель представляет собой реле или элемент реле, встроенный в выключатель. В зависимости от исполнения расцепители бывают: Конструкция автоматического выключателя Рисунок 12.4 – Конструкция автомата
· максимального тока мгновенного или замедленного действия выполняются на базе электромагнитов с токовой обмоткой и якорем, воздействующем на МСР. Регулировка тока срабатывания выполняется пружинами. · расцепители напряжения: минимальные – для отключения выключателя при снижении напряжения ниже определенного уровня, независимые – для дистанционного отключения выключателя, срабатывающие при подаче на них напряжения. Расцепитель минимального напряжения выполняется на базе электромагнитов с катушкой, включенной на напряжение выходных зажимов АВ. Конструкция автоматического выключателя Рисунок 12.5 – Расцепитель
     

· расцепители перегрузки (тепловые) – обеспечивают срабатывание АВ при токах выше номинального с выдержкой времени обратно пропорциональной току. Выполняются с использованием термобиметаллов и работают в зависимости от значения тока и времени его протекания.

· комбинированные – срабатывают при сочетании ряда факторов.

Комбинированный (максимального тока и тепловой) расцепитель приведен на рис. 12.5. При перегрузках срабатывает тепловой расцепитель: биметаллическая пластинка 2 вследствие нагрева изгибается и винтом 3 поворачивает отключающую рейку 4. При коротком замыкании сработает электромагнитный расцепитель, состоящий из сердечника 7 и якоря 5, охватывающих токопровод. Максимальный расцепитель воздействует на ту же отключающую рейку. Для ограничения тока через биметаллическую пластинку служит шунт 1.

Расцепители перегрузки и максимального тока современных АВ выполняются с использованием полупроводниковых элементов, в т.ч. микропроцессоров (полупроводниковый расцепитель – РП). При этом контролирующие и сравнивающие органы расцепителя выполняются на полупроводниковых элементах с выходом на независимый электромагнитный расцепитель, который воздействует на механизм свободного расцепления. РП состоит из блока управления (БУРП) и измерительных элементов (трансформатора тока – ТТ), встроенных в каждый полюс АВ. Трансформаторы тока используются как датчики тока и источники энергии для работы РП. На лицевой стороне блока расположены органы регулировки. Блок крепится на основании АВ и соединяется с ним через штепсельный разъем. С измерительных ТТ сигналы, пропорциональные току в защищаемой цепи, подаются на схему выделения наибольшего сигнала, откуда наибольший сигнал поступает на входы блоков перегрузки и короткого замыкания. Блок перегрузки состоит из реле перегрузки и элемента выдержки времени с обратно пропорциональной от тока характеристикой. Блок КЗ состоит из реле короткого замыкания без выдержки времени. При возникновении перегрузки, превышающей уставку реле, выполненного по схеме компаратора, импульсы через схему распределения сигналов с выдержкой времени поступают на катушку независимого расцепителя. Срабатывание расцепителя по каналу КЗ происходит аналогично без выдержки времени.

В РП постоянного тока в качестве измерительного элемента применяется шунт и дроссельный магнитный усилитель.

С ГК кинетически связаны вспомогательные контакты (ВК), предназначенные для цепей управления и дистанционного контроля состояния ГК. Они выполняются обычно в виде отдельного блока, связанного с подвижной системой выключателя.

helpiks.org

Устройство автоматического выключателя

Аналогичная задача решается при помощи так называемых автоматических выключателей (АВ). В отличие от плавких одноразовых предохранителей, автоматы – достаточно сложные приборы, при выборе их следует учитывать имеет несколько параметров.

Они также последовательно включаются в цепь. При повышении тока автоматический выключатель цепь разрывает. Автоматические выключатели выпускаются самого разного конструктивного исполнения и с различными параметрами. Наиболее распространены сегодня автоматы для крепления на ДИН-рейку (рис. 1).

Конструкция автоматического выключателя

Широко известны ещё советских времен автоматы АП-50 (рис. 3-5) и многие другие. Автоматы выпускаются с количеством полюсов (линий для подключения) от одного до четырёх. При этом двух- и четырёхполюсные автоматы могут иметь в своем составе не только защищенные, но и не защищённые контактные группы, которые обычно используются для разрыва нейтрали.

Конструкция автоматического выключателя

Конструкция автоматического выключателя

Состав и устройство АВ

В состав большинства автоматических выключателей входят:

  • механизм ручного управления (используется для ручного включения и выключения автомата);
  • коммутирующее устройство (набор подвижных и неподвижных контактов);
  • дугогасительные устройства (решетка из стальных пластин);
  • расцепители.

Дугогасительные устройства обеспечивают гашение и выдувание дуги, которая образуется при размыкании контактов, через которые проходит сверхток(рис.2)

Конструкция автоматического выключателя

Расцепитель – устройство (часть автомата или дополнительное устройство), механически связанное с механизмом АВ и обеспечивающее размыкание его контактов.

В составе автоматического выключателя имеются обычно два расцепителя.

Первый расцепитель – реагирует на долговременную, но небольшую перегрузку сети (тепловой расцепитель). Обычно это устройство на основе биметаллической пластины, которая под действием проходящего через неё тока постепенно нагревается, изменяет конфигурацию. В конце концов она нажимает на удерживающий механизм, который освобождает и размыкает подпружиненный контакт.

Второй расцепитель – так называемый, «электромагнитный». Он обеспечивает быструю реакцию АВ на короткое замыкание. Конструктивно этот расцепитель представляет из себя соленоид, внутри катушки которого находится подпружиненный сердечник со штырьком, упирающимся в подвижный силовой контакт.

Обмотка включена в цепь последовательно. При коротком замыкании ток в ней резко возрастает, за счет чего увеличивается магнитный поток. При этом преодолевается сопротивление пружины, и сердечник размыкает контакт.

Параметры АВ

Первый параметр – номинальное напряжение. Выпускаются автоматы для только постоянного тока и для переменного и постоянного. Автоматы для постоянного тока для общего использования достаточно редки. В бытовых и промышленных сетях используются в основном АВ для переменного и постоянного тока. Чаще всего используются АВ с номинальным напряжением 400В, 50Гц.

Второй параметр – номинальный ток (Iн). Это тот рабочий ток, который автомат пропускает через себя в длительном режиме. Обычный ряд номиналов (в амперах) – 6-10-16-20-25-32-40-50-63.

Третий параметр – отключающая способность, предельная коммутирующая способность (ПКС). Это максимальная сила тока короткого замыкания, при которой автомат сможет разомкнуть цепь, не разрушившись. Обычный ряд паспортных значений ПКС (в килоамперах) – 4,5-6-10. При напряжении 220 В, это соответствуют сопротивлению сети (R=U/I) 0.049 Ом, 0,037 Ом, 0,022 Ом.

Конструкция автоматического выключателя

Как правило, сопротивление проводов бытовой электросети может достигать 0,5 Ом, ток короткого замыкания на уровне 10 кА возможен только в непосредственной близости от электроподстанции. Поэтому самые распространённые ПКС – 4,5 или 6 кА. Автоматы с ПКС 10 кА применяются в основном в промышленных сетях.

Четвертый параметр, характеризующий АВ, — это ток уставки (уставка) теплового расцепителя. Этот параметр для различных автоматов составляет от 1,13 до 1,45 от номинального тока. Мы отмечали, что при прохождении номинального тока гарантируется длительная работа цепи с АВ.

Уставка теплового расцепителя больше номинала, именно достижение реальным током величины уставки вызовет отключение автомата. Следует отметить, что в автоматах советского периода предусмотрена ручная регулировка уставки тепловой защиты (рис. 5). Доступ к регулировочному винту в автоматах, устанавливаемых на ДИН-рейку невозможен.

Конструкция автоматического выключателя

Пятый параметр автоматического выключателя – ток уставки электромагнитного расцепителя. Этот параметр определяет кратность превышения номинального тока, при которой АВ сработает практически мгновенно, среагировав на короткое замыкание.

 

Важная характеристика автомата – это зависимость времени срабатывания от тока (рис. 6). Эта зависимость состоит из двух зон. Первая – зона ответственности тепловой защиты. Особенность её – постепенное уменьшение времени прохождения тока до расцепления. Это понятно – чем больше ток, тем быстрее нагревается биметаллическая пластина и размыкается контакт.

При очень большом токе (коротком замыкании) практически мгновенно (за 5 – 20 мс) срабатывает электромагнитный расцепитель. Эта вторая зона на нашем графике.

Конструкция автоматического выключателя

 

По уставке электромагнитного расцепителя все автоматы подразделяются на несколько типов:

  • A Преимущественно для защиты электронных схем и цепей большой протяжённости;
  • B Для обычных осветительных цепей;
  • C Для цепей с умеренными пусковыми токами (двигатели н трансформаторы бытовых приборов);
  • D Для цепей с большой индуктивной нагрузкой, для промышленных электродвигателей;
  • K Для индуктивных нагрузок;
  • Z Для электронных устройств.

Наиболее распространены – B, C и D.

Характеристика В – используется для сетей общего назначения, особенно там, где необходимо обеспечить селективность защиты. Электромагнитный расцепитель настроен на срабатывание при кратности тока по отношению к номиналу от 3 до 5.

При подключении чисто активных нагрузок (лампочек накаливания, обогревателей…) пусковые токи практически равны рабочим. Однако при подключении электродвигателей (даже холодильников и пылесосов) пусковые токи могут быть значительными и вызвать ложное срабатывание автомата с рассматриваемой характеристикой.

Наиболее распространены автоматы с характеристикой С. Они достаточно чувствительны, и в то же время не дают ложных срабатываний при пуске двигателей бытовой техники. Такой выключатель срабатывает при 5-10 кратном превышении номинального значения. Такие автоматы считаются универсальными и применяются всюду, включая промышленные объекты.

Характеристика D – это уставка электромагнитного расцепителя на 10 – 14 номиналов по току. Обычно такие значения нужны при использовании асинхронных двигателей. Как правило автоматы с характеристикой D используются в трёх- или четырёхполюсном исполнении для защиты промышленных сетей.

При совместном использовании автоматических выключателей нужно иметь представление о таком понятии, как селективная защита. Построение селективной защиты обеспечивает срабатывание автоматов, находящихся ближе к месту аварии, при этом более мощные автоматы, расположенные ближе к источнику напряжения, срабатывать не должны. Для этого более чувствительные и быстродействующие автоматы устанавливаются ближе к потребителям.

infoelectrik.ru


Автоматические выключатели — коммутационные аппараты защиты, без которых, в настоящее время не может обойтись ни одна система электроснабжения.

Помимо основной функции автоматов — защитного отключения (размыкания) электрических цепей при аварийных режимах работы — возникновении в них коротких замыканий (КЗ), токов недопустимых значений, устройства могут служить для нечастых коммутаций — оперативных включений и отключений нагрузки (при условии, что ее потребляемый ток не превышает номинальный ток аппарата).

Конструкция автоматических выключателей. В данном случае, она рассмотрена на примере однополюсных устройств модульного исполнения, получивших сегодня наибольшее распространение в качестве устройств защиты электрических сетей.

Конструктивно, все они представляют собой корпус из неподдерживающего горения пластика, внутри которого расположены следующие элементы и узлы:

Конструкция автоматического выключателя

1 — корпус;
2 — винтовые зажимы для проводов;
3 — рукоять (рычаг управления);
4 — подвижный контакт;
5 — неподвижный контакт;
6 — биметаллическая пластина теплового расцепления;
7 — катушка соленоида мгновенного расцепления;
8 — камера гашения дуги;
9 — гибкая связь с биметаллической пластиной;
10 — узел расцепления;
11 — фиксатор автомата на DIN-рейке.

Нормальный режим работы. Предполагается, что значения токов нагрузки в электрической цепи не превышают номинал аппарата защиты. При взведении рукояти автоматического выключателя в верхнее положение (“вкл”), происходит соприкосновение контактных поверхностей подвижного и неподвижного контактов.

Питающее напряжение с верхнего винтового зажима поступает на катушку соленоида, далее на неподвижный контакт. При включении (установке рукояти в верхнее положение) происходит соприкосновение неподвижного и подвижного контактов, с последнего через гибкий соединитель — на биметаллическую пластину и на нижний винтовой зажим, к которому подключен провод, питающий защищаемую групповую линию.

Срабатывание (отключение) автомата. Происходит при превышении расчетных значений тока его расцепителя значениями токов в цепи; появление сверхтоков, вследствие возникновения замыканий или длительных перегрузок.

В зависимости от величины протекающего через автомат тока, его защитное отключение может выполнено как электромагнитным, так и тепловым расцеплением.

Так, при возникновении сверхтоков, вызванных коротким замыканием в защищаемой линии, срабатывание происходит в результате втягивания сердечника соленоида, воздействующего на механизм расцепления автомата, что приводит к размыканию подвижного и неподвижного контактов.

При незначительных длительных превышениях номинального тока в цепи, отключение автомата осуществляется в результате нагрева биметаллической пластины под действием тока; в результате ее изгиба в действие приводится узел расцепления, размыкающий линию. На время срабатывания тепловой защиты влияет величина токов перегрузки.

Гашение дуги а автоматеНезависимо величины превышения тока и того, каким из способов выше вызвано воздействие на узел расцепления, отключение может сопровождаться искрением контактов, возникновением дуги между ними при размыкании.

Для защиты контактов от термических воздействий дуги, которые могут стать причиной появления нагара на контактных поверхностях или их разрушения, конструкцией любого автоматического выключателя предусмотрена дугогасительная камера, расположенная над контактами.

Конструктивно, она представляет собой решетку из нескольких параллельно закрепленных пластин. Гашение дуги при коммутации больших токов происходит ее рассеиванием (делением) в этом дугогасителе.

Для защиты трехфазных цепей используются трехполюсные автоматы. Упрощенно, их конструкция представляет собой три объединенных в одном корпусе описанных выше однополюсных автоматических выключателя.

При возникновении в цепи одной из фаз, расцепитель этого полюса, воздействует на механизмы расцепления двух других, обеспечивая размыкание всех контактных пар защищаемых цепей — полное отключение напряжения.


forum220.ru

Виды автоматических выключателей

Подобные устройства делятся на несколько типов:

  • установочные автоматы – оснащаются пластиковым коробом, благодаря чему данные устройства можно монтировать в жилых помещениях без риска получения повреждений током;
  • универсальные автоматы – не оснащаются защитным корпусом, а потому их можно монтировать только в специальном распределительном оборудовании;
  • быстродействующие автоматы – особенность заключается в том, что время реагирования составляет менее 5 миллисекунд;
  • автоматы замедленного действия – в таких моделях время срабатывания колеблется в диапазоне от 10 до 100 миллисекунд;
  • селективные – подобное оборудование можно настроить на определенное время выключения в области тока короткого замыкания;
  • электрооборудование обратного тока – техника срабатывает исключительно при смене направления тока в определенном участке;
  • поляризованные устройства – обесточивают участок цепи при условии значительного скачка силы тока;
  • неполяризованные – работают так же, как и предыдущие только во всех направлениях тока.

Скорость отключения напрямую зависит от принципа действия устройства. Также скорость отключения зависит от наличия условий для моментального обесточивания определенного участка цепи. Данные условия созданы в электрооборудовании, которые работают по методу токоограничения.

Вернуться к содержанию

Конструкция автоматического выключателя

Методы работы, а также конструктивные особенности подобных устройств зависят от области применения и задачами, возложенными на устройство. Запуск и выключение оборудования может происходить в ручном режиме или посредством электромагнитного и электродвигательного привода.

Ручная схема отключения присутствует в защитных устройствах, которые рассчитаны на силу тока, не превышающую 1000 ампер. Главной особенностью подобной техники является предельная коммутационная способность, которая не связана со скоростью движения рукояти. Это значит, что операция должна быть проведена до конца, чтобы изменения возымели эффект.

kak-pochinit-vyklyuchatel-svetaВ некоторых случаях возникает необходимость самостоятельного ремонта выключателей, рекомендуем прочитать данную статью с пошаговой инструкцией. О том, как правильно обустроить заземление в доме можно узнать, перейдя по ссылке http://vse-postroim-sami.ru/engineering-systems/electrician/433_kak-sdelat-zazemlenie-v-dome/ Для разведения проводки придется провести такую операцию, как штробление стен.

Электродвигательный или электромагнитные элементы запитаны от электрического тока. Такие схемы должны быть оснащены защитой от произвольного повторного запуска. Также процесс включения устройства должен останавливаться при условии повышения или понижения напряжения в защищаемом участке цепи от 85 до 110 % от нормального.

Во время перегрузки сети или короткого замыкания прекращение работы автомата происходит в независимости от положения рукояти, отвечающей за запуск/отключение оборудования.

Одним из самых важных компонентов автоматических выключателей можно считать расцепитель. Данная деталь контролирует определенную характеристику участка сети и во время аварийной ситуации воздействует на специальный элемент, который выключает оборудование. Помимо этого, расцепитель необходим для удаленного выключения автомата. Самыми распространенными на современном рынке являются нижеперечисленные виды:

  • электромагнитные – осуществляют защиту проводки от коротких замыканий;
  • термические – нужны для осуществления защиты от скачков силы тока;
  • смешанные;
  • полупроводниковые – данный тип отличается легкостью регулировки и значительной стабильностью настроек отключения.

В отдельных случаях, когда требуется осуществить соединения цепи без электрического тока, могут использовать защитное электрооборудование, не оснащенные расцепителями.

В современном мире производится огромное количество защитного электрооборудования, которое можно использовать в разных климатических условиях и размещать в разных помещениях. Также разные серии устройств рассчитаны на установку в сложных условиях и характеризуются различной степенью сопротивления агрессивным воздействиям внешних факторов.

Вся необходимая информация, с которой следует ознакомиться до покупки подобного оборудования, находится в нормативно-технической документации. В большинстве случаев она представлена ТУ производителя. В редких случаях для обобщения товаров, которые имеют используются в различных сферах и изготавливаются одновременно большим числом компаний, уровень документации может быть повышен, причем, в некоторых случаях до Госстандарта.

Конструкция данного оборудования включает в себя следующие компоненты:

  • система автоматического расцепления;
  • система контроля;
  • система контактов;
  • решетка гашения дуги;
  • расцепители.

Контактная система представлена некоторым количеством статичных контактов, которые установлены в корпусе, а также несколькими динамичными контактами. Последние закрепляются на полуоси рукояти управления при помощи шарниров. Система предназначена для одинарного разрыва участка электрической сети.

Механизм погашения дуги монтируется в обоих полюсах автомата и необходим для захвата дуги в и ее охлаждение до полного исчезновения. Механизм, по сути, является камерой для гашения дуги, в которой установлена деионная решетка из металлических пластинок. Иногда механизм может оснащаться специальными искрогасителями в виде фибровых пластинок.

Система автоматического расцепления является шарнирным устройством на три или четыре звена. Данная система используется для мгновенного расцепления и выключения системы контактов. Может использоваться и в ручных устройствах, и в автоматических.

Электромагнитный расцепитель является обычным электромагнитом с крюком. Обрудование предназначено для выключения всей системы в автоматическом режиме при коротком замыкании. Некоторые расцепители дополнительно оснащаются системой гидравлического замедления.

Тепловой расцепитель в автоматах представлен специальной металлической пластинкой. При значительном повышении напряжения данная пластинка деформируется, после чего осуществляется автоматическое выключение. Время выдержки сокращается по мере повышения напряжения.

Полупроводниковый элемент представлен измерительным устройством, магнитом и блоком реле. Магнит оказывает воздействие на систему автоматического расцепления автоматического выключателя.

Измерительный элемент в данном случае представлен трансформатором электричества или магнитным усилителем. Первый используется для переменного тока, а второй для постоянного.

В большинстве защитного электрооборудования используются совмещенные расцепители, которые используют термоэлементы для защиты от повышения силы тока и магнитные катушки для защиты от коротких замыканий.

В конструкции защитного устройства присутствуют некоторые компоненты, которые монтируются внутрь или снаружи автомата. Данные элементы могут быть различного рода расцепителями, дополнительными контактами, приводами для удаленного контроля, сигнализацией автоматического выключения.

Вернуться к содержанию

Принцип работы автоматического выключателя

В обычном рабочем режиме через автоматический выключатель проходит ток, сила которого должна быть меньшей и равной нормальному значению. Электричество, которое используется для запитки устройства, подается на клемму в верхней части устройства, которая соединена со статичным контактом. С этого контакта ток идет на динамичный контакт, после чего проходит через металлический проводник и попадает на катушку соленоида.

После прохождения через катушку электричество идет по термическому расцепителю, и только после этого ток приходит на клемму в нижней части защитного электрооборудования.

Во время значительного повышения напряжения или риска короткого замыкания защитное электрооборудование отключает сеть. Это происходит с помощью системы автоматического расцепления, которая запускается посредством термического или электромагнитного расцепителя.

Вернуться к содержанию

Принцип работы автомата во время перегруза цепи

Главное назначение автоматических выключателей заключается в обеспечении защиты участка сети во время перегруза или короткого замыкания. Перегруз сети означает, что сила тока в определенном участке перевалила через максимальное значение для данного защитного электрооборудования. Слишком сильный ток проходит по тепловому расцепителю, вызывая его деформацию. В зависимости от разницы действующей силы тока и обычного значения деформация достигает определенного уровня, результатом которой может стать отключение автомата.

Тепловая защита автомата срабатывает не моментально, поскольку для деформации металлической пластинки необходимо достаточно нагреть ее. Время на отключение напрямую зависит от избыточной силы тока в защищаемом участке и может составлять как несколько секунд, так и час.

Подобная задержка необходима, чтобы автомат не срабатывал постоянно при небольших или непродолжительных скачках силы тока в определенном участке сети. В большинстве своем, такие скачки происходят во время включения электрооборудования с высокими стартовыми токами.

Сила тока, при которой срабатывает термический элемент в защитном электрооборудовании, выставляется посредством регулировочной детали еще на заводе-производителе. Как правило, данное значение должно превышать нормальное число в 1.1 – 1.5 раза.

Также следует знать, что в помещениях с высокой температурой автомат может работать некорректно, поскольку термический элемент может деформироваться быстрее, чем нужно. В свою очередь в помещениях с низкой температурой автомат сработает позже необходимого времени.

Перегрузка электрической сети возникает в случае подключения большого количества приборов, общая мощность потребления которых, превышает нормальную мощность. Включение нескольких мощных электроприборов скорее всего вызовет срабатывание термического элемента.

Если такое произошло, следует до включения автомата определиться с тем, какие приборы следует отключить, произвести отключение и немного подождать. Это время необходимо, чтобы термический элемент в защитном электрооборудовании остыл и встал в начальное положение.

Вернуться к содержанию

Принцип работы автоматического выключателя во время короткого замыкания

Устройство автоматических выключателей позволяет защищать электрическую цепь не только от перегруза, но и от коротких замыканий. Во время таких аварийных ситуаций ток повышается настолько, что может расплавиться изоляция проводки. Для предотвращения такой неприятности следует моментально отключить сеть. Эта задача возложена на электромагнитный расцепитель.

Данный элемент состоит из катушки соленоида и стального сердечника, который фиксируется специальной пружиной. Моментальный скачок силы тока в обмотке катушки ведет к пропорциональному повышению магнитной индукции, вследствие чего сердечник плотнее прилегает к пружине. По мере нарастания магнитной индукции стальной сердечник преодолевает воздействие пружины и прижимает выключатель.

После этого моментально размыкаются контакты, и подача электричества в защищаемый участок прекращается. Электромагнитный элемент включается моментально и предотвращает воспламенение изоляции.

Во время отключения контактов при аварийной ситуации между ним возникает так называемая дуга, максимальная температура которой составляет 3000 градусов. Само собой разумеется, что элементы защитного электрооборудования следует защитить от настолько высоких температур. Для этих целей автоматы оснащаются специальными системами гашения дуги. Это устройство внешне похоже на коробку, которая состоит из нескольких пластинок из металла.

Высокотемпературная дуга появляется в месте отключения контактов. После этого один край дуги движется по динамичному контакту, а другой проходит по статичному элементу, переходит на металлический проводник, а затем доходит до задней грани системы гашения дуги. Попадая на решетку из пластинок, дуга делится на части, теряет температуру и в итоге гаснет. Снизу автоматического выключателя находятся специальные отверстия для вывода образующихся в момент гашения дуги газов.

Если защитное электрооборудование сработало из-за короткого замыкания, то у вас не получится включить электричество, пока вы не обнаружите саму причину возникновения поломки. В большинстве случаев проблема кроется в выходе из строя какого-либо электрооборудования.

Для повторного запуска устройства следует отсоединить электрооборудование и попытаться запустить выключатель. Если сделать это получилось и оборудование не выбило в ближайшее время, значит, проблема заключается в поломке техники. Останется только опытным путем выяснить, какое именно устройство вышло из строя. Если автоматический выключатель срабатывает после отключения всех приборов, значит, проблема в нарушении изоляции проводки. Для устранения подобной неисправности придется вызывать специалистов, которые смогут обнаружить и устранить поломку.

Если вы столкнулись с такой проблемой, как постоянные отключения защитного электрооборудования, то не стоит устанавливать новое устройство с более высоким номинальным значением силы тока – эти действия проблему не разрешат. Данное оборудование монтируется с учетом площади поперечного сечения провода, а значит, слишком высокий ток попросту не сможет возникнуть в проводке. Выяснить причину неисправности и устранить ее помогут соответствующие специалисты, самостоятельные действия крайне рискованны.

Вернуться к содержанию

vse-postroim-sami.ru

Функциональные возможности автоматических выключателей

Выключатели-автоматы призваны выполнять две основные функции – защитную и управляющую. Их можно разделить на следующие функциональные предназначения автоматов:

  • коммутация электроцепей – обеспечивается процесс включения и отключения отдельных участков электрических цепей;
  • защита электроцепей от перегрузок – выполняется отключение цепи, когда значение тока, протекающего в ней, превышает установленный порог (такое может случиться, когда в линию подключают мощный прибор);
  • защита от коротких замыканий – происходит отключение защищаемой сети от питающей при появлении токов больших значений вследствие короткого замыкания проводников токопроводящей линии.

Варианты исполнений автоматических выключателей

Учитывая особенности конструкций выключателей их можно разделить на три группы:

  • воздушные;
  • модульные;
  • в литом корпусе.

Воздушные автоматы

Этот тип устройств используется на промышленных предприятиях для коммутации электроцепей с большими токами, значение которых может превышать тысячи ампер.

Модульные выключатели

Эти автоматы наиболее используемые устройства, которые устанавливаются как в бытовых электрических цепях, так и промышленных.

Выключатели в литом корпусе

Предложенный вариант коммутационных устройств предназначен для работы с токами, имеющими широкий диапазон значений рабочих токов.

Читайте более подробно: Классификация автоматических выключателей

Конструкционные особенности автоматических выключателей

К основным элементам конструкции выключателей-автоматов относятся

  • корпус;
  • управляющий рычаг;
  • винтовое крепление для проводников;
  • система подвижных и неподвижных контактов;
  • тепловой расцепитель в виде биметаллической пластины;
  • катушка-соленоид расцепления контактов;
  • дугогасительные камеры;
  • механизм расцепления;
  • фиксирующее устройство для крепления на DIN-рейке.

Автоматический выключатель на DIN рейке

Корпуса автоматических выключателей производят из токонепроводящего ударопрочного пластика. По конструкции корпус может состоять из двух пластин, которые надежно скреплены и защищают рабочие элементы устройства. На переднюю панель выключателя выводится управляющий рычаг, при помощи которого осуществляется включение/отключение автомата.

На задней панели устройств имеются специальные приспособления для фиксации автомата на монтажной DIN-рейке. DIN-рейка является специальной пластиной, используемой для надежной фиксации модульных устройств.

К основным исполнительным узлам автоматических систем выключения относятся тепловой и электромагнитный расцепителb.

Тепловой расцепитель – это термозависимая биметаллическая пластина, которая может нагреваться при прохождении через нее тока. Если величина тока превышает установленное граничное значение, вследствие сильного разогрева происходит изгиб пластины, что задействует расцепляющий механизм, отключающий подачу напряжения на защищаемую цепь.

Расцепитель электромагнитного типа является катушкой-соленоидом, внутри которой размещен подпружиненный сердечник. При возникновении коротких замыканий происходит нарастание тока в катушке, что в свою очередь приводит к генерации магнитного поля, под действием которого металлический сердечник, преодолевая противодействие пружины, втягивается и воздействует на механизм отключения.

Режимы работы автоматического выключателя

Автоматы могут работать в трех режимах:

  • обычный;
  • перегрузка;
  • короткое замыкание.

Обычный (неаварийный) режим

В таком режиме, когда управляющий рычаг находится в положении «Включено» ток подается к автомату и через систему неподвижных и подвижных контактов и электрические элементов автомата проходит к подключаемой сети с оборудованием.

Режим перенагрузки

Когда величина тока в контролируемой электроцепи превышает установленное граничное значение срабатывает система теплового расцепителя. Под действием нагревания током биметаллическая пластина изгибается и действует на механизм, который обеспечивает размыкание токоподачи к защищаемой цепи.

Режим короткого замыкания

При коротких замыканиях происходит мгновенное повышение силы тока, которое приводит к резкому возрастанию магнитного потока, который приводит к втягиванию сердечника в катушку, что приводит к задействованию механизма расцепления контактов.

хэмз.рф

Виды

Следующим шагом в повышении безопасности при эксплуатации бытовой электросети стало внедрение автоматических выключателей, они уже выполняли не только функции защиты, но и штатных выключателей. Механизм этих устройств более совершенный и надежный.

Однополюсный АВ

Далее приведено устройство однополюсного АВ, но все, что сказано о нем, справедливо и для всех остальных видов.

На рисунке изображен механизм автоматического выключателя. Если проследить путь тока через АВ, то станет понятен принцип его работы.

Электрический ток проходит от правой клеммы 2 через замкнутые подвижный 3 и неподвижный 4 контакты, через медную шину и катушку 7, далее биметаллическую пластину 5, к левой клемме 6.

Аварийное отключение при превышении номинального тока
Температурный (биметаллический) расцепитель представляет собой пластину, которая изготовлена из двух слоев разных металлов. При протекании по ней электротока она нагревается, а так как металлы имеют различные коэффициенты расширения, то пластина изгибается.

Чем больший ток протекает по ней, тем сильнее она изгибается, а когда ток становится больше номинального, на который рассчитан автомат, он действует на спусковой механизм и разрывает цепь.

Этот же ток протекает и через катушку, но возникающая магнитная сила не может преодолеть сопротивление пружины, и сердечник не втягивается внутрь катушки, поэтому отключение происходит только благодаря работе температурного расцепителя.

Аварийное отключение

В случае короткого замыкания ток в цепи возрастает до бесконечной величины в течение нескольких миллисекунд.

Протекающий через катушку магнитного расцепителя (7) ток создает мощный магнитный импульс, который втягивает сердечник внутрь. А так как он связан с подвижным контактом (3), то цепь разрывается, другим концом сердечник нажимает на спусковой механизм, тот срабатывает и не позволяет замкнуть цепь после окончания действия магнитного импульса.

Магнитный расцепитель – это катушка (соленоид) из довольно толстого медного провода. Если по ней течет ток, значительно, в 3-20 раз, превышающий номинальный(In), магнитное поле в катушке достигает порога срабатывания, сердечник втягивается, отводит подвижный контакт от неподвижного, а другим концом воздействует на спусковой механизм, происходит выключение нагрузки.

При аварийном или ручном отключении между контактами возникает электрическая дуга, это явление вредное. Для уменьшения воздействия дугового разряда на поверхность контактов применяется дугогасительная камера, она состоит из ряда металлических пластин, закрепленных на двух параллельных стенках из электротехнического картона.

Электрическая дуга – это плазма, под действием собственного магнитного поля она втягивается в промежутки между пластинами, отдавая им тепло, быстро остывает и гаснет. В автоматическом выключателе реализованы два независимых канала слежения за состоянием электрической цепи.

Один из них – тепловой, он следит за «медленным» изменением силы тока, и если она превышает предельное значение в течение длительного времени (до нескольких десятков минут), то происходит отключение.

Второй канал – электромагнитный, он следит за быстрым изменением: если в цепи возникает «бросок» силы тока, то в катушке этого канала появляется мощный магнитный импульс, он отключает потребителя от сети.

Принцип подбора

Для выбора автомата необходимо знать силу тока в сети, которую необходимо защищать от перегрузки. Ее можно легко посчитать.

Сила тока в проводке зависит от мощности имеющихся в доме бытовых приборов:

I=W/U *Ко, где:

o I – сила тока в сети (в Амперах).
o W – суммарная мощность всех бытовых приборов (в ваттах).
o U – напряжение сети (обычно 220 вольт).
o Ко – коэффициент «одновременности».

Разумеется, все имеющиеся в доме приборы одновременно работать не будут, поэтому полученный результат нужно умножить на коэффициент «одновременности», его можно определить из приведенной таблицы.

Мощность бытовых приборов обычно указывается на шильдике или прямо на корпусе, также ее можно узнать в паспорте этого изделия.

Соответствие мощности (W) коэффициенту спроса (Ко)

Мощность бытовых приборов (W), кВт до 14 20 30 40 50 60 70 и более
Коэффициент одновременности (спроса) (Ко) 0,8 0,65 0,6 0,55 0,5 0,48 0,45

В тоже время полезно учитывать тот фактор, что в быту во многих приборах, например, холодильниках, кондиционерах, системах вентиляции, электроинструментах используются довольно мощные электродвигатели.

В технических характеристиках часто указывается cos(φ) – это так называемый коэффициент мощности, он показывает сдвиг фаз тока и напряжения, который обусловлен индуктивностью обмоток электродвигателей.

Соответствие значений коэффициента мощности cos(φ)

Значение коэффициента мощности Выск. Хорош. Уд. Низк. Неуд.
cos(φ) 0,95…1 0,8…0,95 0,65…0,8 0,5…0,65 0…0,5

Также сдвиг фаз вызывают люминесцентные лампы старой конструкции, потому что в них использовались дроссели большой индуктивности, а они вызывают сдвиг фаз. В современных лампах этого типа для управления и регулирования используются электронные схемы.

Поэтому для более точной оценки потребляемого тока необходимо учитывать и cos φ этих приборов.

Окончательная формула будет выглядеть так:

I=W/U *Ко* cos φ

Коэффициент мощности для двигателя указывается на бирке, прикрепленной к корпусу двигателя. По приведенной выше таблице можно определить «качество» двигателя.

Проделав эти нехитрые вычисления, можно приблизительно оценить, какой ток будет в сети.

Теперь необходимо подобрать автомат по параметрам, учитывая, что I <= In <= Iдоп, где:

o I – сила тока в сети (в Амперах);
o In – номинальный ток автоматического выключателя;
o Iдоп – допустимый ток в сети.

Допустимый ток в сети зависит от того, какие сечение провода и материал, из которого он изготовлен: медь или алюминий.

Величину тока можно приблизительно определить по таблице ниже.

Допустимые токовые нагрузки кабелей с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена

Номинальное сечение жилы, мм2 Допустимые токовые нагрузки кабелей, А
одножильных многожильных
на постоянном токе на переменном токе на переменном токе
на воздухе на земле на воздухе на земле на воздухе на земле
1,5 29 41 22 30 21 27
2,5 37 55 30 39 27 36
4 50 71 39 50 36 47
6 63 90 50 62 46 59
10 86 124 68 83 63 79
16 113 159 89 107 84 102

Основные характеристики, на которые необходимо обращать внимание при выборе модели автоматического выключателя, представлены на рисунке.

Номинальный ток In – это ток в сети, не вызывающий отключения нагрузки в течение всего времени работы.

Время-токовая характеристика – обозначается В, С, D; она показывает, при какой перегрузке в сети произойдет аварийное отключение потребителей. Если это нижний предел, то время срабатывания более 0,1 сек, а если верхний – менее 0,1 сек:

  • B – 3-5 раз.
  • С – 5-10 раз.
  • D – 10-20 раз.

В быту чаще всего применяются C или D, реже B. Наиболее часто используемые в быту номиналы стандартного ряда In – 6,3, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80 А.

Окончательный выбор делается согласно следующей схеме: номинальный ток автомата (In) должен быть выше или равен току в сети (I) при всех включенных приборах в доме, но меньше или равен допустимому току (Iдоп).

I <= In <= Iдоп

Например:

Мощность домашних приборов 9 квт. По таблице находим, что сечение провода должно быть не менее 4 мм2, а сила тока будет 41 А. Из стандартного ряда выбираем ближайший: меньший – 40. Значит, подойдет С40.

elquanta.ru


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.