Автоматические выключатели назначение устройство принцип работы: Автоматический выключатель, принцип работы, характеристики, выбор

Содержание

Автоматический выключатель, принцип работы, характеристики, выбор

Автоматический выключатель (его еще иногда называют «автомат защиты») предназначен для отключения, оборудованной им, электрической цепи при коротком замыкании или превышении тока более определенной величины.

Работа автоматического выключателя может быть основана на тепловом или электромагнитном принципах. Стоит отметить, что большинство современных выключателей одновременно используют оба эти принципа. Как это работает поясняет рисунок 1.

Ток, протекающий между точками подключения автомата (А-В), проходит через катушку электромагнита L и биметаллическую пластину 2.

При превышении предельно допустимого значения тока происходит нагрев биметаллической пластины (тепловой принцип), она деформируется, приводя в действие расцепитель S — устройство, размыкающее электрическую цепь.

Однако, здесь имеет место достаточно высокая инерционность, определяющая большое время срабатывания теплового расцепителя.

Электромагнитный расцепитель срабатывает при значительном превышении тока через катушку L, что вызывает перемещение сердечника 1, который также воздействует на контакт S, вызывая срабатывание выключателя, причем происходит это очень быстро.

Таким образом, комбинация перечисленных принципов работы автоматического выключателя позволяет отслеживать достаточно длительные, но не мгновенные превышения тока (тепловой) и резкое значительное возрастание тока, например, при коротком замыкании (электромагнитный).

ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Перед тем как выбрать автоматический выключатель стоит ознакомиться с его основными техническими характеристиками. Предлагаю сделать это на конкретном примере (рисунок 2).

Если посмотреть на выключатель, то на его корпусе можно увидеть ряд маркировок.

  1. Торговая марка (производитель), ниже каталожный или серийный номер. Производитель нам может быть интересен с точки зрения репутации, соответственно качества.

    Серийный номер указывает на ряд таких технических характеристик выключателя как количество рабочих циклов, класс защиты, устойчивость к вибрационным нагрузкам и пр., то есть достаточно специфическая справочная информация. Однако, он характеризует еще отключающую способность выключателя, которую по-хорошему учесть следует.


  2. Находящийся вверху буквенно цифровой индекс определяет номинальный ток (In) — здесь 10 Ампер и тип (класс), определяющий ток мгновенного расцепления (выключения) (Ic):
    • B (Ic=свыше 3*In до 5*In) — применяется при достаточно длинных силовых линиях, собственное сопротивление которых может существенно ограничить ток короткого замыкания,
    • C (Ic=свыше 5*In до 10*In) — наиболее распространенный тип, подходит для бытовых линий с низкой индуктивной нагрузкой,
    • D (Ic=свыше 10*In до 20*In) — рекомендован для защиты цепей питания мощных электродвигателей, других устройств, имеющих большие значения пусковых токов (индуктивная нагрузка).

    Под ним указаны пределы рабочих напряжений, их тип — переменное (~) или постоянное (-).

  3. Это схема выключателя, она похожа на ту, что я приводил выше. На ней видно, что данный выключатель имеет электромагнитный (а) и тепловой (в) автоматические расцепители.

Таким образом, выбор автоматического выключателя следует производить с учетом токовой нагрузки, которая определяется мощностью потребителей электроэнергии (про это можно посмотреть здесь) и описанных выше условий его эксплуатации.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов


Принцип работы автоматического выключателя. Как работает автоматический выключатель

Для защиты бытовых электрических цепей обычно используются автоматические выключатели модульной конструкции. Компактность, легкость монтажа и замены, в случае необходимости, объясняет их широкое распространение.

Внешне такой автомат представляет собой корпус из термостойкой пластмассы. На лицевой поверхности расположена рукоятка включения и выключения, сзади – фиксатор-защелка для крепления на DIN-рейке, а сверху и снизу – винтовые клеммы. В данной статье рассмотрим

принцип работы автоматического выключателя.

Как работает автоматический выключатель?

В режиме штатной работы через автомат протекает ток, меньший или равный номинальному значению. Питающее напряжение от внешней сети подается на верхнюю клемму, соединенную с неподвижным контактом. С неподвижного контакта ток поступает на замкнутый с ним подвижный контакт, а от него, через гибкий медный проводник – на катушку соленоида. После соленоида ток подается на тепловой расцепитель и уже после него – на нижнюю клемму, с подключенной к ней сетью нагрузки.

В аварийных режимах автоматический выключатель отключает защищаемую цепь за счет срабатывания механизма свободного расцепления, приводимого в действие тепловым или электромагнитным расцепителем.

Причиной такого срабатывания является перегрузка или короткое замыкание.

Тепловой расцепитель – это биметаллическая пластина, состоящая из двух слоев сплавов с различными коэффициентами термического расширения. При прохождении электрического тока пластина нагревается и изгибается в сторону слоя с меньшим коэффициентом термического расширения. При превышении заданного значения силы тока, изгиб пластины достигает величины, достаточной для приведения в действие механизма расцепления, и цепь размыкается, отсекая защищаемую нагрузку.

Электромагнитный расцепитель состоит из соленоида с подвижным стальным сердечником, удерживаемым пружиной. При превышении заданного значения тока, по закону электромагнитной индукции в катушке наводится электромагнитное поле, под действием которого сердечник втягивается внутрь катушки соленоида, преодолевая сопротивление пружины, и вызывает срабатывание механизма расцепления. В нормальном режиме работы в катушке также наводится магнитное поле, но его силы недостаточно, чтобы преодолеть сопротивление пружины и втянуть сердечник.

Как работает автомат в режиме перегрузки

Режим перегрузки возникает, когда ток в подключенной к автомату цепи превышает номинальное значение, на которое рассчитан автоматический выключатель. При этом повышенный ток, проходящий через тепловой расцепитель, вызывает повышение температуры биметаллической пластины и, соответственно, увеличение ее изгиба вплоть до срабатывания механизма расцепления. Автомат отключается и размыкает цепь.

Срабатывание тепловой защиты не происходит мгновенно, поскольку на разогрев биметаллической пластины потребуется некоторое время. Это время может варьироваться в зависимости от величины превышения номинального значения тока от нескольких секунд до часа.

Такая задержка позволяет избежать отключения питания при случайных и непродолжительных повышениях тока в цепи (например, при включении электродвигателей которые имеют большие пусковые токи).

Минимальное значение тока, при котором должен сработать тепловой расцепитель, устанавливается при помощи регулировочного винта на заводе-изготовителе. Обычно это значение в 1,13-1,45 раз превышает номинал, указанный на маркировке автомата.

На величину тока, при котором сработает тепловая защита, влияет и температура окружающей среды. В жарком помещении биметаллическая пластина прогреется и изогнется до срабатывания при меньшем токе. А в помещениях с низкими температурами ток, при котором сработает тепловой расцепитель, может оказаться выше допустимого.

Причиной перегрузки сети является подключение к ней потребителей, суммарная мощность которых превышает расчетную мощность защищаемой сети. Одновременное включение различных видов мощной бытовой техники (кондиционер, электрическая плита, стиральная и посудомоечная машина, утюг, электрочайник и т.д.) – вполне может привести к срабатыванию теплового расцепителя.

В этом случае определитесь, какие из потребителей можно отключить. И не спешите снова включать автомат. Вы все равно не сможете взвести его в рабочее положение, пока он не остынет, а биметаллическая пластина расцепителя не вернется в свое исходное состояние.

Теперь вы знаете как работает автоматический выключатель при перегрузках

Как работает автомат в режиме короткого замыкания

В случае короткого замыкания принцип работы автоматического выключателя иной. При коротком замыкании ток в цепи резко и многократно возрастает до значений, способных расплавить проводку, а точнее изоляцию электропроводки. Для того чтобы предотвратить такое развитие событий необходимо мгновенно разорвать цепь. Электромагнитный расцепитель именно так и срабатывает.

Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку соленоида, внутри которой расположен стальной сердечник, удерживаемый в фиксированном положении пружиной.

Многократное возрастание тока в обмотке соленоида, происходящее при коротком замыкании в цепи, приводит к пропорциональному возрастанию магнитного потока, под действием которого сердечник втягивается в катушку соленоида, преодолевая сопротивление пружины, и нажимает на спусковую планку механизма расцепления.

Силовые контакты автомата размыкаются, прерывая питание аварийного участка цепи.

Таким образом, срабатывание электромагнитного расцепителя защищает от возгорания и разрушения электропроводку, замкнувший электроприбор и сам автомат. Время его срабатывания составляет порядка 0,02 секунды, и электропроводка не успевает разогреться до опасных температур.

В момент размыкания силовых контактов автомата, когда по ним проходит большой ток, между ними возникает электрическая дуга, температура которой может достигать 3000 градусов.

Чтобы защитить контакты и другие детали автомата от разрушительного воздействия этой дуги, в конструкции автомата предусмотрена дугогасительная камера. Дугогасительная камера представляет собой решетку из набора металлических пластин, которые изолированы друг от друга.

Дуга возникает в месте размыкания контакта, а затем один ее конец движется вместе с подвижным контактом, а второй скользит сначала по неподвижному контакту, а потом по соединенному с ним проводнику, ведущему к задней стенке дугогасительной камеры.

Там она делится (дробится) на пластинах дугогасительной камеры, слабеет и гаснет. В нижней части автомата предусмотрены специальные отверстия для отвода газов, образующихся при горении дуги.

В случае отключения автомата при срабатывании электромагнитного расцепителя, вы не сможете пользоваться электричеством до тех пор пока не найдете и не устраните причину короткого замыкания. Вероятнее всего причина в неисправности одного из потребителей.

Отключите все потребители и попробуйте включить автомат. Если вам это удалось и автомат не выбивает, значит, действительно – виноват один из потребителей и вам осталось выяснить какой именно. Если же автомат и с отключенными потребителями снова выбивает, значит все гораздо сложнее, и мы имеем дело с пробоем изоляции проводки. Придется искать, где это произошло.

Вот таков принцип работы автоматического выключателя в условиях различных аварийных ситуаций.

Если отключение автоматического выключателя стало для вас постоянной проблемой, не пытайтесь решить ее установкой автомата с большим номинальным током.

Автоматы устанавливаются с учетом сечения вашей проводки, и, значит, больший ток в вашей сети просто не допускается. Найти решение проблемы можно только после полного обследования системы электроснабжения вашего жилища профессионалами.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

Устройство и принцип работы УЗО

Автоматы защиты в электрических цепях представляют собой устройства, автоматически выключающие электропитание путём размыкания контактов. Контакты размыкаются при коротком замыкании, превышении токовой нагрузки сверх расчётной и при появлении ненормированных токов утечки в сети. Автоматы защиты служат также в качестве выключателя для ручного размыкания сети.
В свою очередь, автоматы защиты делятся на следующие группы:

В последнее время появились также комбинированные приборы, совмещающие автомат защиты и УЗО, так называемые диффавтоматы.

В данной статье мы рассмотрим автоматы защиты, особенности их устройства, выбора и монтажа.

разнополюсные автоматические выключатели

  • 2.Для размыкания контактов достаточно отодвинуть защёлку, и пружина размыкания, прикреплённая к размыкающему контакту (контактам), разомкнёт цепь. Возникающая при размыкании контактов электрическая дуга гасится специальным устройством гашения. Защёлка отодвигается для размыкания, во-первых, соленоидом, включённым в цепь последовательно при определённом
камера автоматического выключателя

значении протекающего через него тока, и, во-вторых, биметаллической пластиной, тоже включённой последовательно, изгибающейся при нагреве и сдвигающей защёлку для размыкания. Можно так же разомкнуть контакты вручную, нажав на кнопку, которая механически связана с защёлкой.Сверху и снизу расположены контакты (клеммы) для соединения с проводами. Крепится устройство защёлкиванием на так называемой DIN — рейка (DIN – Дойче Индустри Нормен – немецкие стандарты промышленности) DIN – рейка оснащаются входные щитки электросетей, в эти щитки также устанавливаются электросчётчики. Ставится автомат на DIN-рейку простым защёлкиванием, а для снятия необходимо отвёрткой сдвинуть специальную рамку фиксации.

дин-рейка для крепления автоматов защиты

Автомат защиты, защищает электросеть и приборы, подключённые после него.
При коротком замыкании сила тока, протекающего через соленоид, многократно увеличивается, соленоид втягивает сердечник, соединённый с защёлкой и цепь размыкается. Если же токовая нагрузка увеличивается (до срабатывания соленоида) и это вызывает сверхнормативный нагрев проводов, срабатывает биметаллическая пластина. При этом если время срабатывания соленоида составляет около 0,2 сек., то время срабатывания биметаллической пластины – около 4 сек.

автомат защиты

Номинальный ток и ток мгновенного расцепления автомата. Выбор автомата защиты

Основной характеристикой при выборе автомата является номинальный ток, который указывается на маркировке автоматов. Чтобы понять его смысл, нужно знать, что любая электросеть состоит из так называемых групп, каждая группа образует независимую «петлю», все петли подключены к входным проводам параллельно, то есть независимо. Это делается, во-первых, для повышения надёжности работы электросети и уменьшения возможности перегрузок, во-вторых, с помощью групп все токовые нагрузки выравниваются и приводятся к некоторым стандартным значениям, что позволяет экономить на проводах – для каждой группы выбирается своё сечение проводов.
Как правило, одну группу составляют приборы освещения, другую – розетки, третью энергопотребляющие электроплиты, стиральные машины и т.д. По каждой группе при проектировании сети электроснабжения определяется номинальный ток, исходя из которого, рассчитывается поперечное сечение проводов. Нужно заметить, что номинальный ток группы потребителей рассчитывается не простым суммированием мощностей потребителей, а с учётом вероятности одновременного включения нескольких потребителей в сеть. Для этого вводится так называемый коэффициент вероятности, рассчитываемый по специальной методике.

схема подклюючения автоматов защиты

Исходя из расчётных номинальных токов каждой группы потребителей, рассчитывается необходимое сечение проводов, и выбираются автоматы защиты (на каждую группу ставится свой автомат). Выбираются автоматы таким образом, что по известному номинальному току группы выбирается автомат с ближайшим в большую сторону значением номинального тока. Например, при номинальном токе группы 15А, выбираем автомат со значением номинального тока 16А.

номинал автоматических выключателей

Нужно понимать, что автомат защиты срабатывает не при небольшом превышении номинального тока, а при токе в сети, в несколько раз превышающем номинальный. Этот ток называется – ток мгновенного расцепления (в отличие от тока срабатывания биметаллической пластины) автомата защиты. Это второй параметр, который нужно учитывать при выборе автомата. По величине тока мгновенного расцепления, вернее по его отношению к номинальному току, автоматы делятся на три группы, обозначаемые латинскими буквами В; С; и D. (В Европейском Союзе выпускаются автоматы и класса А.) Что означают эти буквы?

Автоматы класса В рассчитаны на мгновенное расцепление при токе выше 3-х и до 5-ти номинальных токов.
Класс С соответственно выше 5-ти и до 10-ти номинальных токов.
Класс D – выше 10-ти и до 20-ти номинальных токов.

классификация автоматических выключателей

Для чего введены эти классы?

Дело в том, что существует такое понятие как пусковой ток нагрузки, который может для некоторых потребителей превышать номинальный рабочий ток в несколько раз. Например, любые электродвигатели в момент пуска (пока ротор двигателя неподвижен) работают практически в режиме короткого замыкания, то есть нагружают сеть только активным сопротивлением медных обмоток, которое невелико. И лишь когда ротор двигателя набирает обороты, появляется реактивное сопротивление, уменьшающее ток. Пусковые токи электродвигателей в 4-5 раз превышают номинальные (рабочие токи). (Правда длительность протекания пусковых токов невелика, биметаллическая пластина автомата защиты сработать не успеет).

Если мы для защиты двигателей применим автоматы класса В, то получим при каждом пуске двигателя ложное срабатывание автомата на пусковой ток. И возможно вообще не сможем запустить двигатель. Именно поэтому для защиты двигателей нужно применять автоматы класса D.

защита автомата от пусковых токов — электродвигатель

Класс В – для защиты осветительных сетей, нагревательных приборов, где пусковые токи минимальны или вообще отсутствуют. Соответственно класс С – для приборов со средними пусковыми токами.

средние пусковые токи — лампы освещения

Естественно для выбора автомата защиты нужно учитывать напряжение, тип тока, рабочую среду и т.д., но всё это в особых комментариях не нуждается.

Установка и монтаж автоматов защиты

Сразу отметим, что работы по установке и монтажу автоматов защиты должны проводиться квалифицированным персоналом, прошедшим соответствующее обучение и имеющим допуск на право проведения подобных работ. Это – требование безопасности, изложенное в ПУЭ.

монтаж электрического щита

Установка и монтаж автоматов производятся на основе принципиальной схемы, которая должна быть прикреплена на видном месте внутри входного щитка электропитания. Принципиальная схема конкретной установки разрабатывается на основе типовых схем. Как правило, во входном щитке располагается следующее оборудование:

электрический щит с автоматами защиты
  1. На входе устанавливается выключатель – рубильник, пакетный выключатель или общий автомат защиты (в современных щитках ставятся автоматы защиты). Это делается для того, чтобы можно было проводить электромонтажные работы внутри щитка, просто отключив весь щиток от электропитания.
  2. Далее подключается электросчётчик, который пломбируется для защиты от всякого рода «умельцев» «экономить» электроэнергию.
  3. После счётчика питающие провода разветвляются на группы, и на входе каждой группы ставится свой автомат защиты, а после него – УЗО (устройство защитного отключения). УЗО выбираются таким образом, чтобы их номинальный ток превышал номинальный ток автомата защиты. Далее провода выходят из щитка к группам потребителей, к каждой группе своим отдельным кабелем.

Автоматы защиты и УЗО крепятся на DIN-рейке. Сам монтаж сложностей не представляет, нужно только заметить, что для облегчения монтажа существуют готовые планки перемычек или перемычки – это для подачи, к примеру, на все автоматы фазного напряжения, входной провод подключается к первому автомату, а к остальным – с помощью перемычек. Также в щитке устанавливаются общие зажимные планки для нулевых проводов и для проводов заземления. Всё это значительно облегчает монтаж.

автоматы защиты для дома и офиса

Принцип действия автоматического выключателя

В наше время в быту уже не встретишь плавких предохранителей – это вчерашний день. Сегодня на смену «пробкам» пришли автоматические выключатели модульного исполнения, которые обеспечивают надежную защиту электропроводки квартиры. Наверняка многие задавались вопросом о том, как работает автоматический выключатель. С другой стороны знание принципа работы автоматического выключателя помогут правильно определить причину его отключения и соответствующую проблему, которая привела к его отключению. Ниже кратко охарактеризуем данный электрический аппарат и рассмотрим его принцип действия. Для начала определимся с понятием автоматический выключатель. Это коммутационный аппарат, который предназначен для включения и отключения в цепях тока нагрузки в обычном, нормальном режиме, а также для автоматического отключения (разрыва цепи) при протекании через него тока перегрузки или тока короткого замыкания. Функции отключения аппарата выполняют так называемые расцепители. Модульный автоматический выключатель, как правило, имеет независимый, тепловой и электромагнитный расцепители. Независимый расцепитель или механизм свободного расцепления предназначен для отключения аппарата вручную. Кроме того, данный механизм отключает автомат при воздействии на него теплового или электромагнитного расцепителей.

Устройство автоматического выключателя

Устройство автоматического выключателя. Тепловой расцепитель предназначен для автоматического отключения выключателя при протекании по нему тока, значение которого больше номинального. Основной конструктивный элемент данного типа расцепителя – биметаллическая пластина, которая деформируется в результате нагрева при протекании определенного значения тока. При достижении заданного положения пластина воздействует на механизм свободного расцепления, чем обеспечивается автоматическое отключение аппарата. Время, в течение которого происходит отключение автоматического выключателя, обратно пропорционально величине протекаемого через него тока. То есть чем больше ток, протекающий через данный автоматический выключатель, тем быстрее произойдет его автоматическое отключение. Например, автоматический выключатель, рассчитанный на номинальный ток в 16 А при протекании через него тока величиной в 19 А отключится в течении 40-45 мин. А при значении тока 32 А отключиться за 5-10 мин. Следует отметить, что на скорость срабатывания теплового расцепителя оказывает влияние температура окружающей среды. Таким образом, летом, при температуре 450 номинальный ток 16-ти амперного аппарата составляет 15 А. В то время как зимой, при температуре -200 величина предельно допустимого тока для данного аппарата увеличивается до 21 А. Благодаря тепловому расцепителю, автоматический выключатель осуществляет защиту конструктивных элементов электропроводки квартиры от перегрузки, которая возникает при включении в бытовую сеть электроприборов, мощность которых больше максимально допустимой для электропроводки. Следующий тип расцепителя – электромагнитный. Он предназначен для отключения автоматического выключателя при протекании через него большого значения тока – тока короткого замыкания. Такой режим работы имеет место при повреждении электропроводки или включенного в сеть бытового электроприбора. Рассмотрим принцип работы электромагнитного расцепителя. Электромагнитный расцепитель конструктивно представляет собой электромагнит с якорем, включенный в цепь последовательно. При протекании через автоматический выключатель номинального тока сердечник электромагнита находится в неподвижном состоянии. Если через электромагнит будет протекать большое значение тока (выше тока уставки), то он втянет сердечник с якорем и воздействует на механизм расцепления автоматического выключателя. То есть при протекании тока короткого замыкания автомат отключится автоматически действием электромагнитного расцепителя. При этом время отключения автоматического выключателя составляет доли секунды. Ток, при котором происходит срабатывание электромагнитного расцепителя можно определить по классу автоматического выключателя. Например, электромагнитный расцепитель аппарата класса В отключается при протекании через него 3-5 номинальных значений тока. Автомат класса С отключится при протекании через него 6-10 номиналов. Данная особенность учитывается при выборе автоматических выключателей для защиты электропроводки. Это связано с тем, что некоторые потребители электрической энергии, в частности электродвигатели, характеризуются большим значением пускового тока. То есть если пусковой ток больше тока срабатывания электромагнитного расцепителя, то данный электродвигатель не запустится по причине отключения автоматического выключателя. Решением проблемы в данном случае является установка автоматического выключателя следующего класса (например, замена аппарата с классом В на аналогичный по номинальному току теплового расцепителя аппарата с классом С).

Устройство и принцип работы автоматического выключателя

Произошло отключение автомата: что делать

Неопытный пользователь при срабатывании автоматического выключателя и отключении света спешит восстановить работу бытовых приборов, поэтому просто открывает защитную крышку и включает устройство. Однако это не совсем правильное решение, лучше предварительно выяснить причину отключения.

Первое, что необходимо сделать, – совершить проверку подключенных бытовых агрегатов и устройств, обращая внимание на внешний вид розеток и вилок, наличие или отсутствие запаха жженой пластмассы. Слишком горячие вилки также должны насторожить

Одна из частых причин – увеличение энергетической нагрузки. Если у вас работает стиральная машина и микроволновка, а при включении пылесоса сработала защита, значит, произошла эксплуатационная перегрузка. Решение одно – равномерно распределить нагрузку, то есть включать мощные приборы по очереди.


Если из нескольких устройств постоянно реагирует только одно, проверьте исправность всех приборов, имеющих отношение к данной цепи (перегорела лампочка, произошло замыкание). Причина может крыться в проводке – в этом случае обязательно пригласите электрика

Если количество приборов не увеличилось, нагрузка не изменилась, а выключение произошло – возможно, виновата высокая температура. При повышении температурной нормы в щитке автомат также может сработать.

И последняя причина – выход из стоя самого автоматического выключателя. После нескольких реагирований на серии возросших токов, ТКЗ, гашений дуги он приходит в негодность, что можно определить по внешним признакам. Если клеммы обуглились или пластик оплавился, необходимо произвести замену устройства.

Почему необходимы знания об электрике

Информации об электрических устройствах, известной со школьных уроков физики, для практического применения недостаточно.

Рядовой потребитель чаще сталкивается с автоматическими выключателями, так как именно они срабатывают в связи с сетевыми перегрузками. Недостаточно просто вернуть рычажок в привычное положение, нужно обязательно разобраться в причинах отключения, иначе в ближайшее время ситуация может повториться.


Чтобы ориентироваться в начинке электрощитка (который, кстати, является обязательным элементом энергосистемы частных домов), необходимо знать состав и назначение всех устройств – импульсных реле, выключателей нагрузки, УЗО и т.д.

Нужно ли уметь самостоятельно менять автоматику? Рекомендуем для начала изучить теорию, а при первом же отключении – и практику.

Дело в том, что не всегда существует возможность быстрой помощи профессионалов: в выходной день электрики отдыхают наравне с остальными. А если дом находится на даче или в деревне, лучше познакомиться с электросетью и сопутствующими устройствами досконально.

Принцип работы автоматического выключателя

Механизм автомата и находится внутри пластикового корпуса. Кроме того здесь находятся ещё и предохранительные устройства или расцепители, которых может быть два – электромагнитный и тепловой. Они предназначены для отсечки электрической цепи.

Тепловой расцепитель – это биметаллическая пластинка, которая, в случае прохождения токов высокого значения, выпрямляется, размыкая электрическую цепь. Это достаточно медленный прерыватель.

Электромагнитный расцепитель представляет собой специальную катушку, которая рассчитана на токи определенного порогового значения. В том случае, если данное значение превысило норму – катушка разрывает электрическую цепь. Благодаря этому свойству – автомат с электромагнитным расцепителем имеет значительно короткое время отсечки.

Уровень чувствительности автоматов

В современных автоматах имеется возможность отключения напряжения в двух вариантах. Первый из них – быстрый. Благодаря электромагнитному расцепителю автомат срабатывает при превышении напряжения более чем на 140% (это пороговое значение для стандартных автоматов). Если превышение напряжения не достигает заданного уровня, то со временем, от перегрева, сработает тепловой расцепитель.

В зависимости от тепловых характеристик самого расцепителя, напряжения, а также температуры окружающей среды – процесс отсечки может длиться и несколько часов.

Полярность автоматических выключателей

Все современные автоматы также делятся и в зависимости от полюсов. Это значит, что автомат может иметь несколько электрических линий, которые будут независимы одна от другой, но объединенные одним отключающим механизмом. В настоящее время автоматы могут иметь 1,2,3,4 полюса.

Пороговая сила тока автоматического выключателя

Автоматические выключатели также делятся и по определенной пороговой чувствительности. Это позволяет отсечь от сети напряжение соответствующей силы тока. Автоматы с номинальным значением изготавливаются и настраиваются на заводе-изготовителе. Значение этого показателя прописывается на самом автомате.

В частном строительстве и быту используют автоматические выключатели с такими значениями силы тока: 3А, 6А, 10А, 16А, 25А, 32А, 40А, 63А, 100А, 160А. Кроме того существуют и автоматические выключатели с повышенными показателями – это 1000А, 2600А, которые не используют в частном строительстве. Это значение показывает нам общую мощность потребителей электрической цепи, которые будут находиться под контролем заданного автомата. Помимо общей мощности приборов также необходимо учитывать и электропроводку электроцепи, розетки, выключатели и т.д.

Типы современных автоматических выключателей

В настоящее время все автоматы делятся производителями на несколько типов, обозначаемых определенными буквами:

• А – предназначен для работы в цепях, имеющих полупроводниковые приборы, а также довольно большой протяженности;
• В – ставятся в цепи системы освещения общего назначения;
• С – устанавливаются в цепях систем освещения, а также и в электроустановках, имеющих умеренные пусковые токи. К таким установкам относят двигатели, трансформаторы.
• D – устанавливаются в цепи активно-индуктивной нагрузки. Кроме того эти автоматы можно ставить и на электродвигатели, имеющие большие пусковые токи.
• К – автоматы, предназначенные для установки в сетях с индуктивными нагрузками.
• Z – обеспечивают защиту электронных приборов.

Характеристики срабатывания защитных автоматических выключателей

Класс АВ, определяющийся этим параметром, обозначается латинским литером и проставляется на корпусной части автомата перед цифрой, соответствующей номинальному току.

В соответствии с классификацией, установленной ПУЭ, защитные автоматы подразделяются на несколько категорий.

Автоматы типа МА

Отличительная черта таких устройств – отсутствие в них теплового расцепителя. Аппараты этого класса устанавливают в цепях подключения электрических моторов и других мощных агрегатов.

Приборы класса А

Автоматы типа А, как было сказано, обладают самой высокой чувствительностью. Тепловой расцепитель в устройствах с времятоковой характеристикой А чаще всего срабатывает при превышении силой тока номинала АВ на 30%.

Катушка электромагнитного расцепления обесточивает сеть в течение примерно 0,05 сек, если электроток в цепи превышает номинальный на 100%. Если по какой-либо причине после увеличения силы потока электронов в два раза электромагнитный соленоид не сработал, биметаллический расцепитель отключает питание в течение 20 – 30 сек.

Автоматы, имеющие времятоковую характеристику А, включаются в линии, при работе которых недопустимы даже кратковременные перегрузки. К таковым относятся цепи с включенными в них полупроводниковыми элементами.

Защитные устройства класса B

Аппараты категории B обладают меньшей чувствительностью, чем относящиеся к типу A. Электромагнитный расцепитель в них срабатывает при превышении номинального тока на 200%, а время на срабатывание составляет 0,015 сек. Срабатывание биметаллической пластины в размыкателе с характеристикой B при аналогичном превышении номинала АВ занимает 4-5 сек.

Оборудование этого типа предназначено для установки в линиях, в которые включены розетки, приборы освещения и в других цепях, где пусковое повышение электротока отсутствует либо имеет минимальное значение.

Автоматы категории C

Устройства типа C наиболее распространены в бытовых сетях. Их перегрузочная способность еще выше, чем у ранее описанных. Для того, чтобы произошло срабатывание соленоида электромагнитного расцепления, установленного в таком приборе, нужно, чтобы проходящий через него поток электронов превысил номинальную величину в 5 раз. Срабатывание теплового расцепителя при пятикратном превышении номинала аппарата защиты происходит через 1,5 сек.

Установка автоматических выключателей с времятоковой характеристикой C, как мы и говорили, обычно производится в бытовых сетях. Они отлично справляются с ролью вводных устройств для защиты общей сети, в то время как для отдельных веток, к которым подключены группы розеток и осветительные приборы, хорошо подходят аппараты категории B.

Автоматические выключатели категории Д

Эти устройства имеют наиболее высокую перегрузочную способность. Для срабатывания электромагнитной катушки, установленной в аппарате такого типа, нужно, чтобы номинал по электротоку защитного автомата был превышен как минимум в 10 раз.

Срабатывание теплового расцепителя в этом случае происходит через 0,4 сек.

Устройства с характеристикой D наиболее часто используются в общих сетях зданий и сооружений, где они играют подстраховочную роль. Их срабатывание происходит в том случае, если не произошло своевременного отключения электроэнергии автоматами защиты цепи в отдельных помещениях. Также их устанавливают в цепях с большой величиной пусковых токов, к которым подключены, например, электромоторы.

Защитные устройства категории K и Z

Автоматы этих типов распространены гораздо меньше, чем те, о которых было рассказано выше. Приборы типа K имеют большой разброс в величинах тока, необходимых для электромагнитного расцепления. Так, для цепи переменного тока этот показатель должен превышать номинальный в 12 раз, а для постоянного – в 18. Срабатывание электромагнитного соленоида происходит не более чем через 0,02 сек. Срабатывание теплового расцепителя в таком оборудовании может произойти при превышении величины номинального тока всего на 5%.

Этими особенностями обусловлено применение устройств типа K в цепях с исключительно индуктивной нагрузкой.

Приборы типа Z тоже имеют разные токи срабатывания соленоида электромагнитного расцепления, но разброс при этом не столь велик, как в АВ категории K. В цепях переменного тока для их отключения превышение токового номинала должно быть трехкратным, а в сетях постоянного – величина электротока должна быть в 4,5 раза больше номинальной.

Аппараты с характеристикой Z используются только в линиях, к которым подключены электронные устройства.

Наглядно про категории автоматов на видео:

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.

Разные дугогасительные камеры

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.

Схемы подключения автоматических выключателей

Классическим вариантом включение автоматических модульных выключателей в схему сети осуществляется при размещении их в распределительном щите. Крепление осуществляется на фабричную дин – рейку расположенную горизонтально внутри щита. В пространство между рейкой и задней стенкой шкафа заводятся провода, идущие к нагрузке. Они подключаются на нижние выходные контакты автоматов, на входные, верхние контакты включается провод с выхода вводного автомата.

Крепление на дин-рейку автоматических выключателей на сегодняшний день считается самой простой и эффективной технологией.

На задней стенке автомата под рейку сделан канал, верхняя грань корпуса цепляется за рейку и нажатием на фронтальную плоскость корпуса рычаг с пружиной фиксирует к рейке нижнюю часть корпуса. Снимается автомат с рейки в обратной последовательности, рычаг оттягивается, отводится нижняя часть корпуса, приподнимая вверх, таким образом, весь корпус снимается с рейки.

Однополюсные автоматы

Подключение однополюсных автоматов считается наиболее простым, они подключаются на розеточные и осветительные группы.

Через автоматический выключатель подключают фазный провод, заземляющий и нейтральный проводник, на осветительные приборы и розетки проходит напрямую.

Двухполюсные автоматы

Более мощные приборы, такие как электроплиты, нагревающие бойлеры, кабины для душа, сплит системы и другие, где надо обеспечить полный разрыв цепи, нулевого и фазного проводов подключаются через двухполюсные приборы.

Трехполюсные автоматы используются в трехфазных сетях с применением мощных приборов с соответствующим питанием в 380В. Это могут быть нагревательные ТЭНы, электродвигатели и другие. Когда при превышении номинального тока обеспечивается отключение всех трех фаз, таким образом, исключается перекос фаз во всей цепи при превышении тока в одной из трех линий.

Нагрузка к автомату подключается по схеме звезда без нейтрального провода, в этом случае автоматический выключатель ставится индивидуальный на конкретный вид оборудования.

Четырехполюсные автоматы подключаются в трехфазную сеть как вводные автоматы, где фазы используются как отдельные линии сети с индивидуальными элементами нагрузки. При этом надо стараться величину токов нагрузки равномерно распределять по фазам, для исключения перекоса по фазам. Для удаления излишних токов используется нейтральный провод, схема с заземленной нейтралью.

Характеристики контакторов

Как правило, эти устройства должны иметь такие характеристики:

  • Тип аппарата.

  • Предельное, номинальное значение показателя в главной цепи.

  • Категория эксплуатации.

  • Управляющая цепь.

  • Цепь вспомогательная.

  • Характеристики, тип реле, расцепителей.

  • Соотношение с защитными аппаратами от коротких замыканий.

  • Перенапряжение коммутационное.

  • Типы, параметры регуляторов ускорений, автоматических переключателей.

  • Тип, параметр автотрансформаторов для пускателей 2-ступенчатых трансформаторных.

  • Тип, характеристика пусковых сопротивлений в реостатных роторных пускателях.

По наличии определенного количества полюсов, можно выделить контакторы однополюсные, двухполюсные, трехполюсные. Они все, за исключением   трехполюсных, применяются в своем большинстве в сетях с постоянными токами, трехполюсные же – в трехфазных сетях. Есть также и четырех полюсные и пяти полюсные механизмы. Состоит прибор с неподвижного и подвижного контакта, что зависимо от назначения в определенном электрическом механизме.  Для подключения вспомогательных устройств, — как например, сигнализационной цепи, индикации, цепи определенных автоматических и защитных устройств, в контакторах расположены блок-контакты.

Электромагнитная система, как одна из важных составляющих, включает в себя сердечники, электромагниты, якори, а также другие механизмы, замыкающие контакты электроаппарата.

Дугогасительная система гасит появившуюся электродугу во время коммутации токов. Дуга гасится при помощи поперечных магнитных полей в камерах с удлиненным отверстием или в камерах, имеющих деионные решетки.

Отличие автоматов по количеству полюсов

Комплектация автоматических выключателей предусматривают наличие до четырех полюсов. Чтобы приобрести подходящий прибор, достаточно разобраться в видах электрических автоматов, назначении и характеристиках каждого и них:

  • Один полюс. Предназначены для безопасности в электросети, обеспечивающей питанием обычные розетки и освещение в доме. Устанавливаются на фазный провод, исключая захват нулевого.
  • Два полюса. Подключаются к цепи, которой обеспечивается питание бытовых приборов, отличающейся высоким потреблением энергии. В эту категорию входят электроплиты, стиральные машины и другие.
  • Три полюса. Устанавливаются в полупромышленные сети, которые обеспечивают питанием мощные устройства наподобие скважинных насосов или установок для автомобильной мастерской.
  • Четыре полюса. Обеспечивают безопасность сети от перегрузок и коротких замыканий, позволяя подключать к ней сразу четыре кабеля.

Устройства выбираются только в зависимости от области их применения.

Коротко принцип работы и предназначение защитных автоматов

Автоматический выключатель при коротком замыкании срабатывает практически моментально благодаря электромагнитному расщепителю. При определённом превышении номинального значения тока нагревающаяся биметаллическая пластина отключит напряжение спустя некоторое время, которое можно узнать из графика время токовой характеристики.

Данное предохранительное устройство защищает проводку от КЗ и сверх токов, превышающих расчётное значение для данного сечения провода, которые могут разогреть токопроводящие жилы до температуры плавления и возгорания изоляции. Чтобы этого не произошло, нужно не только правильно подобрать защитный выключатель, соответствующий мощности подключаемых устройств, но и проверить, выдержит ли имеющаяся сеть такие нагрузки.

Внешний вид трех полюсного автоматического выключателя

Провода должны соответствовать нагрузке

Очень часто бывает, что в старом доме устанавливается новый электросчётчик, автоматы, УЗО, но проводка остаётся старой. Покупается много бытовой техники, суммируется мощность и под неё подбирается автомат, который исправно держит нагрузку всех включённых электроприборов.

Вроде всё правильно, но вдруг изоляция проводов начинает выделять характерный запах и дым, появляется пламя, а защита не срабатывает. Это может случиться, если параметры электропроводки не рассчитаны на такой ток .

Допустим, поперечное сечение жилы старого кабеля — 1,5мм², с максимально допустимым пределом по току в 19А. Принимаем, что одновременно к нему подключили несколько электроприборов, составляющих суммарную нагрузку 5кВт, что в токовом эквиваленте составляет приблизительно 22,7А, ему соответствует автомат 25А.

Провод будет разогреваться, но данный автомат будет оставаться включённым все время, пока не произойдёт расплавление изоляции, что повлечёт короткое замыкание, а пожар уже может разгораться полным ходом.

кабель силовой NYM

Защитить самое слабое звено электропроводки

Поэтому, прежде чем сделать выбор автомата соответственно защищаемой нагрузке, нужно удостовериться, что проводка данную нагрузку выдержит.

Согласно ПУЭ 3.1.4 автомат должен защищать от перегрузок самый слабый участок электрической цепи, или выбираться с номинальным током, соответствующим токам подключаемых электроустановок, что опять же подразумевает их подключение проводниками с требуемым поперечным сечением.

При игнорировании этого правила не стоит нарекать на неправильно рассчитанный автомат и проклинать его производителя, если слабое звено электропроводки вызовет пожар.

Расплавленная изоляция проводов

Расчет номинала автомата

Допускаем, что проводка новая, надёжная, правильно рассчитанная, и соответствует всем требованиям. В этом случае выбор автоматического выключателя сводится к определению подходящего номинала из типичного ряда значений, исходя из расчетного тока нагрузки, который вычисляется по формуле:

где Р – суммарная мощность электроприборов.

Подразумевается активная нагрузка (освещение, электронагревательные элементы, бытовая техника). Такой расчет полностью подходит для домашней электросети в квартире.

Допустим расчет мощности произведён: Р=7,2 кВт. I=P/U=7200/220=32,72 А. Выбираем подходящий автомат на 32А из ряда значений: 1, 2, 3, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100.

Данный номинал немного меньше расчётного, но ведь практически не бывает одновременного включения всех электроприборов в квартире. Также стоит учитывать, что на практике срабатывание автомата начинается со значения в 1,13 раза больше от номинального, из-за его времятоковой характеристики, то есть 32*1,13=36,16А.

Для упрощения выбора защитного автомата существует таблица, где номиналы автоматов соответствуют мощности однофазной и трёхфазной нагрузки:

Таблица выбора автомата по току

Найденный по формуле в вышеприведённом примере номинал наиболее близок по значению мощности, которое указано в выделенной красном ячейке. Также, если вы хотите рассчитать ток для трехфазной сети, при выборе автомата, ознакомьтесь со статьей про расчет и выбор сечения провода

Подбор защитных автоматов для электрических установок (электродвигателей, трансформаторов) с реактивной нагрузкой, как правило, не производится по мощности. Номинал и тип время токовой характеристики автоматического выключателя подбирается соответственно рабочему и пусковому току, указанному в паспорте данного устройства.

Таблица подбор сечения провода по мощности

Какое сечение провода нужно для 3 квт

Формула как найти мощность тока

Плавный пуск асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

Новогодние поздравления с юмором

Компании производители и марки

Автомат однополюсной ABB 1P C25

Прежде чем выбрать и купить автоматический выключатель C25, следует ознакомиться с представляющими их фирмами и ценой. Известные производители приборов:

  • Шведско-швейцарская компания ABB, по праву считающаяся лидером на рынке электротехнической продукции данного класса.
  • Автоматические выключатели от Legrand (Франция) не уступают по качеству предыдущей марке, стоимости примерно сравнимы по величине.
  • Изделия еще одной французской фирмы (Schneider Electric) хорошо знакомы отечественному потребителю, прекрасно отзывающемуся об этом товаре.

Цена автомата С25 на отечественном рынке колеблется от 100 р. до 100 тыс.р. в зависимости от количества полюсов, фирмы и марки.

Выводы и полезное видео по теме

В видеороликах представлена информация, которая поможет вам разобраться в устройстве и подключении автоматического выключателя.

Часть 1. Как выбрать автоматический выключатель – изучаем теорию:

Часть 2. Инструктаж по грамотному подбору автомата:

Пошаговый процесс сборки электрического щитка:

Полезный совет от профессионала:

Полезно? Сохраните себе на стену! Спасибо за лайк!

Устройство, назначение и принцип действия автоматического выключателя

Автоматические выключатели – это устройства, которые предназначаются для защитного отключения цепей постоянного и переменного тока в случаях короткого замыкания, токовой перегрузки, снижения напряжения или его исчезновения. В отличии от плавких предохранителей автоматические выключатели имеют более точный ток отключения, могут многократно использоваться, а также при трехфазном исполнении при срабатывании предохранителя какая – то из фаз (одна либо две) могут остаться под напряжением, что является тоже аварийным режимом работы (особенно при питании трехфазных электродвигателей).

Автоматические выключатели классифицируют по выполняемым функциям, таким как:

  • Автоматы минимального и максимального тока;
  • Автоматы минимального напряжения;
  • Обратной мощности;

Принцип действия автоматического выключателя

Мы рассмотрим принцип действия автоматического выключателя на примере автомата максимального тока. Его схема показана ниже:

Где: 1 – электромагнит, 2 – якорь, 3, 7 – пружины, 4 – ось, по которой движется якорь, 5 – защелка, 6 – рычаг, 8 – силовой контакт.

При протекании  номинального тока система работает нормально. Как только ток превысит допустимое значение уставки, последовательно включенный в цепь электромагнит 1, преодолеет усилие сдерживающей пружины 3 и втянет якорь 2, и провернувшись через ось 4 защелка 5 освободит рычаг 6. Тогда отключающая пружина 7 разомкнет силовые контакты 8. Такой автомат включается вручную.

В настоящее время созданы автоматы, которые имеют время отключения от 0,02 – 0,007 с на токи отключения 3000 – 5000 А.

Конструкции автоматических выключателей

Существует довольно много различных конструкций автоматических выключателей как цепей переменного, так и цепей постоянного тока. В последнее время очень широкое распространение получили автоматы малогабаритные, которые предназначаются для защиты от КЗ и токовых перегрузок сетей бытовых и производственных в установках на токи до 50 А и напряжением до 380 В.

Главным защитным средством в таких выключателях являются биметаллические или электромагнитные элементы, срабатывающие с определенной выдержкой времени при нагревании. Автоматы, в которых присутствует электромагнит, обладают довольно большим быстродействием, и этот фактор очень важен при коротких замыканиях.

Ниже показан пробочный автомат на ток 6 А и напряжением не превышающим 250 В:

Где: 1 – электромагнит, 2 –пластина биметаллическая, 3, 4 – кнопки включения и  выключения соответственно, 5 – расцепитель.

Биметаллическую пластину, как и электромагнит, включают в цепь последовательно. Если через автоматический выключатель протекает ток выше номинального,  пластина начинает нагреваться. При длительном протекании превышающего тока пластина 2 деформируется в следствии нагрева, и воздействует на механизм расцепителя 5. При возникновении в цепи короткого замыкания электромагнит 1, мгновенно втянет сердечник и этим тоже воздействует на расцепитель, который разомкнет цепь. Также данный тип автомата отключается вручную путем нажатия кнопки 4, а включение только ручное путем нажатия кнопки 3. Механизм расцепления выполняется в виде ломающегося рычага или защелки. Принципиальная электрическая схема автомата показана ниже:

Где: 1 – электромагнит, 2 – биметаллическая пластина.

Принцип действия трехфазных автоматических выключателей практически ничем не отличается от однофазных. Трехфазные выключатели снабжаются специальными дугогасительными камерами или катушками, в зависимости от мощности устройств.

Ниже приведено видео подробно описывающее работу автоматического выключателя:

Автоматические выключатели

: принцип действия и номинальные характеристики | Устройства

В этой статье мы обсудим: — 1. Значение автоматических выключателей 2. Принцип работы автоматических выключателей 3. Явление дуги 4. Гашение дуги 5. Переключение сопротивления 6. Номинальные характеристики.

Значение автоматических выключателей:

Автоматические выключатели — это механические устройства, предназначенные для замыкания или размыкания контактных элементов, тем самым замыкая или размыкая электрическую цепь в нормальных или ненормальных условиях.

Автоматические выключатели, которые обычно используются для защиты электрических цепей, оснащены отключающей катушкой, подключенной к реле или другим средствам, предназначенным для автоматического размыкания выключателя в ненормальных условиях, таких как перегрузка по току.

Автоматические выключатели выполняют следующие функции:

(i) Он непрерывно пропускает ток полной нагрузки без перегрева или повреждения,

(ii) Открывает и замыкает цепь на холостом ходу,

(iii) Включает и отключает нормальный рабочий ток и

(iv) Он замыкает и размыкает токи короткого замыкания величиной, на которую рассчитано.

Автоматический выключатель удовлетворительно выполняет первые три режима работы, но при выполнении четвертого режима, т.е. когда он должен включать или отключать токи короткого замыкания, он подвергается механическим и термическим нагрузкам. Автоматические выключатели рассчитаны на максимальное напряжение, количество полюсов, частоту, максимальную длительную пропускную способность по току, максимальную отключающую способность и максимальную мгновенную пропускную способность и пропускную способность по току 4 с.

Отключающая или отключающая способность автоматического выключателя — это максимальное значение тока, которое может быть отключено им без каких-либо повреждений.Автоматические выключатели также имеют номинал в МВА, которая является произведением тока отключения, номинального напряжения и 10 –6 .

Принцип действия автоматических выключателей :

Автоматический выключатель — это устройство переключения и прерывания тока. По сути, он состоит из неподвижных и подвижных контактов, которые соприкасаются друг с другом и пропускают ток при нормальных условиях, то есть при включенном выключателе. Когда автоматический выключатель замкнут, токоведущие контакты, называемые электродами, сцепляются друг с другом под давлением пружины.

В нормальном рабочем состоянии автоматический выключатель может быть отключен или включен оператором станции с целью переключения и технического обслуживания. Чтобы размыкать автоматический выключатель, требуется лишь небольшое давление на спусковой крючок. Каждый раз, когда в какой-либо части энергосистемы возникает неисправность, на катушки отключения выключателя подается питание, и подвижные контакты разъединяются каким-либо механизмом, размыкая цепь.

Разделение токоведущих контактов приводит к возникновению дуги.Таким образом, ток может продолжаться до тех пор, пока разряд не прекратится. Возникновение дуги не только задерживает процесс прерывания тока, но также выделяет огромное количество тепла, которое может вызвать повреждение системы или самого выключателя. Следовательно, основная проблема автоматического выключателя — погасить дугу в кратчайшие сроки, чтобы выделяемое им тепло не достигало опасного значения.

Базовая конструкция выключателя требует разделения контактов в изолирующей жидкости, которая выполняет две функции:

1.Гасит дугу, возникающую между контактами, при размыкании выключателя.

2. Обеспечивает изоляцию между контактами и от каждого контакта к земле.

Обычно для этой цели используются следующие изоляционные жидкости:

и. Воздух атмосферного давления.

ii. Сжатый воздух.

iii. Нефть производит водород для гашения дуги.

iv. Сверхвысокий вакуум.

v. Гексафторид серы (SF 6 ).

Жидкости, используемые в автоматических выключателях, должны обладать такими свойствами, как высокая диэлектрическая прочность, негорючесть, высокая термическая стабильность, способность гасить дугу, химическая стабильность и коммерческая доступность при умеренной стоимости.

Из простых газов воздух — самый дешевый и наиболее широко используемый для размыкания цепи. Водород обладает лучшими характеристиками гашения дуги, но имеет более низкую диэлектрическую прочность по сравнению с воздухом. Также, если водород загрязнен воздухом, он образует взрывоопасную смесь.Азот имеет те же свойства, что и воздух. CO 2 имеет почти такую ​​же диэлектрическую прочность, что и воздух, но является лучшим средством для гашения дуги при умеренных токах. Кислород — хорошее средство пожаротушения, но он химически активен. SF 6 обладает выдающимися характеристиками гашения дуги и хорошей диэлектрической прочностью. Из всех этих газов SF 6 и воздух используются в промышленных газовых выключателях.

Явления дуги автоматических выключателей :

Дуга представляет собой столб ионизированного газа, молекулы которого потеряли один или несколько электронов.Отрицательно заряженные электроны с высокой скоростью притягиваются к положительному контакту (т. Е. К аноду), и по пути они отделяют больше электронов от удара. Положительные ионы притягиваются к отрицательному контакту (т. Е. К катоду), но, поскольку они составляют почти весь вес атома, они движутся к нему относительно медленно. Таким образом, ток возникает из-за движения электронов.

Возбуждение дуги :

Для зажигания дуги необходимо, чтобы электроны выходили из катода, как только контакты начинают разъединяться при возникновении неисправности.

Считается, что инициирующие электроны производятся следующими двумя процессами:

(i) По градиенту высокого напряжения на катоде, приводящему к полевой эмиссии:

При удалении подвижного контакта площадь контакта и давление между разделяющими контактами уменьшаются, а из-за уменьшения площади контакта сопротивление увеличивается (но все равно намного меньше ома). Хотя контактное сопротивление довольно мало, но из-за большой величины тока короткого замыкания между разделяющими контактами возникает достаточно высокое падение потенциала, порядка 10 6 В / см, чтобы вытеснить электроны с поверхности катода.

(ii) Повышением температуры, приводящим к термоэлектронной эмиссии:

По мере того, как контакты разъединяются, уменьшение площади контакта вызывает увеличение плотности тока до очень высоких значений, порядка 10 6 А / см 2 . Эти очень высокие плотности тока повышают температуру поверхности контакта (катода), что приводит к тепловому излучению.

В автоматических выключателях используются контакты, как правило, из меди, термоэлектронная эмиссия из такого металла довольно мала, поэтому за возникновение дуги в основном ответственна автоэлектронная эмиссия.

Техническое обслуживание Arc :

Электроны, испускаемые таким образом из катода, совершают множество столкновений с атомами и молекулами газов и паров, существующих между двумя контактами, во время их движения к аноду. Такие столкновения вызывают ионизацию атомов и молекул, вытесняя больше электронов.

Ионизации способствует:

(i) Высокая температура среды вокруг контактов, вызванная высокими плотностями тока, при высокой температуре кинетическая энергия, полученная движущимися электронами, увеличивается.

(ii) Напряженность поля или градиент напряжения, который увеличивает кинетическую энергию движущихся электронов и увеличивает шансы отрыва электронов от нейтральных молекул.

(iii) Увеличение длины свободного пробега — расстояния, на которое электрон перемещается свободно. По мере того, как контакты расходятся, средний пробег увеличивается и увеличивается количество нейтральных молекул, а также увеличение среднего пробега снижает плотность газа, что дополнительно увеличивает длину свободного пробега электронов.

Все три вышеуказанных процесса (термоэмиссия, ионизация и автоэлектронная эмиссия) могут запускаться либо один за другим, либо почти одновременно, что позволяет инициировать и поддерживать дугу, и, наконец, если ток дуги высокий, дуга может достигать высокой температуры. достаточно, чтобы термическая ионизация стала основным источником электропроводности.

Напряжение дуги :

При разъединении контактов автоматического выключателя образуется дуга. Напряжение, которое появляется на контактах автоматического выключателя, называется напряжением дуги.

Для умеренных значений тока и напряжения характеристику дуги можно выразить уравнением Айртона —

e a = A + B / i a … (6.1)

Таким образом, с увеличением тока дуги напряжение падает как гипербола. Константы A и B линейно изменяются с длиной дуги l

А = α + l

и B = β + δl… (6.2)

Средние значения α, ϒ, β и δ для воздушных дуг между медными электродами следующие —

α = 30 В; ϒ = 10 В / см; β = 10 ВА; δ = 30 ВА / см

Сверху Ур.Из (6.1) очевидно, что вольт-амперная характеристика напряжения дуги отрицательна, т. Е. Напряжение дуги высокое, когда ток дуги низкий, и наоборот. Это, конечно, хорошо известное свойство дуг.

На рисунке 6.1 показаны временные характеристики переменного тока и напряжения. Из рис. 6.1 видно, что напряжение на дуге практически постоянно в то время, когда ток близок к своим пиковым значениям. При нулевом токе напряжение дуги быстро возрастает до пикового значения, и это пиковое значение имеет тенденцию поддерживать ток в форме дуги.

Напряжение на дуге синфазно с током дуги, поскольку ток дуги преимущественно резистивный. Величина напряжения дуги увеличивается в каждом последующем токовом контуре. Это связано с тем, что предполагается, что контакты выключателя разъединяются, что увеличивает длину дуги и, следовательно, напряжение дуги.

Гашение дуги в автоматических выключателях :

При разъединении токоведущих контактов автоматического выключателя образуется дуга, которая сохраняется в течение короткого периода после разъединения контактов.Дуга обеспечивает постепенный переход контактов из токоведущего состояния в изолирующее по напряжению, но это опасно из-за генерируемой в ней энергии в виде тепла, которое может привести к взрывной силе.

Автоматический выключатель должен обеспечивать гашение дуги без повреждения оборудования или опасности для персонала. Дуга играет жизненно важную роль в работе автоматического выключателя. Прерывание дуги постоянного тока относительно сложнее, чем дуги переменного тока.В дугах переменного тока, когда ток становится равным нулю во время регулярной волны, дуга исчезает и предотвращается повторное зажигание.

Прежде чем обсуждать методы гашения дуги, необходимо изучить факторы, ответственные за поддержание дуги между контактами.

Это:

(i) Разница потенциалов между контактами и

(ii) Ионизированные частицы между контактами.

Падение потенциала между разъединяющими контактами достаточно для поддержания дуги и довольно мало.Один из способов погасить дугу — развести контакты на таком расстоянии, чтобы падение потенциала стало недостаточным для поддержания дуги. Однако этот метод неприменим в высоковольтных системах, где для этой цели потребуется разделение на несколько счетчиков.

Проводимость дуги пропорциональна количеству электронов на кубический сантиметр, произведенному ионизацией, квадрату диаметра дуги и обратной величине длины. Мы не можем добиться многого, увеличивая длину дуги до разумного значения.Что можно сделать, так это уменьшить плотность свободных электронов, то есть уменьшить ионизацию и уменьшить диаметр дуги. Таким образом, гашению дуги можно способствовать деионизацией дуги. Это может быть достигнуто путем охлаждения дуги или удалением ионизированных частиц из пространства между контактами выключателя.

Коммутация сопротивления в автоматических выключателях :

Преднамеренное включение сопротивления параллельно контактному пространству (или дуге) называется переключением сопротивления.Коммутация по сопротивлению используется в автоматических выключателях, имеющих высокое сопротивление нулевого поста контактного пространства (т. Е. В автоматических выключателях с воздушным ударом).

Сильные колебания напряжения возникают из-за:

(i) Отключение малых индуктивных токов (т. Е. Отключение тока) и

(ii) Прерывание емкостных токов.

Это может поставить под угрозу работу системы. Этого можно избежать, применив переключение сопротивления (подключив резистор к контактам автоматического выключателя).

При возникновении неисправности контакты автоматического выключателя размыкаются, и между ними возникает дуга. При шунтировании дуги сопротивлением R часть тока дуги отводится через это сопротивление. Это приводит к уменьшению тока дуги и увеличению скорости деионизации дугового пути. Таким образом, сопротивление дуги увеличивается, что приводит к дальнейшему увеличению тока через шунтирующее сопротивление R. Этот процесс нарастания продолжается до тех пор, пока ток не станет настолько малым, что не сможет поддерживать дугу.Теперь дуга гаснет, и ток в цепи прерывается.

В качестве альтернативы сопротивление может включаться автоматически путем передачи дуги от главных контактов к контакту датчика, поскольку в случае с осевым автоматическим выключателем время, необходимое для этого действия, очень мало (обычно менее половины -цикл текущей волны). Если путь дуги заменен металлическим путем, ток, протекающий через сопротивление, ограничивается, а затем легко прерывается.

Типовые схемы подключения резисторов показаны на рис. 6.18. На рис. 6.18 (а) предусмотрен второй разрыв для отключения тока резистора. На рис. 6.18 (b) зазоры расположены так, что подвижный контакт окончательно разрушает резистивные элементы. На рис. 6.18 (c) дуга сначала возникает на неподвижных и подвижных контактах F и M, затем передается через неподвижные и контактные контакты F и P и затем разрывается там.

Шунтирующий резистор также помогает ограничить колебательный рост переходных процессов повторного зажигания.Математически можно доказать, что собственная частота колебаний контура, показанного на рис. 6.17 (а), равна —

.

Шунтирующий резистор R предотвращает колебательный рост напряжения повторного зажигания и вызывает его экспоненциальный рост вплоть до восстанавливающегося напряжения. Это наиболее эффективно, когда значение R выбрано так, чтобы схема была критически демпфированной. Значение R, необходимое для критического демпфирования, составляет 0,5. √L / C. Рис. 6.17 (b) показывает колебательный и экспоненциальный рост при критическом затухании контура.

Подводя итог, можно сказать, что резисторы на контактах выключателя могут использоваться для выполнения одной или нескольких из следующих функций:

1. Это снижает RRRV и, таким образом, снижает нагрузку на автоматический выключатель.

2. Обеспечивает гашение высокочастотных переходных процессов повторного включения при отключении индуктивных или емкостных нагрузок.

3. В автоматическом выключателе с несколькими прерывателями он помогает более равномерно распределять переходное восстанавливающееся напряжение по всем контактным промежуткам.

Используемые резисторы могут быть нелинейными или проволочными. Нелинейные резисторы подходят как по пространству, так и по соображениям надежности для малых шунтирующих токов, когда проволочные резисторы имеют тенденцию быть менее удовлетворительными по механическим соображениям. В случае сильных токов могут возникнуть трудности с размещением относительно большого объема необходимого материала резистора.

Нелинейные резисторы не подходят для модификации RRRV и пика напряжения, как линейные резисторы, но они особенно подходят для приложений выравнивания напряжения и подавления перенапряжений, в которых относительно небольшие токи порядка 1-10 А при нормальном пиковом напряжении. адекватны.

В масляных автоматических выключателях с прямым размыканием (резервуарного типа) сопротивление контактного пространства после нуля низкое. Следовательно, переключение сопротивления не обязательно. Однако характеристики при малых токах можно улучшить, применив переключение сопротивления, и это иногда применяется; при прерывании небольшого тока значение реактивного сопротивления в цепи будет иметь тенденцию быть настолько большим, что индуктивность L в выражении для критического сопротивления будет больше, что приведет к появлению резисторов порядка тысяч Ом.

Пост-нулевое сопротивление воздушного выключателя высокое. Это может привести к резким скачкам напряжения из-за прерывания тока. Следовательно, используется переключение сопротивления. Вспомогательные контакты здесь заменены изолирующими контактами, которые являются частью воздушных выключателей.

Номинальные характеристики автоматического выключателя:

Номинальные характеристики автоматического выключателя указываются в зависимости от выполняемых им функций. Полные технические характеристики, стандартные характеристики и различные испытания переключателей и автоматических выключателей можно найти в IS 375/1951.

Помимо нормальной работы автоматических выключателей, автоматический выключатель должен выполнять следующие три основные функции в условиях короткого замыкания:

1. Автоматический выключатель должен быть способен отключать цепь и изолировать неисправную секцию в случае неисправности. Это называется отключающей способностью автоматического выключателя.

2. Поскольку на практике автоматический выключатель включается 2-3 раза, чтобы обеспечить постоянство неисправности, т.е., он должен быть способен замыкать цепь в максимальном асимметричном пике в волне тока. Это относится к включающей способности автоматического выключателя.

3. Когда автоматический выключатель работает вместе с другими автоматическими выключателями и в случае неисправности в какой-либо одной секции, выключатели в звуковых секциях не должны срабатывать, т. Е. Цепь должна быть способна безопасно переносить токи повреждения в течение короткого времени. в то время как другой автоматический выключатель (включенный последовательно) устраняет неисправность. Это относится к кратковременной мощности автоматического выключателя.

В дополнение к вышеперечисленным номинальным значениям автоматический выключатель должен быть указан в терминах (i) количества полюсов (ii) номинального напряжения (iii) номинального тока (iv) номинальной частоты и (v) рабочего режима. Число полюсов на фазу выключателя зависит от рабочего напряжения.

Номинальное напряжение:

В нормальных условиях эксплуатации напряжение в любой точке энергосистемы непостоянно. Благодаря этому производитель гарантирует безупречную работу автоматического выключателя при номинальном максимальном напряжении, которое, как правило, выше номинального номинального напряжения.

Номинальное максимальное напряжение автоматического выключателя — это наибольшее действующее значение напряжения, превышающее номинальное напряжение системы, на которое автоматический выключатель рассчитан, и является верхним пределом срабатывания. Прежняя практика определения номинального напряжения автоматического выключателя в качестве номинального напряжения системы больше не применяется. Номинальное напряжение выражается в кВ среднеквадратичное значение и относится к межфазному напряжению для трехфазной цепи.

и. Номинальный ток:

Номинальный нормальный ток автоматического выключателя — это действующее значение тока, который автоматический выключатель должен выдерживать при номинальной частоте и номинальном напряжении непрерывно при определенных условиях.В определенных условиях важным является повышение температуры различных компонентов автоматического выключателя при нормальной нагрузке. Важным условием нормальной работы масляного выключателя является то, что температура масла не должна превышать 40 ° C, а температура контактов не должна превышать 35 ° C.

ii. Номинальная частота:

Номинальная частота автоматического выключателя — это частота, на которой он рассчитан на работу. Стандартная частота 50 Гц. Приложения на других частотах требуют особого рассмотрения.

iii. Эксплуатационная дежурность:

Рабочий режим автоматического выключателя состоит из заданного количества единичных операций с заданными интервалами.

Операционная последовательность обозначает последовательность операций включения и выключения, которые автоматический выключатель может выполнять при определенных условиях.

Отключающая способность:

Этот термин выражает наивысшее действующее значение тока короткого замыкания, которое автоматический выключатель способен отключить при определенных условиях переходного восстанавливающегося напряжения и напряжения промышленной частоты.Выражается в кА, действующее значение при разрыве контактов.

Из волны тока короткого замыкания, показанной на рис. 6.19, видно, что действующее значение тока изменяется со временем из-за наличия постоянной составляющей тока, которая со временем спадает.

Известно, что в определенной фазе ток максимален в момент повреждения, после чего ток спадает. Кроме того, из-за реле времени автоматический выключатель начинает размыкать свои дугогасительные контакты только через некоторое время после возникновения короткого замыкания.Следовательно, фактический ток, прерываемый автоматическим выключателем, меньше начального значения тока короткого замыкания I 1 .

Пусть в момент разъединения контактов.

Переменная составляющая тока короткого замыкания, I перем. Ток = x

Постоянная составляющая тока короткого замыкания, I dc = y

Теперь симметричный ток отключения —

= действующее значение переменной составляющей тока короткого замыкания в момент размыкания контактов

= x / √2… (6.19)

Несимметричный ток отключения —

= среднеквадратичное значение комбинированных сумм компонентов переменного и постоянного тока

Теперь по этим двум значениям отключающих токов есть два соответствующих значения отключающих способностей. Обычно отключающая способность автоматического выключателя в МВА выражается как √3 x номинальное напряжение в кВ x номинальный ток отключения в кА.

Такая практика определения отключающей способности в МВА удобна при определении уровня неисправности.Однако в соответствии с пересмотренными стандартами отключающая способность выражается в кА для определенных условий TRV, и этот метод учитывает как ток отключения, так и TRV.

Теперь две отключающие способности можно определить следующим образом:

(i) Симметричная отключающая способность автоматического выключателя — это значение симметричного отключающего тока, которое автоматический выключатель способен отключить при установленном восстанавливающемся напряжении и заявленном эталонном напряжении повторного включения при заданных условиях.

(ii) Асимметричная отключающая способность автоматического выключателя — это значение асимметричного отключающего тока, которое автоматический выключатель способен отключить при установленном восстанавливающемся напряжении и заявленном эталонном напряжении повторного включения при заданных условиях.

Производительность:

Всегда существует вероятность включения автоматического выключателя при коротком замыкании. Включающая способность автоматического выключателя зависит от его способности противостоять воздействию электромагнитных сил, которые пропорциональны квадрату пикового значения включающего тока.Ток включения автоматического выключателя при замыкании на короткое замыкание — это пиковое значение максимальной волны тока (включая составляющую постоянного тока) в первом цикле тока после замыкания цепи автоматическим выключателем.

Для определения тока включения выключателя необходимо умножить симметричный ток отключения на √2, чтобы преобразовать действующее значение в пиковое значение, а затем на 1,8, чтобы учесть «эффект удвоения» максимальной асимметрии.

Таким образом, номинальный ток включения = 1.8 x √2 номинальный ток отключения при коротком замыкании

= 2,55 номинальный ток отключения при коротком замыкании

или Включающая способность = 2,55 x симметричная отключающая способность… (6.21)

Кратковременный ток:

иногда требуется автоматический выключатель для передачи тока короткого замыкания на короткие промежутки времени без отключения. Это происходит в случае кратковременных неисправностей, таких как сбой на линиях электропередачи, и неисправность автоматически устраняется и сохраняется только в течение 1 или 2 секунд.По этой причине автоматические выключатели рассчитаны на кратковременное замыкание и срабатывают только тогда, когда неисправность сохраняется в течение более длительного времени, чем указанный предел времени.

Кратковременный ток автоматического выключателя — это действующее значение тока, которое автоматический выключатель может выдерживать в полностью замкнутом положении без повреждений в течение указанного интервала времени при заданных условиях. Обычно он выражается в кА за период в 1 или 4 секунды, известный как рейтинг в одну секунду и рейтинг в четыре секунды соответственно.Эти характеристики основаны на тепловых ограничениях.

Низковольтные выключатели

не имеют такой кратковременной защиты, потому что они обычно оснащены последовательными расцепителями перегрузки прямого действия.

Назначение и принцип действия выключателя

Автоматический выключатель — это коммутационное устройство, которое может замыкать, передавать и отключать ток в нормальных условиях контура, а также может замыкать, переносить и отключать ток в ненормальных условиях контура (включая условия короткого замыкания) в течение определенного времени.Автоматические выключатели могут использоваться для распределения электроэнергии, нечастого запуска асинхронных двигателей и защиты линий электропередач и двигателей. Они могут автоматически отключать цепь при серьезной перегрузке, коротком замыкании или пониженном напряжении. Его функция эквивалентна комбинации предохранителя с реле перегрева и недогрева. Более того, как правило, нет необходимости менять детали после отключения тока короткого замыкания. В настоящее время он получил широкое распространение.

Автоматический выключатель обычно состоит из контактной системы, системы гашения дуги, рабочего механизма, расцепителя и корпуса.Автоматические выключатели делятся на автоматические выключатели, автоматические выключатели в литом корпусе и автоматические выключатели рамного типа в зависимости от их конструкции.

Роль автоматических выключателей

Отключите и включите цепь нагрузки, а также отключите неисправную цепь, чтобы предотвратить распространение аварии и обеспечить безопасную работу. Высоковольтный выключатель должен разорвать дугу 1500 В, ток 1500-2000 А, эти дуги можно растянуть до 2 м и при этом продолжать гореть и не погаснуть.Поэтому гашение дуги — это проблема, которую необходимо решать с помощью высоковольтных выключателей.

Низковольтные автоматические выключатели также называют автоматическими воздушными выключателями, которые могут использоваться для подключения и отключения цепей нагрузки, а также могут использоваться для управления двигателями, которые запускаются нечасто. Его функция эквивалентна сумме части или всех электрических устройств, таких как рубильник, реле максимального тока, реле потери напряжения, тепловое реле и устройство защиты от утечек. Это важный защитный электрический прибор в низковольтных распределительных сетях.

Низковольтные автоматические выключатели обладают множеством функций защиты (защита от перегрузки, короткого замыкания, пониженного напряжения и т. Д.), Регулируемым значением срабатывания, высокой отключающей способностью, удобством эксплуатации и безопасностью, поэтому в настоящее время они широко используются. Устройство и принцип работы Низковольтный автоматический выключатель состоит из исполнительного механизма, контактов, устройств защиты (различных расцепителей), системы гашения дуги и т. Д.

Принцип работы выключателя

Когда происходит короткое замыкание, магнитное поле, создаваемое большим током (обычно в 10–12 раз), преодолевает пружину силы реакции, расцепитель тянет рабочий механизм, и переключатель мгновенно срабатывает.

При перегрузке ток становится больше, увеличивается тепловыделение, и биметалл до определенной степени деформируется, заставляя механизм двигаться (чем больше ток, тем короче время действия).

Главные контакты выключателей низкого напряжения управляются вручную или электрически замыкаются. После того, как главный контакт замкнут, механизм свободного отключения блокирует главный контакт в замкнутом положении. Катушка расцепителя максимального тока и термоэлемент теплового расцепителя включены последовательно с главной цепью, а катушка расцепителя минимального напряжения подключена параллельно источнику питания.Когда цепь закорочена или сильно перегружена, якорь расцепителя максимального тока втягивается, вызывая срабатывание свободного отключающего механизма, и главный контакт отключает главную цепь. Когда цепь перегружена, нагревательный элемент теплового расцепителя изгибает биметалл и толкает механизм свободного отключения. Когда в цепи пониженное напряжение, якорь расцепителя минимального напряжения отпускается. Это также приводит в действие механизм свободного отключения. Независимый расцепитель используется для дистанционного управления.Во время нормальной работы его катушка обесточена. Когда требуется дистанционное управление, нажмите кнопку пуска, чтобы активировать катушку, и якорь приводит в действие механизм свободного отключения для перемещения главного контакта. Нажмите «Отключиться».

Теперь есть электронные типы, которые используют трансформаторы для сбора токов каждой фазы и сравнения их с установленными значениями. Когда ток ненормальный, микропроцессор посылает сигнал, чтобы электронный расцепитель приводил в действие рабочий механизм.

Параметры автоматического выключателя

Номинальное рабочее напряжение (Ue): это напряжение, при котором автоматический выключатель работает в нормальных (непрерывных) условиях.

Номинальный ток (In): максимальное значение тока, которое автоматический выключатель, оснащенный специальным реле максимального тока, может выдерживать неопределенно долго при температуре окружающей среды, указанной производителем, и не будет превышать температурный предел, указанный токоведущим компонентом.

Значение уставки тока срабатывания реле короткого замыкания (Im): реле срабатывания короткого замыкания (мгновенное или с короткой задержкой) используется для быстрого отключения автоматического выключателя при возникновении высокого значения тока короткого замыкания и его предела срабатывания Im.

Номинальная отключающая способность при коротком замыкании (Icu или Icn): Номинальный ток отключения при коротком замыкании автоматического выключателя — это максимальное (ожидаемое) значение тока, которое автоматический выключатель может отключить без повреждения. Текущее значение, указанное в стандарте, представляет собой среднеквадратическое значение переменной составляющей тока повреждения. При вычислении стандартного значения переходная составляющая постоянного тока (всегда возникающая при наихудшем случае короткого замыкания) принимается равной нулю. Номинальные характеристики промышленных автоматических выключателей (Icu) и бытовых выключателей (Icn) обычно выражаются в кА (действующее значение).

Отключающая способность при коротком замыкании (Ics): Номинальная отключающая способность автоматического выключателя делится на два типа: номинальная предельная отключающая способность при коротком замыкании и номинальная рабочая отключающая способность при коротком замыкании.

Автоматический выключатель

: принцип работы, типы и устройство

Введение

Автоматический выключатель — это коммутационное устройство, способное замыкать, проводить и отключать ток в нормальных и ненормальных условиях цепи в течение определенного времени.Его можно разделить на высоковольтный выключатель и низковольтный выключатель в зависимости от диапазона их использования. Разделение высокого и низкого напряжения относительно нечеткое. Как правило, выключатели с напряжением выше 3 кВ — это высоковольтные выключатели.

Автоматические выключатели

могут использоваться для распределения электроэнергии, нечастого запуска асинхронных двигателей и защиты линий электропередач и двигателей. При серьезной перегрузке, коротком замыкании или пониженном напряжении они могут автоматически отключать электрическую цепь, как комбинация реле максимального напряжения и предохранителя.После отключения тока короткого замыкания замена деталей не требуется.

Посмотрите это, чтобы узнать больше:

Что такое автоматический выключатель?

О чем мы поговорим:

I Принцип работы

Автоматический выключатель обычно состоит из контактной системы , системы тушения дуги , привода , расцепителя и корпуса .

При коротком замыкании магнитное поле, создаваемое сильным током (обычно от 10 до 12 раз), преодолевает противодействующую пружину, расцепитель срабатывает рабочий механизм, и переключатель мгновенно срабатывает. Когда цепь перегружена, ток становится больше, тепловыделение увеличивается, а биметаллический лист до определенной степени деформируется, заставляя механизм двигаться (чем больше ток, тем короче время работы).

Высоковольтный выключатель должен отключать дугу 1500 В и 1500-2000 А.Эти дуги можно растянуть до 2 м и продолжать гореть без тушения. Поэтому гашение дуги — актуальная проблема для высоковольтных выключателей.

Рис. 1. Гашение дуги

Принцип поддува и гашения дуги в основном заключается в уменьшении тепловыделения охлаждающей дуги. С другой стороны, удлинение дуги используется для усиления рекомбинации и диффузии заряженных частиц. При этом заряженные частицы в дуговом промежутке сдуваются, и диэлектрическая прочность среды быстро восстанавливается.

Низковольтные выключатели , также называемые автоматическими воздушными выключателями, могут использоваться для подключения и отключения цепей нагрузки, а также для управления двигателями, которые запускаются нечасто. Его функция эквивалентна сумме некоторых или всех электрических систем, таких как рубильник, реле максимального тока, реле нулевого напряжения, тепловое реле и устройство защиты от утечек, которое является важным устройством защиты в распределительной сети низкого напряжения.

Выключатели низкого напряжения

имеют множество функций защиты (защита от перегрузки, короткого замыкания, пониженного напряжения и т. Д.).). Кроме того, он имеет регулируемое рабочее значение, высокую отключающую способность и простую и безопасную работу, поэтому они широко используются.

Низковольтный выключатель состоит из исполнительного механизма, контактов, устройств защиты (различных расцепителей) и системы дугогашения. Его главный контакт управляется вручную или электрически замкнут. После замыкания главного контакта устройство свободного отключения блокирует главный контакт в закрытом положении.

Катушка расцепителя максимального тока и тепловой элемент теплового расцепителя подключены последовательно с главной цепью, а катушка расцепителя минимального напряжения подключена параллельно источнику питания.

При коротком замыкании или сильной перегрузке цепи якорь устройства отключения по максимальному току втягивается, вызывая срабатывание устройства свободного отключения, затем главный контакт отключает главную цепь. При перегрузке цепи термоэлемент теплового расцепителя нагревается и изгибает биметаллический лист, толкая механизм свободного отключения. Когда в цепи пониженное напряжение, срабатывает якорь расцепителя пониженного напряжения, активируя механизм свободного отключения.

Рисунок 2. Устройство отключения максимального тока

Независимый расцепитель используется для дистанционного управления. Во время нормальной работы катушка выключена. Когда требуется дистанционное управление, нам нужно нажать кнопку пуска, чтобы подать питание на катушку.

II Условия труда

1. Температура окружающей среды

Верхний предел: 40 ℃;

Нижний предел: -5 ℃;

Среднее значение в течение 24 часов: <35 ℃.

2. Высота

Высота места установки не превышает 2000м.

3. Атмосферные условия

Относительная влажность атмосферы не превышает 50% при температуре окружающего воздуха 40 ℃. Он может иметь более высокую относительную влажность при более низкой температуре. Среднемесячная максимальная относительная влажность самого влажного месяца составляет 90%, а среднемесячная минимальная температура месяца — 25 ℃. Кроме того, следует учитывать конденсацию, которая возникает на поверхности продукта из-за перепадов температуры.

4. Уровень загрязнения: уровень 3

5. Цепь управления

(1) Целостность защитного устройства и цепей отключения и включения в цепи управления должна контролироваться, чтобы гарантировать нормальную работу автоматического выключателя.

(2) Должно быть указано состояние нормального включения и отключения выключателя, и должен быть очевидный индикаторный сигнал во время автоматического включения и автоматического отключения.

(3) После завершения замыкания и отключения должен сработать командный импульс, чтобы отключить подачу питания на замыкание или отключение.

(4) Если нет механического устройства защиты от срабатывания, необходимо установить устройство защиты от срабатывания ;

Рисунок 3. Электрическое устройство защиты от срабатывания

(5) Цепь сигнала аварийного отключения автоматического выключателя должна быть подключена по «принципу несоответствия».

(6) Для оборудования, которое может иметь ненормальные рабочие условия или неисправности, должен быть установлен предупреждающий сигнал.

(7) Источник питания механизма пружинного привода и механизма ручного управления может быть постоянным или переменным током, а источник питания электромагнитного рабочего механизма должен быть постоянным током.

III Характеристики автоматического выключателя

Характеристики выключателя:

1. Номинальное рабочее напряжение (Ue)

Напряжение, при котором автоматический выключатель работает в нормальных (непрерывных) условиях.

2. Номинальный ток (In)

Максимальное значение тока, которое автоматический выключатель, оборудованный специальным реле отключения по максимальному току, может выдержать при температуре окружающей среды, указанной производителем, и не будет превышать температурный предел, указанный для компонента подшипника тока.

3. Ток срабатывания реле короткого замыкания (Im)

Реле отключения при коротком замыкании (мгновенная или с кратковременной задержкой) используется для быстрого отключения автоматического выключателя при появлении большого тока повреждения, а его предел срабатывания соответствует заданному значению lm.

4. Номинальная отключающая способность при коротком замыкании (Icu или Icn)

Номинальный ток отключения при коротком замыкании автоматического выключателя — это наивысшее значение (ожидаемого) тока, которое автоматический выключатель может отключить без повреждения. Стандартное значение тока представляет собой среднеквадратическое значение переменной составляющей тока короткого замыкания, а переходная составляющая постоянного тока (которая всегда возникает при коротком замыкании) предполагается равной нулю. Номинальное значение промышленного автоматического выключателя (Icu) и бытового автоматического выключателя (Icn) обычно выражается в среднеквадратичном выражении в кА.

5. Отключающая способность при коротком замыкании (Ics)

Номинальная отключающая способность автоматического выключателя делится на два типа: номинальная предельная отключающая способность при коротком замыкании и номинальная рабочая отключающая способность при коротком замыкании .

Независимо от того, какой это автоматический выключатель, он будет иметь два важных технических индикатора: Icu и Ics. Однако, поскольку автоматический выключатель используется на ответвлении, этого будет достаточно для соответствия Icu.

Некоторые люди предпочитают выбирать большее значение. Однако, если он слишком большой, это приведет к ненужным отходам. Например, для автоматического выключателя того же типа цена типа H высокого типа отключения в 1,3–1,8 раза дороже, чем тип S 一 обычного типа). Следовательно, нет необходимости слепо гнаться за лучшим Ику.

Напротив, для автоматических выключателей, используемых в основной линии, должны выполняться требования Icu и Ics. Если для измерения отключающей способности использовать только Icu, возникнут некоторые скрытые опасности.

Автоматический выключатель IV Типы

Существует много типов автоматических выключателей, которые можно классифицировать в зависимости от использования, формы конструкции, метода работы, количества полюсов, способа установки, средства гашения дуги и области применения.

Согласно …

Типы

с использованием категории

неселективный тип (тип A) и селективный тип (тип B)

структура

универсальный тип и пластиковый корпус типа

режим работы

ручное управление и немручное управление (электричество, накопление энергии) тип

количество полюсов

монопольный, двухполюсный, трехполюсный и четырехполюсный типа

способ установки

фиксированного типа, вставного типа и выдвижного типа

Дугогасящая среда

воздушный и вакуумный

Дугогасящая техника

дугогасящий и токоограничивающий тип

использование

Типы

, используемые для распределения электроэнергии, защиты двигателей, бытового использования, защиты от остаточного тока (утечки), специального использования и т. Д.

Автоматический выключатель

В Конструкция

1. Внутренние аксессуары

(1) Вспомогательный контакт

Вспомогательный контакт — это контакт между механизмом размыкания и замыкания главной цепи, в основном используется для отображения размыкания и замыкания состояния выключателя. Он подключен к цепи управления для управления или блокировки связанных с ней электрических устройств посредством размыкания и замыкания автоматического выключателя, например, для вывода сигналов на сигнальные лампы, реле и т. Д.

Для автоматического выключателя в литом корпусе (MCCB) с номинальным током корпуса корпуса (lnm) 100A он имеет схему преобразования с одной точкой прерывания, а схема с 225A lnm и выше имеет мостовую структуру контактов, а обычный тепловой ток составляет 3A. . Кроме того, один с внутренним диаметром 400 А и выше может быть установлен с двумя обычно открытыми и двумя обычно закрытыми контактами, а обычный тепловой ток составляет 6 А. Число рабочих характеристик такое же, как общее число рабочих характеристик выключателя.

Рис. 4. Группа вспомогательных контактов в масляном автоматическом выключателе

(2) Контакт сигнализации

Контакт аварийной сигнализации в основном используется при аварии автоматического выключателя и срабатывает только тогда, когда автоматический выключатель срабатывает и размыкается. Когда происходит перегрузка, короткое замыкание или сбой пониженного напряжения на нагрузке автоматического выключателя, автоматический выключатель срабатывает свободно, и контакт аварийной сигнализации перемещается из исходного разомкнутого положения в замкнутое положение, включая индикатор, электрический звонок, зуммер и т. д.во вспомогательной строке для отображения статуса аварийного отключения.

Поскольку автоматический выключатель редко срабатывает из-за сбоя нагрузки, срок службы контакта аварийной сигнализации составляет 1/10 срока службы автоматического выключателя. Рабочий ток контакта сигнализации обычно не превышает 1 А.

(3) Независимый расцепитель

Независимый расцепитель — это расцепитель, который возбуждается источником напряжения , напряжение которого не зависит от напряжения главной цепи. Это аксессуар для дистанционного управления открыванием.Когда напряжение источника питания равно любому напряжению между 70% -110% номинального управляющего напряжения источника питания, автоматический выключатель может быть надежно отключен.

Независимый расцепитель имеет кратковременную рабочую систему, и время проводимости катушки, как правило, не должно превышать 1 с, в противном случае провод сгорит. Чтобы предотвратить возгорание катушки, микровыключатель соединен последовательно с катушкой независимого расцепителя. Когда независимый расцепитель втягивается якорем, микровыключатель переключается с нормально замкнутого на нормально разомкнутый.

Из-за отключения цепи питания и управления независимого расцепителя, даже если кнопка нажата вручную, катушка шунта никогда не включится. Это позволяет избежать перегорания катушки. Когда автоматический выключатель снова включается, микровыключатель снова находится в нормально замкнутом положении.

Рисунок 5. Автоматический выключатель с независимым расцепителем

(4) Отключение при пониженном напряжении

Отключение при пониженном напряжении — это тип отключения, который позволяет выключить автоматический выключатель с задержкой или без задержки, когда его напряжение на клеммах падает до заданного диапазона.Он срабатывает, когда напряжение источника питания падает (даже медленно) до диапазона от 70% до 35% от номинального рабочего напряжения.

Когда напряжение источника питания равно 35% от номинального рабочего напряжения отключения, отключение при пониженном напряжении должно предотвращать включение автоматического выключателя; когда напряжение источника питания равно или превышает 85% от номинального рабочего напряжения, он должен обеспечивать надежное включение автоматического выключателя в горячих условиях. Таким образом, при возникновении определенного падения напряжения в напряжении источника питания в защищаемой цепи автоматический выключатель может быть автоматически отключен, так что электрические устройства нагрузки или оборудование под автоматическим выключателем будут защищены от повреждения из-за пониженного напряжения.

При использовании катушка отключения при пониженном напряжении подключается к стороне источника питания автоматического выключателя, и автоматический выключатель может быть включен только после срабатывания отключения при пониженном напряжении.

2. Внешние аксессуары

(1) Электрический привод

Это аксессуар для автоматических выключателей дальнего действия , который включает моторный привод и электромагнитный привод.

Приводной механизм двигателя представляет собой автоматический выключатель в литом корпусе с внутренним диаметром 400 А и выше, электромагнитный привод подходит для выключателя в литом корпусе с внутренним диаметром 225 А и ниже. Будь то электромагнит или двигатель, их направления втягивания и вращения одинаковы, только благодаря положению кулачка внутри электрического рабочего механизма, обеспечивающего закрытие и открытие. Когда автоматический выключатель приводится в действие электрическим механизмом, автоматический выключатель должен иметь возможность замыкания при любом напряжении от 85% до 110% от номинального управляющего напряжения.

Рисунок 6. Автоматический выключатель в литом корпусе

(2) Поворотная ручка

Подходит для автоматических выключателей в литом корпусе. Механизм ручки поворота установлен на крышке выключателя. Поворотный вал ручки установлен в отверстие для согласования ее механизма. Другой конец вращающегося вала проходит через дверное отверстие шкафа с выдвижным ящиком, и ручка устанавливается на головке вала, выступающей на дверце всего устройства, круглое или квадратное основание которого закреплено на дверце винтами.

Эта установка позволяет оператору вращать ручку по часовой стрелке или против часовой стрелки за пределами двери, чтобы обеспечить включение или выключение автоматического выключателя. В то же время поворот ручки может обеспечить закрытие двери шкафа при включении автоматического выключателя до тех пор, пока поворотная ручка не откроется или не сработает снова. В аварийной ситуации, когда автоматический выключатель «замкнут» и электрическая панель должна быть открыта, мы можем нажать красную кнопку разблокировки сбоку от основания ручки.

(3) Удлинитель

Это внешняя удлинительная рукоятка, которая устанавливается непосредственно на рукоятку выключателя. Обычно он используется для автоматических выключателей большой мощности на 600 А и выше для ручных операций включения и выключения.

(4) Устройство блокировки ручки

Зажим устанавливается на раму ручки, ручка пробивается и затем фиксируется висячим замком. Когда автоматический выключатель замкнут, устройство блокировки ручки может остановить других, чтобы отключить питание и вызвать сбой.Кроме того, когда сторону нагрузки автоматического выключателя необходимо отремонтировать или питание не разрешено, это может предотвратить ошибочное включение автоматического выключателя.

Рисунок 7. Устройство блокировки автоматического выключателя

VI Метод подключения

Методы подключения автоматического выключателя следующие: проводка перед платой, за платой, вставного типа, выдвижного типа, среди которых проводка перед платой является наиболее распространенным методом проводки.

1. Электропроводка за платой

Самая большая особенность проводки за платой заключается в том, что автоматический выключатель можно заменить или отремонтировать без повторного подключения , только отключив предварительный источник питания.

Из-за особой конструкции изделие оснащено специальными монтажными пластинами, монтажными винтами и винтами для проводки в соответствии с требованиями дизайна. Следует отметить, что надежность контакта выключателя большой мощности напрямую влияет на нормальное использование выключателя, поэтому мы должны устанавливать его строго в соответствии с требованиями производителя.

2. Подключаемая проводка

На монтажной плате укомплектованного устройства сначала установите монтажное основание выключателя с 6 розетками на нем. На поверхности монтажного основания имеется соединительная пластина или болты за монтажным основанием, а шнур питания и линия нагрузки подключаются к монтажному основанию заранее.

При использовании вставляйте автоматический выключатель прямо в крепление. Если автоматический выключатель сломан, просто вытащите сломанный и замените на исправный.Время замены подключаемой проводки короче, чем проводки до и за платой, что более удобно.

Рисунок 8. Электропроводка в автоматическом выключателе

3. Электропроводка выдвижного типа

Ящики входа и выхода автоматического выключателя вращаются по часовой стрелке или против часовой стрелки с помощью рычага. И основная цепь, и вторичная цепь используют съемную конструкцию, за исключением изолятора , необходимого для фиксированного типа.Одна машина с двумя видами использования более экономична и в то же время обеспечивает большое удобство эксплуатации и технического обслуживания, повышая безопасность и надежность. В частности, держатель контактов главной цепи основания ящика может использоваться взаимозаменяемо с держателем контактов предохранителя типа NT.

Последние Электронные Блог:

Устройство и принцип работы полевых транзисторов

Что такое электрический разъем?

Автоматический выключатель | Работа и типы автоматического выключателя

Что такое автоматический выключатель?

Автоматический выключатель — это коммутационное устройство, которым можно управлять вручную и автоматически для управления и защиты системы электроснабжения.Поскольку современная энергосистема работает с большими токами, при проектировании автоматического выключателя следует уделять особое внимание, чтобы гарантировать, что он сможет безопасно прервать дугу, возникающую при включении автоматического выключателя. Это было основным определением автоматического выключателя.

Введение в автоматический выключатель

Современная энергосистема имеет дело с огромной электросетью и огромным количеством связанного с ней электрического оборудования. Во время короткого замыкания или любого другого типа электрической неисправности (например, неисправности электрического кабеля) через это оборудование, а также через саму сеть электропитания будет протекать высокий ток повреждения.Этот высокий ток может привести к необратимому повреждению оборудования и сетей.

Для сохранения этих единиц оборудования и электрических сетей, ток короткого замыкания должен быть сброшен из системы как можно быстрее. Опять же, после устранения неисправности система должна как можно скорее прийти в нормальное рабочее состояние, чтобы обеспечить надежное качественное питание на приемных концах. В дополнение к тому, что для правильного управления энергосистемой, требуются различные операции переключения.

Таким образом, для своевременного отключения и повторного включения различных частей сети энергосистемы с целью защиты и управления должны быть какие-то специальные типы коммутационных устройств, которые могут безопасно работать в условиях сильного течения.

Во время прерывания большого тока между переключающими контактами может возникнуть большая дуга, поэтому следует позаботиться о безопасном гашении этих дуг в автоматическом выключателе. Автоматический выключатель — это специальное устройство, которое выполняет все необходимые коммутационные операции в токопроводящем состоянии.Это было основное введение в автоматический выключатель .

Принцип работы автоматического выключателя

Автоматический выключатель в основном состоит из неподвижных и подвижных контактов. В нормальном состоянии выключателя «ВКЛ» эти два контакта физически соединены друг с другом из-за приложенного механического давления на подвижные контакты. В приводном механизме выключателя есть устройство, в котором хранится потенциальная энергия, которая высвобождается, если на выключатель подается сигнал переключения.

Потенциальная энергия может накапливаться в выключателе различными способами, например, деформированием металлической пружины, сжатым воздухом или гидравлическим давлением. Но каким бы ни был источник потенциальной энергии, она должна высвобождаться во время работы. Высвобождение потенциальной энергии обеспечивает быстрое скольжение подвижного контакта.

Все выключатели имеют рабочие катушки (катушки отключения и катушки включения), каждый раз, когда эти катушки возбуждаются импульсами переключения, и плунжер внутри них смещается.Этот плунжер рабочей катушки обычно прикреплен к рабочему механизму выключателя , в результате механически накопленная потенциальная энергия в механизме выключателя высвобождается в виде кинетической энергии, которая заставляет подвижный контакт двигаться, когда эти подвижные контакты механически прикрепляются. через механизм рычага переключения передач с приводным механизмом.

После цикла срабатывания выключателя вся накопленная энергия высвобождается и, следовательно, потенциальная энергия снова сохраняется в приводном механизме выключателя с использованием двигателя взвода пружины или воздушного компрессора или любым другим способом.

До сих пор мы обсуждали механический принцип работы выключателя . Но есть электрические характеристики автоматического выключателя, которые также следует учитывать при обсуждении работы автоматического выключателя. Давайте поговорим об электрическом принципе выключателя .

Автоматический выключатель должен выдерживать большую номинальную мощность или мощность повреждения. Из-за этой большой мощности всегда существует опасно сильная дуга между подвижными и неподвижными контактами во время работы автоматического выключателя.Опять же, как мы обсуждали ранее, дуга в автоматическом выключателе может безопасно гаситься, если диэлектрическая прочность между токоведущими контактами автоматического выключателя быстро увеличивается во время каждого перехода переменного тока через ноль.

Диэлектрическую прочность среды между контактами можно увеличить несколькими способами, например, сжав ионизированную среду искрения, так как сжатие ускоряет процесс деионизации среды, охлаждая среду дуги, так как охлаждение увеличивает сопротивление пути дуги или заменой ионизированной среды искрения свежими газами.Следовательно, в работе автоматического выключателя должны быть задействованы некоторые процессы гашения дуги.

Хотя автоматические выключатели выполняют свои функции независимо и без присмотра, существуют также автоматические выключатели с дистанционным управлением, которые могут управляться по запросу на расстоянии.

Типы автоматических выключателей

По разным критериям существуют разные типы автоматических выключателей. По средствам гашения дуги автоматический выключатель можно разделить на:

  1. Масляный выключатель.
  2. Воздушный выключатель.
  3. SF 6 автоматический выключатель.
  4. Вакуумный выключатель.

В соответствии с их услугами автоматический выключатель можно разделить на:

  1. Автоматический выключатель для наружной установки.
  2. Внутренний выключатель.

По принципу действия выключателя их можно разделить на:

  1. Пружинный выключатель.
  2. Пневматический выключатель.
  3. Гидравлический выключатель.

По уровню напряжения установки типы автоматического выключателя обозначаются как —

  1. Автоматический выключатель высокого напряжения.
  2. Автоматический выключатель среднего напряжения.
  3. Автоматический выключатель низкого напряжения.

Анимация принципа работы автоматического выключателя

Автоматический выключатель — это автоматический выключатель, предназначенный для защиты электрической цепи от повреждений, вызванных перегрузкой электричеством или коротким замыканием.Функция автоматических выключателей заключается в обнаружении неисправности и немедленном прекращении электрического тока путем прерывания цепи.

Анимация выключателя

Введение в автоматический выключатель

При работе энергосистемы часто бывает желательно и необходимо отключать или отключать различные устройства или линии передачи в нормальных и ненормальных условиях. Раньше для этой цели использовались переключатели и предохранители, чтобы размыкать или замыкать контакт.

Но если предохранитель выйдет из строя из-за неисправности, потребуется время для его замены, что приведет к значительному прерыванию передачи энергии. Оператор должен отправиться в поле, чтобы заменить предохранитель в случае его выхода из строя. Выключатели или предохранители не могут выдерживать большие токи из-за своей конструкции.

Эти недостатки выключателей и предохранителей заставили использовать их в более низком диапазоне напряжений. Но в развивающейся электротехнике каждый день мы имеем дело с новой технологией, состоящей из более высокого диапазона напряжений, что побудило использовать устройство, называемое автоматическим выключателем.

Определение автоматического выключателя

Автоматический выключатель — это устройство, которое замыкает цепь по желанию оператора и размыкает цепь на основании намерения оператора, а также при любой неисправности в цепи.

Кратко перечисленные важные функции автоматических выключателей следующие:
  1. Выключателем можно управлять вручную или дистанционно из диспетчерской.
  2. Автоматический выключатель может автоматически срабатывать в условиях неисправности через логическую схему.
  3. Он может выдерживать более высокие напряжения, обеспечивая более высокую изоляцию между двумя контактами в разомкнутом состоянии.

Принцип действия выключателя

Каждому инженеру-электрику необходимо знать, как работает автоматический выключатель. . Автоматический выключатель состоит из двух электродов, один неподвижный, а другой подвижный. Цепь будет замкнута, если два контакта находятся в контакте, и она будет разомкнута, когда эти два разъединены.

Это основано на требовании оператора, должна ли цепь быть замкнута или разомкнута в исходном случае.Предположим, что если выключатель изначально включен для замыкания цепи, если в цепи возникает какая-либо неисправность или если оператор хотел ее размыкать, то логический сигнал активирует реле отключения, которое разделяет два контакта, перемещая подвижную катушку на расстояние от фиксированной катушки. .

Это выглядит простым управлением, но реальное препятствие только здесь, т.е. когда два контакта разделяются, между концами контактов будет большая переходная разность потенциалов, которая позволяет огромным электронам перескакивать с высокого потенциала на низкий.Но переходное расстояние между двумя контактами в этот момент действует как диэлектрик для перехода электронов от одного электрода к другому.

Если разность потенциалов выше, чем электрическая прочность, электроны пытаются перейти к другому электроду, который ионизирует диэлектрическую среду, что приводит к сильной искре между электродами. Эта искра между электродами называется « дуга ».

Даже несмотря на то, что дуга сохраняется в течение микросекунд, достаточно взорвать изолирующий кожух выключателя и компоненты в нем из-за высокой теплоты искрения.

Таким образом, чтобы избежать этого повреждения автоматического выключателя, силу дуги необходимо уменьшить за счет увеличения диэлектрической прочности между двумя электродами, когда они разделяются, а проявленный электрод должен погаснуть непосредственно перед тем, как повредить выключатель.

Такие среды, как воздух, масло, вакуум и SF6 (гексафторид серы), используются в качестве среды для гашения дуги, которая обеспечивает высокую диэлектрическую прочность, а также гасит дугу в кратчайшие сроки.

Автоматический выключатель основного назначения

  • Выключатель токов нагрузки
  • Устранить неисправность
  • Нормальный разрыв и ток короткого замыкания
  • Перенести ток короткого замыкания без разрыва (или взрыва!) I.е. отсутствие искажений из-за магнитных сил в условиях неисправности.
  • Важными характеристиками с точки зрения защиты являются: Скорость, с которой основной ток размыкается после получения отключающего импульса.

Преимущества автоматического выключателя перед предохранителем

  • Автоматический выключатель работает при высоком напряжении по сравнению с предохранителем.
  • Выключателем
  • можно управлять дистанционно, запитав катушку включения или отключения, что невозможно сделать в случае плавкого предохранителя.
  • Функционирование автоматического выключателя (срабатывание или включение) можно легко проверить.
  • Нет необходимости заменять автоматический выключатель после неисправности.

Что такое автоматические выключатели? Различные типы автоматических выключателей

В этом руководстве мы узнаем об одном из очень важных и чрезвычайно полезных электрических устройств: автоматических выключателях. Мы постараемся понять, что такое автоматический выключатель, каково использование / важность / функция автоматических выключателей в энергосистемах, каковы различные типы автоматических выключателей, а также их применение.

Введение

Автоматические выключатели

— уникальные устройства в том смысле, что они являются механическими устройствами, подключенными к электрической системе. С тех пор, как были использованы первые электрические системы, всегда существовала потребность в механизме или устройстве, которое могло бы инициировать и прерывать прохождение электрического тока.

В энергосистеме часто необходимо включать или выключать различные электрические устройства и цепи, такие как генерирующие установки, линии передачи, системы распределения и т. Д.либо в нормальных рабочих условиях, либо в нештатных ситуациях. Первоначально эту задачу выполняют выключатель и предохранитель, включенные последовательно с электрической цепью.

Основным недостатком такой установки является то, что при перегорании предохранителя часто требуется много времени для его замены и восстановления подачи питания. Другой и главный недостаток заключается в том, что предохранитель не может отключать большие токи короткого замыкания.

Эти ограничения ограничивали использование комбинации переключателя и предохранителя цепями малого напряжения и малой емкости.Но в случае системы высокого напряжения и большого тока желателен более надежный способ, чем использование переключателя и предохранителя.

Это достигается с помощью автоматических выключателей.

Что такое автоматические выключатели?

Автоматические выключатели

— это механические переключающие устройства, которые могут включать, переносить или размыкать цепь вручную или автоматически в нормальных и ненормальных условиях цепи. В нормальных условиях автоматический выключатель может включать, переносить или отключать токи, а в ненормальных условиях он может включать или поддерживать в течение определенного времени и отключать токи.

Характеристики автоматического выключателя следующие:

  • Он может замыкать или размыкать цепь при нормальных рабочих условиях вручную или с помощью пульта дистанционного управления.
  • В ненормальных или неисправных условиях он может автоматически разорвать цепь.
  • Он может включить цепь в аварийных условиях вручную или с помощью пульта дистанционного управления.

Эти характеристики автоматического выключателя делают его очень полезным устройством для переключения и защиты в энергосистеме.

Принцип работы автоматических выключателей

Основная функция автоматического выключателя состоит в том, чтобы многократно включать и выключать электрические цепи во время нормальных или ненормальных рабочих условий. Принцип работы автоматического выключателя очень прост.

Стандартный автоматический выключатель состоит из неподвижного и подвижного контактов, называемых электродами. Эти контакты замкнуты при нормальных условиях работы цепи.

Если система выходит из строя, контакты размыкаются автоматически, или, в качестве альтернативы, эти контакты также могут быть размыты вручную в любое время (например, во время обслуживания).

В условиях неисправности системы простой механизм оттянет движущиеся контакты в результате срабатывания катушки отключения и, по существу, размыкания цепи.

Важным явлением, которое происходит при размыкании контактов, является явление дуги. Если в какой-либо части системы обнаруживается неисправность, контакты выключателя разъединяются, и во время этого процесса между ними зажигается дуга. Пока дуга не разрядится, ток в цепи продолжает течь.

Дуга не только задерживает прерывание цепи, но также выделяет значительное количество тепла, которое потенциально может повредить автоматический выключатель или всю систему. Следовательно, одна из основных задач автоматических выключателей — как можно быстрее погасить дугу.

Явление дуги в автоматических выключателях

При возникновении неисправностей, таких как, например, короткое замыкание, через контакты автоматического выключателя проходит значительный ток, прежде чем сработает защитный механизм и размыкнет контакты.

В момент, когда контакты начинают размыкаться, площадь контакта внезапно уменьшается, а плотность тока увеличивается из-за большого тока короткого замыкания. Это приводит к повышению температуры, и выделяемого тепла достаточно для ионизации среды (воздуха или масла). Ионизированная среда действует как проводник, и между контактами зажигается дуга.

Эта дуга обеспечивает путь с низким сопротивлением между контактами (даже если они разомкнуты), и большой ток короткого замыкания продолжает течь, пока существует дуга, и нарушает предназначение автоматического выключателя.

Причины появления Arc

Прежде чем разбираться в методах гашения дуги, давайте попробуем проанализировать факторы, ответственные за поддержание дуги между контактами выключателя.

Причины могут быть ограничены двумя следующими:

  • Разница потенциалов между контактами
  • Ионизированные частицы между контактами

Разность потенциалов между контактами достаточна для возникновения дуги, поскольку расстояние между контактами меньше.Кроме того, ионизированная среда, то есть ионизированный воздух или масло, имеет тенденцию поддерживать дугу.

Различные методы гашения дуги

В основном, есть два способа погасить дугу между контактами автоматического выключателя. Их:

  • Метод высокого сопротивления
  • Метод низкого сопротивления
Метод высокого сопротивления

В методе высокого сопротивления сопротивление дуги увеличивается, так что ток становится несущественным для поддержания дуги.Существует несколько способов реализации метода высокого сопротивления.

Некоторые способы увеличения сопротивления дуги:

  • Увеличение длины дуги
  • Охлаждение дуги
  • Уменьшение площади сечения дуги
  • Разделение дуги

Этот метод обычно применяется в автоматических выключателях постоянного тока и цепях переменного тока малой мощности, поскольку он выделяет огромное количество тепла во время гашения дуги.

Метод низкого сопротивления

В методе низкого сопротивления, как следует из названия, сопротивление дуги поддерживается низким до тех пор, пока ток не станет равным нулю и дуга не погаснет естественным образом.Следовательно, этот метод также известен как метод текущего нуля.

Метод низкого сопротивления часто применяется в силовых выключателях переменного тока большой мощности, поскольку этот метод предотвращает повторное зажигание дуги даже при повышении напряжения на контактах.

Еще одним важным фактором, который следует учитывать, является ионизация среды и тенденция ионизированных частиц поддерживать дугу. Если среда между контактами деионизируется как можно быстрее, возможность повторного зажигания может быть значительно снижена.

Деионизация среды может быть достигнута следующими способами:

  • Увеличение зазора между контактами
  • Повышение давления
  • Охлаждение дуги
  • Эффект газовой струи

Классификация автоматических выключателей

Существует несколько способов классификации различных автоматических выключателей. Некоторые из общих критериев, используемых для классификации автоматических выключателей:

  • Предусмотренные приложения напряжения
  • Место установки
  • Расчетные характеристики
  • Метод и среда, используемые для прерывания тока (гашение дуги)

Несмотря на то, что существует несколько способов классификации автоматических выключателей, классификация, основанная на среде и способе прерывания тока, также является наиболее общей и важной в отрасли.А пока мы кратко рассмотрим все эти классификации, а в следующих разделах мы обсудим основную классификацию (то есть основанную на методе погасания дуги) более подробно.

на основе класса напряжения

Первая логическая классификация автоматических выключателей основана на рабочем напряжении, предназначенном для используемых автоматических выключателей. В зависимости от уровня напряжения существует два типа автоматических выключателей. Их:

  • Автоматические выключатели низкого напряжения, которые предназначены для использования при напряжении до 1000 В.
  • Высоковольтные автоматические выключатели, которые предназначены для использования при напряжении выше 1000 В.

Опять же, высоковольтные выключатели делятся на 123 кВ или выше и 72,5 кВ или ниже.

в зависимости от типа установки
Автоматические выключатели

также классифицируются по месту установки, т. Е. Наружная или внутренняя установка. Эти автоматические выключатели обычно представляют собой высоковольтные выключатели. Внутренние автоматические выключатели предназначены для использования внутри зданий или со специальными стойкими к атмосферным воздействиям кожухами, как правило, с металлическими кожухами распределительного устройства.

Фактически, основное различие между внутренними и внешними автоматическими выключателями заключается в конструкциях корпусов и корпусов, в то время как внутренняя структура, такая как токоведущие части, механизм прерывания и принцип действия, практически идентичны.

в зависимости от типа внешнего оформления

Классификация автоматических выключателей также производится на основе их физической конструкции и обычно осуществляется двумя способами. Их:

  • Автоматические выключатели с мертвым баком
  • Автоматические выключатели с резервуаром под напряжением

В автоматических выключателях типа «мертвый бак» коммутирующее устройство размещено в емкости с потенциалом земли и окружено прерывателями и изолирующей средой.С другой стороны, в автоматическом выключателе резервуарного типа под напряжением емкость, содержащая прерыватели и изолирующую среду, находится под более высоким потенциалом, чем земля.

Автоматические выключатели с мертвым баком

более распространены в США, в то время как автоматические выключатели с живым резервуаром часто используются в Европе и Азии.

в зависимости от типа среды прерывания

Самая важная и важная классификация автоматических выключателей основана на прерывающейся среде и методе гашения дуги. Фактически, среда прерывания тока и метод гашения дуги стали основными факторами при проектировании автоматических выключателей, а также определяли общие параметры конструкции.

Первоначально масло и воздух служили прерывающей средой и продолжают использоваться даже спустя почти столетие с момента их первого внедрения.

Существуют две новые технологии, одна с использованием вакуума, а другая с использованием газа серогексафторида (SF 6 ) в качестве прерывающей среды. Эти два доминируют в современной отрасли автоматических выключателей, но масляные и воздушные выключатели также все еще используются.

Автоматические выключатели различных типов

Поскольку общий и наиболее распространенный способ классификации автоматических выключателей основан на среде, используемой для гашения дуги, мы увидим различные типы автоматических выключателей, основанные на одном и том же.

Обычно в качестве среды для гашения дуги используется воздух, масло, серогексафторидный газ или вакуум. Следовательно, различные типы автоматических выключателей на основе этих средств:

  • Воздушные магнитные автоматические выключатели
  • Воздушные автоматические выключатели
  • Масляные автоматические выключатели
  • Гексафторид серы (SF 6 ) Автоматические выключатели
  • Вакуумные силовые выключатели

Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки, и мы подробно рассмотрим все эти типы автоматических выключателей.

Воздушные магнитные автоматические выключатели

Первым автоматическим выключателем является воздушный магнитный автоматический выключатель. Его также называют автоматическим выключателем с дугогасительным желобом. Обычно он состоит из нескольких пластин между контактами и состоит из металлических или изолированных материалов.

Когда зажигается дуга, она соприкасается с рядом металлических пластин. В результате основная дуга делится на несколько меньших дуг, которые проходят через пластины, и падение напряжения обычно составляет от 30 до 40 вольт.В автоматических выключателях этого типа пластины обычно металлические.

Другой тип автоматического выключателя с дугогасительной камерой основан на помощи магнитного предохранителя. В этом типе обычно используются изолированные дуговые пластины, которые изготавливаются из керамики.

В этом типе дуга сначала проходит между изоляционными пластинами, чтобы удлинить дугу. Затем дуга охлаждается за счет диффузии. Когда автоматический выключатель начинает размыкаться и зажигается дуга, расстояние между контактами увеличивается. Катушка, которая не является частью основной проводящей цепи, контактирует с током.

Магнитное поле, создаваемое этой катушкой, будет оказывать давление на дугу, и в результате дуга имеет тенденцию проникать глубже в желоб.

Воздушные автоматические выключатели

Вторые «воздушные» выключатели — это воздушные выключатели. В этом типе воздушная струя высокого давления используется в качестве средства гашения дуги. В случае неисправности воздушный поток, управляемый воздушным клапаном, размыкает контакты, а также охлаждает дугу.

Дуга и продукты дуги уносятся в атмосферу, что быстро увеличивает диэлектрическую прочность среды.В результате предотвращается повторное зажигание дуги. Следовательно, дуга гаснет, и ток полностью прерывается.

Существует три типа автоматических выключателей воздушного потока в зависимости от направления воздушного потока по отношению к дуге. Их:

  • Тип осевой струи
  • Тип перекрестной струи
  • Тип радиального взрыва

В автоматических выключателях осевого типа воздушный поток течет в том же направлении, что и дуга. Воздушный поток под высоким давлением отталкивает движущийся контакт, размыкая цепь, а также толкает дугу вместе с ней.

Воздушная волна в автоматических выключателях поперечного типа перпендикулярна пути дуги, а в радиальных автоматических выключателях направлена ​​радиально.

Преимущества
  • Риск возгорания исключен.
  • Продукты дуги полностью удаляются воздушной струей.
  • Значительно более быстрое увеличение диэлектрической прочности. Следовательно, контактный зазор может быть меньше, что приводит к уменьшению размера устройства.
  • Время горения дуги очень мало, и энергия дуги также мала.Подходит для частых операций.
  • Воздушный удар не зависит от тока прерывания.
Недостатки
  • Низкие дугогасящие свойства воздуха.
  • Чувствителен к изменениям ограничивающего напряжения.
  • Воздушный компрессор требует технического обслуживания.
Масляные автоматические выключатели

В масляных автоматических выключателях в качестве средства гашения дуги используется изоляционное масло. Поскольку контакты размыкаются в масле, при зажигании дуги окружающее масло испаряется в виде газообразного водорода.

Пузырь газообразного водорода окружает область дуги. Газообразный водород, благодаря своей высокой теплопроводности, охлаждает дугу, а также деионизирует среду. Кроме того, газ вызывает турбулентность в окружающем масле, и все продукты дуги отталкиваются от дуги.

Есть два типа масляных выключателей. Их:

  • Автоматические выключатели наливного масла
  • Автоматические выключатели низкого уровня масла

Как следует из названия, в масляных выключателях используется значительно большое количество масла.Далее масляные автоматические выключатели снова делятся на два типа.

  • Масляные автоматические выключатели простого прерывания
  • Масляные автоматические выключатели для управления дугой

В масляных автоматических выключателях открытого типа контакты разделены в масляном баке, а система управления дугой предназначена для увеличения разделения контактов. При достижении критического зазора между контактами происходит гашение дуги.

Отсутствие контроля над дугой в масляных автоматических выключателях с прямым разрывом преодолевается в масляных автоматических выключателях с контролем дуги.Управление дугой осуществляется двумя способами, известными как:

  • Масляные автоматические выключатели с самовозрывом
  • Масляные автоматические выключатели с принудительным дутьем

В самовзрывных выключателях используется изолирующая жесткая напорная камера с контактами, и газы, выделяющиеся во время горения дуги, ограничиваются этой камерой или баком. Высокое давление, создаваемое в маленькой камере, заставит масло в виде газа пройти через дугу и впоследствии погасит ее.

В масляных автоматических выключателях с самовзрыванием есть три типа или конструкции напорных баков.Их:

  • Обычный горшок для взрыва
  • Взрывной бак с перекрестной струей
  • Самокомпенсирующийся взрывной бак

В масляных автоматических выключателях с принудительным дутьем поршневой цилиндр используется для создания необходимого давления масла, в отличие от масляных автоматических выключателей с принудительным дутьем, в которых давление создается самой дугой.

Во всех упомянутых выше выключателях наливного масла масло выполняет две функции. Один должен действовать как средство гашения дуги, а другой — изолировать цепь под напряжением от земли.Только небольшой процент (10% или меньше) фактически используется для гашения дуги, а большая часть масла используется для изоляционных целей.

В автоматических выключателях с низким содержанием масла масло используется для гашения дуги, а твердые материалы, такие как фарфор и бумага, используются для изоляции.

Преимущества
  • Масло обладает отличными охлаждающими свойствами, а энергия дуги превращает масло в газ.
  • Действует как изолятор между проводами под напряжением и землей.
Недостатки
  • Масло легко воспламеняется и может вызвать пожар.
  • Продукты дуги не могут выйти и остаться в масле.
Гексафторид серы (SF
6 ) Автоматические выключатели

В выключателях с гексафторидом серы в качестве средства гашения дуги используется гексафторид серы с химической формулой SF 6 .

Газообразный гексафторид серы является электроотрицательным по своей природе, т. Е. Притягивает свободные электроны. Когда контакты цепи разомкнуты, газообразный гексафторид серы под высоким давлением проходит через камеру во время зажигания дуги.

Свободные электроны, образующиеся во время горения дуги, быстро поглощаются газом SF 6 , в результате чего возникают неподвижные отрицательные ионы. По мере того как дуга теряет проводящие электроны, изолирующая сила окружающей среды быстро увеличивается, и дуга полностью гаснет.

На следующем изображении показана упрощенная конструкция автоматического выключателя SF 6 . Как неподвижные, так и подвижные контакты помещаются в дугогасительную камеру, которая содержит газообразный гексафторид серы. Когда контакты размыкаются, газ высокого давления SF 6 из резервуара будет проходить через входное отверстие камеры.

Преимущества
  • Превосходное гашение дуги.
  • Может прерывать большие токи, поскольку электрическая прочность газа SF 6 почти в 3 раза больше, чем у воздуха.
  • Бесшумная работа и отсутствие выбросов в атмосферу.
  • Работа без влаги, поскольку заполненная газом камера сохраняет внутреннюю сухость.
  • Очень низкие эксплуатационные расходы и минимум оборудования.
  • Подходит для опасных и агрессивных условий, таких как угольные шахты, поскольку выключатели закрыты и герметизированы.
Недостатки
  • Гексафторид серы очень дорогостоящий.
  • SF 6 необходимо восстанавливать после каждой операции.
  • Этот газообразный гексафторид серы под высоким давлением поглощает все проводящие свободные электроны и в результате вызывает гашение дуги.
Вакуумные силовые выключатели

В вакуумных автоматических выключателях или VCB средством гашения дуги является вакуум. Он предлагает превосходные свойства гашения дуги по сравнению с другими средами, так как обладает самой высокой изоляционной прочностью.

При размыкании контактов выключателя в вакууме образуется дуга из-за ионизации паров металла контактов. Но дуга быстро гаснет, так как пары быстро конденсируются.

Типичный вакуумный выключатель показан на следующем рисунке. Он состоит из подвижного и неподвижного контактов, а также дугового экрана, установленного в вакуумной камере. Внешний изолирующий корпус обычно изготавливается из стекла или керамики.

Преимущества
  • Нет опасности возгорания.
  • Компактный, очень надежный и долговечный.
  • Во время или после работы газ не выделяется.
  • Нет или очень мало обслуживания.
  • VCB может прервать любой ток повреждения.
  • Выдерживает удары молнии.
  • Высвобождается низкая энергия дуги.

Выключатели, автоматические выключатели и распределительные щиты




Цели обучения … должны понять:

  • • переключатели типов
  • • виды защиты
  • • основы распределения энергии

Введение

Для размыкания или замыкания электрической цепи требуется переключающее устройство.В Кроме того, для защиты электрической цепи требуется устройство защиты.

Низковольтные выключатели с предохранителями в корпусе из керамики HRC широко используются. в промышленности, хотя в настоящее время тенденция заключается в использовании автоматических выключателей с защита от перегрузки и короткого замыкания вместо предохранителя. Там различные типы переключателей и защитных устройств, используемых в промышленности для разных приложений. Все эти устройства принято называть распределительными устройствами.

Помимо включения или выключения любой части электроустановки, в распределительном устройстве должны быть предусмотрены необходимые защитные устройства.Эти защитные устройства автоматически изолируют определенный участок установки в условиях неисправности.

Распределительное устройство должно выдерживать короткое замыкание без термических или механические повреждения и поэтому имеют кратковременную стойкость (обычно 1 с в LV), хотя этот рейтинг в основном применим к шине стержни и другие проводники, устройства управления, такие как переключатели и цепи выключатели также должны иметь такой рейтинг (кратковременный или динамический ожидаемого тока короткого замыкания) в соответствии с их функцией.

Выключатели и автоматические выключатели

Коммутаторы

Рубильные переключатели применяются в цепях низкого напряжения. Они установлены в перед платой или панелью и управляются вручную. Рубильники должен быть установлен для вертикального броска так, чтобы выключатель был сбоку. либо мертв, либо отключен от источника питания в открытом состоянии. Этот сводит к минимуму риск случайного контакта.

Изначально все распределительные устройства состояли из рубильных рубильников.Защитный такие устройства, как предохранители, были установлены рядом с выключателем. Использование высоковольтных Переменный ток и значительное увеличение общей мощности в системе потребовали использование распределительного устройства с масляным разрывом, воздушным разрывом, вакуумом, воздушным ударом или элегазом.

В низковольтных установках рубильники бывают в металлическом корпусе или шкафном исполнении. навесной, с двойным разрывом, в комплекте с дугогасительными камерами. Внецепное НН изоляторы были в значительной степени заменены выключателями либо отключения нагрузки, либо возможность отключения нагрузки и замыкания.В некоторых приложениях платы открытого типа установлены, но, как правило, сегодня большая часть распределительного устройства закрыта. Рубильные переключатели обычно имеют пружинное управление, что обеспечивает быстрое включение и выключение. со свободным действием ручки. Это делает работу переключателя независимой. скорости, с которой перемещается ручка.

Во всех случаях невозможно открыть крышку с переключателем в на позиции. Номинальная токовая нагрузка выключателей низковольтного типа с независимое ручное управление ограничено до 630А у некоторых поставщиков даже предлагая переключатели 800 или 1000A по запросу.

Выключатели с медной щеткой заменяют пластинчатую медную щетку с очищающим контактом для контакта ножа с лезвием и использовать вспомогательный разрыв между угольные блоки, чтобы предотвратить возгорание медных листов из-за дугового разряда. Этот тип переключателя использовался в качестве выключателя, в частности в диапазоне СН с дистанционным срабатыванием за счет добавления катушек отключения, хотя закрытие удаленно не производится. Выключатели со встроенными предохранителями среднего напряжения также имеют положение для размыкания переключателя при сгорании предохранителя.

Автоматические выключатели

Автоматический выключатель работает как переключающее устройство, так и как прерыватель тока. устройство. Для этого он выполняет две следующие функции:

1. Переключение во время нормальной работы, эксплуатации и техобслуживания

2. Операция переключения при ненормальных условиях, которые могут возникнуть, например как перегрузка по току, короткое замыкание и т. д.

Следовательно, возникает необходимость выдерживать аномальный ток. условиях, кроме нормального рабочего тока.Все обсуждаемые переключатели выше, снабжены отключающим устройством, которое представляет собой элементарную выключатель прерывателя нагрузки. Разница между выключателем прерывателя нагрузки и выключателем автоматический выключатель заключается в отключающей способности по току. Автоматический выключатель должен успешно размыкать цепь в условиях короткого замыкания. В ток через контакты может быть на несколько порядков больше чем номинальный ток. При размыкании цепи устройство должно выдерживать сопутствующие механические силы и тепло возникающей дуги, пока ток постоянно снижается до нуля.

При обрыве любой высоковольтной цепи существует тенденция образование дуги между двумя разделяющими контактами.

Если действие происходит на воздухе, воздух ионизируется и образуется плазма. по прохождению тока. При ионизации воздух становится проводником электричества. Таким образом, пространство между разделяющими контактами имеет относительно низкий импеданс и область, близкая к поверхности контактов, имеет относительно высокое напряжение уронить.Таким образом, тепловая нагрузка на контактную поверхность относительно большие и могут быть очень разрушительными. Таким образом, основная цель схемы Конструкция выключателя должна гасить дугу достаточно быстро, чтобы сохранить контакты в многоразовом состоянии одним из следующих способов:

1. Прерывание с высоким сопротивлением:

В этом методе увеличивается сопротивление дуги. Этот метод обычно используется в автоматических выключателях постоянного тока и автоматических выключателях переменного тока низкого и среднего напряжения.Увеличение сопротивления дуги вызвано удлинением дуги относительно дугогасительная камера, содержащая дугоделительные пластины.

Дуга возбуждается наружу с помощью комбинации контактного профиля, воздуха движение и в некоторых случаях с помощью магнитного продувочного устройства.

2. Низкое сопротивление нулевой точки затухания:

В этом методе дуга прерывается при достижении текущего нуля. В В этом случае воздух между разделяющими контактами объединяется подачу свежего воздуха, элегаза или масла между контактами.Естественно, этот метод используется для прерывания дуги переменного тока. Используя комбинацию шунтирующих и последовательных катушек автоматический выключатель может срабатывать при энергия меняется на противоположную. Автоматические выключатели могут сработать, когда местный выключатель или предохранитель немедленно устраняет затруднение.

Для обеспечения бесперебойной работы, схемы автоматического повторного закрытия часто используются для подключения автоматических выключателей к воздушным линиям может произойти устранение сбоев (например, сбой птицы).После отключения автоматический работает схема повторного включения выключателя с короткой задержкой, дающей возможность по вине, чтобы очистить. Если короткое замыкание все еще существует, выключатель срабатывает. снова. Выключатель пытается повторно включиться два-три раза, и если короткое замыкание сохраняется, оно остается заблокированным навсегда.

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели (MCB) широко используются в качестве защитных устройств. для переключения и защиты в бытовых, коммерческих и промышленных Приложения.Они популярны, потому что заменяют обычные предохранители и выключатели и дают больше гибкости.

Во время нормальной работы работает как переключатель; во время перегрузки или состояние короткого замыкания, он работает как устройство защиты, изолируя неисправный раздел.

Магнитные или термочувствительные устройства, расположенные внутри него, приводят в действие срабатывание механизм.

Типичное номинальное напряжение: 240 В / 415 В переменного тока; 50 В / 110 В постоянного тока Типовой ток рейтинг: 1-55 А 5.2.4 Автоматические выключатели в литом корпусе

Это автоматические выключатели с отключающими механизмами и клеммными контактами. собраны вместе в литом корпусе.

Это помогает получить высокую электрическую прочность, а также механическую прочность. сила к нему. Кроме того, предусмотрена дугогасительная камера для увеличения длины. дуги и в то же время ограничивая соприкосновение горячих газов с важными частями выключателя.

Автоматические выключатели в литом корпусе (MCCB) с номинальными токами до 3000 A способны отключающих токов до 200 кА.Они используются для контроля низковольтные сети.

Масляные выключатели

Дуга разлагается в диэлектрическом масле. Газы, образовавшиеся в результате разложения проходят через вентиляционное отверстие в камере. Масляные выключатели популярны для высоковольтных распределительных сетей, несмотря на предполагаемый риск возгорания. Они состоят из масляного кожуха, в котором находятся контакты и регулятор дуги. устройство смонтировано. Дуга удерживается в устройстве управления, а возникающее в результате давление газа перемещает дугу через вентиляционные отверстия в сторона горшка.Возможен взрыв из-за подъема давление. Кроме того, эти автоматические выключатели требуют регулярной замены. масла, так как электрическая прочность диэлектрика уменьшается во время образования дуги. Они не подходят для приложений, в которых выключатели работают повторно. Масляные выключатели обычно используются до уровня напряжения 145 кВ.

Воздушные выключатели

В выключателях этого типа для дугового разряда используется воздух (при атмосферном давлении). тушение.В нем используется принцип отключения с высоким сопротивлением. В длина дуги увеличивается за счет использования дугогасительных камер и дугогасителей.

Применяются в цепях переменного и постоянного тока до 11 кВ. Они вообще внутреннего типа для среднего и низкого напряжения. Они есть простая по конструкции, закрытого типа, панельная, с токоограничивающими характеристики. Они особенно подходят для повторных применений. требуется взлом. Операция может быть как ручной, так и автоматической.

Механизмы ручного управления могут быть пружинными или моторными, тогда как в автоматическом режиме это может быть через катушку соленоида.

Автоматический выключатель на 3,3-11 кВ с устройством контроля дуги, который подходит для переключения двигателей и используется в основном на электростанциях.

Типовые характеристики воздушного выключателя.

++++ 1 Типовые характеристики воздушного выключателя.Если ACB снабжен отключением от короткого замыкания с выдержкой времени, он отключится после истекло установленное время задержки; Магнитный расцепитель вступит во владение установка короткого замыкания, мгновенное отключение ACB. Текущее время 30 мс 40 мс 460 мс S / C срабатывание с задержкой времени S / C Inst. поездка

Вакуумные выключатели используются для задач, требующих следующего:

• Очень высокий электрический и механический ресурс

• Скрытый путь тока

• Компактность.

Ниже перечислены преимущества вакуумного силового выключателя:

• Отсутствие открытой дуги

• Высокая эксплуатационная безопасность за счет надежного переключения при сильном коротком замыкании. неисправности

• Увеличенный электрический срок службы до 30 000 рабочих циклов при номинальном токе

• Высокая стойкость к кратковременному току

• Чрезвычайно короткое время устранения неисправности

• Встроенный ограничитель напряжения

• Контактный индикатор эрозии для мониторинга эрозии

• Токовый тракт, не требующий обслуживания.

SF6 автоматические выключатели

SF6 — инертный газ с диэлектрической прочностью и гашением дуги. качества. В элегазовых выключателях скорость роста диэлектрической прочности составляет очень высокий, а постоянная времени очень мала. Это дает еще один тип безмасляного выключателя. Однако срок службы контактов ограничен. короткое по сравнению с вакуумным выключателем.

У элегазового выключателя есть и другие преимущества, которые делают его одинаково приемлемым. для промышленного использования.Все системы выключателей до 36 кВ трехфазные. системы. Однако для более высоких напряжений до 420 кВ три отдельных однофазных прерыватели иногда используются для облегчения однофазного размыкания и закрытие при кратковременных неисправностях.

Преимущества элегазовых выключателей следующие:

• Нет опасности взрыва или пожара

• Отличные возможности гашения дуги за минимальное время

• Износ контактов меньше

• Наружные элегазовые выключатели просты, дешевы, не требуют обслуживания и компактны.

• Подходит для уровней напряжения от 3.От 6 до 760 кВ

• Минимальное обслуживание

• Отсутствие попадания влаги или пыли благодаря герметичной конструкции.

Высоковольтные выключатели

Высоковольтные выключатели бывают масляного типа, в которых контакты размыкаются под маслом или воздушным ударом. В выключателях этого типа Воздух высокого давления подается на дугу через сопло в момент разъединения контактов. Доля ионизированного воздуха между контактами уносится струей воздуха под высоким давлением.Поэтому их называют автоматический выключатель или выключатель сжатого воздуха.

ТТ, на реле с обратнозависимой выдержкой времени, в котором время включения реле контакты являются функцией, обратной времени по отношению к току, инициируют отключение высоковольтного выключателя.

Следовательно, чем больше ток, тем короче время закрытия. Когда цепь постоянного тока замыкается контактом реле, отключается катушка отключения постоянного тока. выключатель.

Автоматические выключатели должны размыкать цепь в пределах 6 циклов от время замыкания контактов реле. Воздушные автоматические выключатели имеют получили широкое признание во всех областях как для внутренних, так и для наружных работ Приложения. Доступны внутренние выключатели до 40 кВ и отключающие. мощностью до 2,5 ГВА. Доступны трехполюсные выключатели наружной установки. в сверхвысоковольтных номиналах до 765 кВ, способных отключать 55 ГВА или 40 000 А симметричного тока.

Моторные выключатели

Моторные выключатели обеспечивают защиту от перегрузки, короткого замыкания и однофазного тока. защита трехфазных двигателей. Автоматический выключатель двигателя имеет тумблер. переключатель для простоты эксплуатации и вспомогательные контакты, индикация срабатывания контакты, а также U / V или независимый расцепитель. Трехполюсный автоматический выключатель могут быть подключены параллельно предохранителям. В случае сгорания одного предохранителя, выключатель, приведенный в действие своим расцепителем, подает сигнал отключения через его вспомогательные контакты к устройству управления двигателем для отключения двигателя.Таким образом, мотор не подвергается однофазной работе, а дорогостоящий мотор предотвращены выгорание. Автоматические выключатели двигателя работают от токоограничивающего принцип. В случае короткого замыкания контакты размыкаются электродинамически. по току короткого замыкания. Мгновенные расцепители сверхтока, через механизм переключения отключает все три полюса выключателя. В дуговой камере быстро создается большое напряжение дуги, ограничивая короткое замыкание.Автоматические выключатели имеют механизм без срабатывания, а срабатывание не может быть предотвращено положением тумблера. После устранения неисправности , вызвавшего короткое замыкание, ограничитель необходимо сбросить вручную перед автоматический выключатель можно снова включить.

Типовые характеристики расцепителя перегрузки и короткого замыкания, а также функция ограничения тока автоматического выключателя двигателя.

++++ 2 Типовые характеристики автоматического выключателя двигателя при перегрузке и коротком замыкании функция выпуска и ограничения тока.Установленный ток короткого замыкания текущий ИК (действующий). Время отлова; Двухфазная нагрузка; Трехфазная нагрузка

Защита от перегрузок и отказов

Устройства защиты от электрических неисправностей можно условно разделить на предохранители или автоматические выключатели. В некоторых приложениях предохранители используются с автоматические выключатели для прерывания более высоких коротких замыканий токи, особенно с миниатюрным автоматическим выключателем или выключателем с меньшим номиналом.

Защита от перегрузки и короткого замыкания в цепях двигателя

Часто двигатель нагружается сверх номинальной мощности из-за неправильной работы. условия.

Это приводит к перегрузке двигателя, увеличению тока, протекающего через обмотка и повышение температуры обмотки. Это результаты при необратимом повреждении обмотки двигателя и кабелей.

В цепи двигателя реле перегрузки стартера защищают двигатель и соответствующие кабели от перегрузки и предохранители в цепи обеспечивают необходимая степень защиты от короткого замыкания. Защита от короткого замыкания требуется для защиты проводов двигателя, реле перегрузки и двигателей. от состояния короткого замыкания.Это достигается за счет использования безвременной задержки. предохранитель, прерыватель с мгновенным срабатыванием или прерыватель с инверсной выдержкой времени.

Обычно производители дают рекомендации относительно номиналов предохранителей. требуется, чтобы справиться с скачками при запуске двигателя и указать минимальный размеры кабелей, необходимые для защиты от короткого замыкания. В хорошо продуманном комбинации, пускатель сам прерывает все перегрузки до состояние остановки ротора. Предохранители должны срабатывать только в случае электрическая неисправность.Производители стартера указывают максимальный предохранитель. номинал, который может использоваться с данным стартером для обеспечения удовлетворительной защиты.

Биметаллическое реле с однофазной защитой

Это защита от перегрузки, установленная снаружи двигателя. Его соединены последовательно с источником питания двигателя. Биметаллическая полоса действует как только температура превышает заданные пределы, в результате чего контакты открыть. После срабатывания реле и разомкнутых контактов проблема следует решить до нажатия кнопки сброса.Биметаллические реле обеспечивают точная защита от перегрузки и ускоренная однофазная защита для трехфазные двигатели. Он включает в себя принцип двойного слайдера для ускоренного срабатывание под однофазной защитой.

Биметаллическое реле также обеспечивает защиту от сильных несимметричных напряжений. Биметаллические реле защищают себя от перегрузок до 10 раз. максимальная настройка. За пределами этого предела они должны быть защищены от короткие замыкания.Обязательно использовать резервные предохранители. I-t характеристики для трехфазного режима и однофазного режима.

Реле обрыва фазы

Эта защита отключает питание на всех фазах при выходе из строя любой из них. фаза. Обычные реле перегрузки или предохранители не могут защитить двигатель от повреждений. за счет однофазности.

Реле обрыва фазы определяет составляющую напряжения обратной последовательности питания и предлагает защиту от обрыва фазы, несимметричных фаз, смена фаз и неисправности из-за повышенного и пониженного напряжения.

++++… характеристики для трехфазного режима и однофазного режима условие. Кратные установленному току; Время в секундах; Холодный; Кратные установить текущий; Время в секундах; I-t характеристики на 3-м срабатывании I-t характеристики на 3-х эксплуатацию

Реле защиты обмоток

Реле защиты обмоток обеспечивают защиту от перегрева обмотки двигателей, генераторов, трансформаторов и т. д. Измеряется температура с помощью термистора PTC, встроенного в обмотку, который дает сигнал отключения, когда температура превышает температуру срабатывания термистор.

В некоторых случаях термопары или RTD (датчики температуры сопротивления) установлены внутри обмотки, чтобы точно указывать температуру обмотка.

Коммутаторы

Коммутатор — это распределительный щит (БД), на который поступает большая сумма мощности и отправляет ее небольшими пакетами на различное электрическое оборудование.

Он имеет устройства управления мощностью, такие как выключатели, переключатели, а также защитные устройства, такие как предохранители и т. д.

Коммутаторы

в целом делятся на следующие четыре класса:

  • • Панель прямого управления
  • • Дистанционная панель механического управления типа
  • • Тележка с прямым управлением
  • • С электрическим приводом

Коммутаторы панельного типа с прямым управлением

С панелью прямого управления, переключателями, реостатами, шинами, счетчиками и др. Аппараты устанавливаются на плате или рядом с ней, а переключатели и реостаты управляются непосредственно с помощью рукояток управления, если они установлены сзади доски.Как для переменного, так и для постоянного тока напряжения ограничены до 600 В или ниже, но с масляными выключателями они могут срабатывать до 2500 В. Такие панели не рекомендуются для мощностей более 3000 кВА. 5.4.2 Удаленный Щиты механические щитовые

Платы выносного механического типа панельного типа — это распределительные щиты переменного тока с сборные шины и соединения сняты с панелей и смонтированы отдельно подальше от груза.

Масляные выключатели приводятся в действие рычагами и тягами.Этот тип платы рассчитаны на более тяжелые условия эксплуатации, чем распределительные щиты прямого управления, и используется до 25 000 кВА. 5.4.3 Распределительные устройства грузового типа с прямым управлением Прямое управление Распределительные устройства грузового типа используются для напряжения 15 000 В и ниже и состоят из оборудование заключено в стальные отсеки в полностью собранном виде. Высоковольтный части закрыты, а оборудование заблокировано для предотвращения любых работоспособных ошибки. Этот тип распределительного щита предназначен для малой и средней мощности. установки и для вспомогательной энергии на крупных генерирующих станциях.

Щиты с электрическим управлением

В распределительных щитах с электрическим приводом используется цепь с электромагнитным или моторным приводом выключатели.

Реостаты и т. Д. Управляются небольшими переключателями, установленными на панелях. Электрически управляемые распределительные устройства позволяют размещать высоковольтные и другие оборудование независимо от расположения распределительного щита.

Распределительные щиты следует устанавливать на расстоянии не менее 1-2 м (3-4 фута) от стен.Каркасы и конструкции распределительных щитов должны быть заземлены. Для низкопотенциальных оборудования, проводники на задней стороне распределительного щита обычно выполняются плоской медной полосы, известной как медная шина.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *