Автоматический выключатель принцип действия и устройство: Автоматический выключатель, принцип работы, характеристики, выбор — БилдоМан

Содержание

Автоматический выключатель, принцип работы, характеристики, выбор

электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД), инженерно технические системы (ИТС)

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.

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.

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 (-).

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.

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

Устройство и принцип работы автоматических выключателей в различных ситуациях

Для обеспечения защиты электрических сетей используют автоматические выключатели. Подобное оборудование успело завоевать популярность благодаря легкому монтажу и ремонту, а также компактным габаритам.

Внешне данное устройство выглядит как короб из пластика, который обладает сопротивлением высоким температурам. Передняя панель оснащается рукояткой для включения и отключения оборудования. Задняя панель оснащена специальным фиксатором для закрепления выключателя, а верхние и нижние крышки оснащаются клеммами особой формы. В этой статье мы рассмотрим типы данных устройств, их конструкцию, а также принцип работы дифференциального автоматического выключателя.

Вернуться к содержанию

Виды автоматических выключателей

Подобные устройства делятся на несколько типов:

установочные автоматы – оснащаются пластиковым коробом, благодаря чему данные устройства можно монтировать в жилых помещениях без риска получения повреждений током;
универсальные автоматы – не оснащаются защитным корпусом, а потому их можно монтировать только в специальном распределительном оборудовании;
быстродействующие автоматы – особенность заключается в том, что время реагирования составляет менее 5 миллисекунд;
автоматы замедленного действия – в таких моделях время срабатывания колеблется в диапазоне от 10 до 100 миллисекунд;
селективные – подобное оборудование можно настроить на определенное время выключения в области тока короткого замыкания;

электрооборудование обратного тока – техника срабатывает исключительно при смене направления тока в определенном участке;
поляризованные устройства – обесточивают участок цепи при условии значительного скачка силы тока;
неполяризованные – работают так же, как и предыдущие только во всех направлениях тока.

Разные виды автоматических выключателей

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

Вернуться к содержанию

Конструкция автоматического выключателя

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

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

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

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

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

Конструкция автоматического выключателя с электромагнитным расцепителем

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

электромагнитные – осуществляют защиту проводки от коротких замыканий;

термические – нужны для осуществления защиты от скачков силы тока;
смешанные;
полупроводниковые – данный тип отличается легкостью регулировки и значительной стабильностью настроек отключения.

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

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

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

Разные фиды расцепителей

Конструкция данного оборудования включает в себя следующие компоненты:

система автоматического расцепления;
система контроля;
система контактов;
решетка гашения дуги;

расцепители.

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

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

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

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

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

Схема автоматического выключателя с тепловой защитой

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

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

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

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

Вернуться к содержанию

Принцип работы автоматического выключателя

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

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

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

Принцип работы автоматического выключателя

Вернуться к содержанию

Принцип работы автомата во время перегруза цепи

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

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

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

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

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

Принцип работы устройства во время перегруза цепи

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

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

Вернуться к содержанию

Принцип работы автоматического выключателя во время короткого замыкания

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

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

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

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

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.

Вернуться к содержанию

Видео

Полезно? Сохраните себе на стену! Спасибо за лайк!

Автоматические выключатели — устройство, принцип работы, классификация

Автоматические выключатели (могущие также именоваться автоматами) — приборы, используемые для коммутации электросети, а также для защиты проводки от таких явлений как замыкание и излишняя нагрузка. Данный прибор объединяет в себе сразу две основные функции: управленческую и защитную. Выполнение защитной функции достигается путем отключения того сегмента электроцепи за который отвечает автомат при возникновении значительной перегрузки или коротком замыкании.

Виды автоматических выключателей

Автоматы подразделяются в зависимости от мощности цепей, для которых они предназначены. Всего выделяются три основных вида данных устройств:

Модульные выключатели, которые наиболее распространены в повседневной жизни и используются в стандартных электросетях. Модульность их конструкции обусловлена стандартной шириной выключателя, зависящей от числа полюсов устройства и кратной 17,5 мм.
Автоматы, выполненные в литом корпусе, могут применяться в самых разных электрических цепях, где сила тока варьируется от шестнадцати до тысячи ампер.
Выключатели воздушного типа используются в электросетях большой мощности с силой тока превышающей тысячу ампер. Такие аппараты применяются преимущественно в производственной сфере.

Конструкция автоматических выключателей

Корпус автомата выполнен из диэлектрика. Конструктивно данное устройство состоит из нескольких основных элементов:

Рукояти управления, которая позволяет включать либо отключать аппарат;
Теплового расцепителя, выполненного из биметалла, который позволяет отключать прибор от электроцепи в случае когда сила тока превышает безопасное значение. Это достигается путем придания расцепителю формы пластины, которая под воздействием температуры от избыточной силы тока выгибается и производит выключение автомата;
Электромагнитного расцепителя, выполненного в форме катушки с проволокой, намотанной на нее. Внутри катушки располагается сердечник с пружиной. Электромагнитный расцепитель предназначен для защиты от коротких замыканий. Это достигается генерированием в катушке электромагнитного поля, возникающего из-за резкого возрастания силы тока при замыкании, которое, преодолевая сопротивление пружины, перемещает сердечник вниз и отключает устройство;
Двух контактов (подвижного и неподвижного) которые дают возможность включать и выключать устройство;
Двух клемм, а также фиксатора для крепления автомата на DIN-рейку.
Более подробно читайте про конструкцию автоматических выключателей

При нормальном функционировании прибора электроток попадает в автомат через провод, имеющий подключение к клемме, расположенной в верхней части аппарата. Затем, проходя через пластину теплового и катушку электромагнитного расцепителей, а также через неподвижный и подвижный контакты (во включенном положении замыкающих цепь), электроток достигает клеммы, расположенной внизу выключателя, и покидает устройство.

Посмотрите также: промышленные автоматические выключатель серии А3700

Работа автоматического выключателя при перегрузке электросети

При возникновении перегрузки пластина теплового расцепителя выгибается, что ведет к выключению устройства. При этом время, которое необходимо пластине для изгибания, находится в зависимости от уровня перегрузки и может варьироваться от нескольких секунд до часа. Так как данный аппарат является аналоговым устройством то минимальное значение перегрузки, способное вызвать срабатывание автоматического выключателя, варьируется от тринадцати до сорока пяти процентов от номинального мощности устройства. Однако на температуру биметаллической пластины оказывает влияние и окружающая среда, что может привести к уменьшению силы тока, необходимой для срабатывания выключателя в нагретом помещении и увеличению избыточной нагрузки, требующейся для отключения устройства при пониженной температуре среды. Поэтому для расчета точных параметров автоматического выключателя необходимо учитывать коэффициент тепловой поправки, который указывается производителями в технической документации к устройству. Из-за инерционности теплового расцепителя автоматический выключатель срабатывает не мгновенно, что не допускает срабатывания аппарата при кратковременных перегрузках.

Перегрузка в сети может возникнуть при подключении какого-либо прибора, имеющего слишком большую мощность для данной электросети, либо при одновременной работе нескольких мощных потребителей электроэнергии или большого количества электроприборов. Использование же автомата позволяет исключить перегрев электросети, оплавление изолирующих материалов и значительно уменьшает риск пожара, возникшего от горения проводки.

Фото: электромагнитный расцепитель

Работа автоматического выключателя при коротком замыкании

Короткое замыкание в электросети ведет к многократному возрастанию силы тока за крайне небольшой промежуток времени. Это вызывает вырабатывание магнитного поля в катушке электромагнитного расцепителя и опускание сердечника, который преодолевает сопротивление пружины. Сердечник вызывает срабатывание механизма и размыкает контакты, что вызывает отключение аппарата и приводит к разрыву электрической цепи. Это дает возможность предохранить от воздействия замыкания, как сам автомат, так и проводку и подключенные к электросети приборы, предотвращая их повреждение и возгорание.

Из-за природы короткого замыкания скорость срабатывания электромагнитного расцепителя значительно превышает аналогичный показатель теплового расцепителя, но для его активации требуется куда большое значение силы тока. Для срабатывания этого устройства сила электротока должна как минимум втрое превысить номинальную мощность данного автомата.

Гашение электродуги

В автоматическом выключателе при размыкании электрической сети возникает электродуга, мощность которой находится в прямой зависимости от силы тока, который проходит через данную цепь. Образование электродуги приводит к повреждению контактов внутри автомата и значительно сокращает время эксплуатации прибора. Поэтому необходимо специальное устройство, которое позволило бы защитить автоматический выключатель от негативного воздействия электрической дуги. Для этого предназначена дугогасительная камера, представляющая собой ряд параллельных пластин, используемых для раздробления дуги и ее последующего затухания и охлаждения. Горение электродуги вызывает газообразование, поэтому для удаления газов необходимо специальное отверстие.

Из-за возникновения электрической дуги автоматические выключатели не рекомендуется применять в роли обычных выключателей. Поэтому защитная функция данного устройства превалирует над управленческой, хотя и не исключается возможность использования автоматического выключателя для коммутации.

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

Разные дугогасительные камеры

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:

Как видите, для подключения автоматического выключателя, необходимо правильно выбрать устройство, следовать определенному порядку монтажа и соблюдать меры безопасности.

Если вы сомневаетесь в собственных силах или не можете найти причину постоянных отключений защиты, обязательно обратитесь к квалифицированному электрику.

Пытаетесь самостоятельно установить автоматический выключатель? А может, не согласны с изложенным материалом, или остались вопросы по теме? Ждем ваших комментариев – блок для связи расположен ниже.

устройство и сферы применения, автомат защиты сети

При обеспечении защиты электросети от всевозможных сбоев используются различные приспособления и механизмы. В их числе — автоматизированные выключатели, которые предотвращают серьезные сбои в электрической цепи и сохраняют бытовые приборы от выхода из строя. Чтобы понять принцип действия автоматического выключателя, необходимо разобраться с его устройством и техническими характеристиками.

Основные типы

Внешне элемент представляет собой небольшую конструкцию из термостойкой пластмассы, на лицевой части которой находится специальный переключатель, а в задней — фиксатор-защелка. Сверху и снизу расположены винтовые клеммы. В зависимости от конструктивных особенностей и устройства, автоматические выключатели могут разделяться на следующие типы:

Установочные модели — снабжены пластиковым коробом, что позволяет использовать их для всех жилищ без страха получить удар током.
Универсальные агрегаты — не имеют такой защиты как предыдущая разновидность, из-за чего их используют только в специальных условиях, оснащая распределительное оборудование.
Быстродействующие выключатели — характеризуются невероятной скоростью реагирования на проблемы в электрической цепи. По заявлениям производителей, скорость равна 5 миллисекундам.
Устройства замедленного действия — скорость срабатывания варьируется в пределах 10−100 миллисекунд.
Селективные — характеризуются поддержкой регулировки режима выключения.
Электрические модели обратного тока — способны срабатывать только при изменении направления тока в каком-либо диапазоне.
Поляризованные детали — отключают тот участок цепи, в котором замечается существенный скачок интенсивности тока.
Неполяризованные — работают наподобие предыдущих разновидностей, но не ограничиваются одним направлением тока.

Что касается скорости отключения, то она определяется принципом работы автомата, а также соответствующими условиями для обесточивания конкретного участка. Они создаются электрооборудованием и токоограничивающими элементами.

Принцип действия и устройство

Принцип действия, конструкция и другие особенности автоматического выключателя определяются сферой эксплуатации и задачами, для которых он предназначается. Включение и выключение оборудования осуществляется как ручным образом, так и с помощью специального привода.

Первый вариант запуска имеется в защитных моделях, которые работают с силой тока до 1 тыс. ампер. Их характеризует высокая коммутационная способность, которая никак не зависит от интенсивности движения рукояти. При возникновении аварийной ситуации выключатель самостоятельно отсоединяет цепь, к чему приводит запуск механизма свободного расцепления.

Незаменимым элементом узла является расцепитель. Его задача заключается в контролировании рабочих свойств определенного участка цепи и воздействии при непредвиденных обстоятельствах на выключатель. Кроме этого, расцепитель способен удаленно отключать автомат, что немаловажно при обслуживании сложных и мощных цепей. Существуют такие виды подобных элементов:

Электромагнитные — способны защищать цепь проводки от коротких замыканий.
Термические — препятствуют воздействию интенсивных скачков силы тока.
Смешанные.

Также в продаже имеются полупроводниковые выключатели, которые характеризуются простотой регулировки и стабильными настройками. Их используют в электрических цепях многоквартирных домов и коттеджей.

Если возникает необходимость выполнить соединение цепи при отсутствии подключения к сети, можно обойтись защитными выключателями без расцепителей. На сегодняшний день в продаже доступны сотни моделей и типов выключателей, которые подходят для различной среды эксплуатации и не боятся сверхинтенсивного использования. Отдельные серии выдерживают максимальные нагрузки и не боятся окружающих воздействий.

Выбирая подходящий выключатель автомат, нужно предварительно ознакомиться с документацией, которая поставляется вместе с ним. Это позволит подобрать оптимальный вариант для домашней сети.

Особенности конструкции

Разбираясь с принципом работы «автомата», важно знать об основных компонентах, из которых он состоит. Большинство моделей работает на основе таких узлов:

Система расцепления.
Контактные соединения.
Узел контроля.
Прибор для гашения дуги.
Расцепители.

Контактная система представляет собой соединение статичных и динамичных контактов, которые закрыты в специальном кожуге. Динамичные контакты удерживаются шарнирами на полуоси рукояти. Их задача заключается в осуществлении одинарного отключения участка цепи.

Устройство для погашения дуги располагается в двух полюсах и предназначается для захвата дуги и ее охлаждения. По своей конструкции механизм представляет собой камеру гашения дуги с деионной решеткой из пластинок. Что касается системы расцепления, то это шарнирный компонент на три или четыре звена. С ее помощью осуществляется мгновенное расцепление и выключение контактной системы. Сферы применения затрагивают и ручные устройства, и автоматические.

Задача электромагнитного расцепителя заключается в выключении всей системы при коротком замыкании. По конструкции он представляет собой обычный электромагнит со специальным крюком. У отдельных моделей может присутствовать система гидравлического замедления. Существует еще один тип расцепителей — тепловой. Элемент является небольшой металлической пластинкой, которая деформируется под воздействием повышенного уровня напряжения и запускает процесс отключения.

Полупроводниковые элементы — это измерительный датчик, магнит и блок реле. Магнит воздействует на всю систему, а измерительный датчик состоит из трансформатора для переменного тока или усилителя для постоянного тока.

Большинство моделей защитных приборов оснащены совмещенными расцепителями, которые работают на основе термоэлементов для защиты от повышения силы тока, а также магнитных катушек для предотвращения коротких замыканий.

Защитные конструкции обладают несколькими компонентами, размещенными внутри или снаружи автомата. В их числе всевозможные расцепители и контакты, приводы для удаленного контроля, сигнализационное оборудование и датчики автоматического отключения.

Режимы работы

Находясь в обычном режиме работы, выключатель пропускает ток с той силой, которая соответствует нормальному уровню. Электроэнергия, используемая для функционирования устройства, поступает на верхнюю клемму. В свою очередь, эта клемма взаимодействует со статичным контактом, который передает ток на динамичный контакт, металлический проводник и непосредственно на катушку соленоида.

Оказываясь в этой катушке, электричество начинает проходить по термическому расцепителю, а затем проникать на клемму в нижней части защитного оборудования. При существенном скачке напряжения или повышении риска замыкания выключатель автоматически останавливает работу сети.

Если появляется перегруз цепи, элемент работает по другому принципу. Такое явление замечается при сильном повышении силы тока в конкретном участке, которая превышает допустимое значение в несколько раз. При контакте с тепловым расцепителем этот ток начинает деформировать его, что становится сигналом для отключения автомата.

Такой тип защиты не способен срабатывать моментально, так как процесс деформации пластинки занимает какое-то время и требует достаточного прогревания. Скорость отключения определяется избыточной силой тока в защищаемой зоне и занимает временной промежуток от нескольких секунд до часа. За счет такой задержки лишние отключения автомата из-за минимальных и непродолжительных скачков практически исключаются. В большинстве случаев эти скачки происходят при запуске электроприборов с высоким пусковым током.

Что касается показателей, при которых термический элемент начинает работать, то они регулируются специальной деталью и настраиваются еще во время производства элемента. Оптимальным вариантом является значение, превышающее нормальное число в 1,1−1,5 раза.

Также нужно учитывать тот факт, что в зданиях с повышенной температурой автомат защиты сети может функционировать со сбоями, так как в подобных условиях металлическая пластина поддается деформации гораздо быстрее. В холодной среде все происходит в обратном порядке — выключатель слишком долго не реагирует на скачки напряжения электрического тока.

Реакция на короткое замыкание

Современные выключатели способны обезопасить сеть не только от скачков напряжения и перегруза, но и от частых замыканий. Как известно, подобные происшествия повышают интенсивность тока до той температуры, при которой начинается процесс расплавления изоляции проводки. А ведь подобное происшествие влечет за собой опасные последствия и может привести к пожарной ситуации. Чтобы избежать образования коротких замыканий, нужно вовремя выключить электричество. Именно для этих целей и используется выключатель.

Устройство состоит из катушки соленоида и сердечника, который фиксируется посредством небольшой пружины. При возникновении непредвиденного скачка напряжения начинает расти магнитная индукция. В связи с этим происходит моментальное размыкание контактов, а подача электротока в защищаемый участок приостанавливается. Электромагнитная деталь включается за несколько миллисекунд и препятствует воспламенению изоляции.

При отключении контактов между ними образуется дуга с температурой до 3 тыс. градусов. Естественно, бытовые приборы не способны перенести воздействие такого температурного режима, поэтому защитные автоматы дополнительно оснащают элементом гашения дуги, которые напоминают собой коробку из металлических пластинок.

Полезные советы

Если запуск электрооборудования был вызван коротким замыканием, то без устранения причины поломки восстановить электричество не получится. Зачастую проблема случается при повреждении какого-нибудь бытового прибора, поэтому, чтобы вернуть все на свои места, достаточно отсоединить вышедшее из строя устройство от сети, а затем повторно запустить выключатель. При успешном выполнении такой задачи система должна снова заработать. А если этого не произошло, значит, придется обратиться за помощью к специалистам и определить первоначальный источник поломки.

Столкнувшись с проблемой частых отключений защитных элементов, не нужно спешить покупать новый прибор с более высокими показателями силы тока — проблема от этого не исчезнет. Ведь на этапе монтажа выключателей учитывается площадь поперечного сечения провода, поэтому чрезмерно высокий ток не появится в проводке.

Для определения причины поломки и дальнейших действий следует вызвать специалиста, но не пытаться сделать все своими руками. В большинстве случаев самостоятельные действия не дают никаких хороших результатов, а иногда и приводят к плачевным последствиям.

К сожалению, пожарные ситуации возникают слишком часто, и зачастую к ним приводит халатность потребителей, которые не соблюдают основные правила обращения с электроприборами и электричеством в целом. Но намного разумнее предупредить последствия пожара, чем потом горько жалеть о случившемся.

И если в недалеком прошлом защиту от коротких замыканий и перегруза осуществляли классические предохранители из фарфора со сменными вставками, а также пробки, то сегодня это решается с помощью автоматизированного оборудования. Выбирая такой элемент, нужно заранее ознакомиться с его техническими характеристиками и совместимостью с конкретной цепью. Качественный автомат защиты сможет спасти бытовые приборы от повреждения, а жилище от пожарной опасности.

Автоматические выключатели устройство и принцип действия

Автоматический выключатель- устройство, с помощью которого можно управлять электрическими цепями, предотвращать перегрузку токов, защищать проводку и сохранять подключенные приборы от перенапряжения. АВ Делятся на 1,2,3,4-х полюсные.

В АВ есть функция прямого действия – расцепитель. Расцепитель- это электромагнитные частицы предназначены для остановки АВ от перенапряжение в сети, и коротком замыкании. Расцепители бывают электромагнитного и теплового типа:

-Электромагнитные моментально отключают АВ и обесточивают определенный участок цепи.

-В тепловом расцепители находиться биметаллическая пластина, в случае перепада напряжения выше минимального, пластина нагревается и нажимает на рычаг который обесточивает цепь.

Полюса подобрать не сложно, нужно знать в каких целях будет применен АВ:

А. 1-полюсные используются для подключения розеток и осветительных приборов. Устанавливаются на фазу, не затрагивая ноль.

Б. 2-е применяются высоко-мощной техники (электро-плиты,бойлера,стиральные машинки).

В. 3-ки устанавливают на масштабных предприятиях автомастерские, швейные цеха и т.д.

Г .4-полюсные обеспечивают защиту от перегрузок и короткого замыкания проводку с четырьмя кабелями.

Существует отключающая способность по степени чувствительности защитного прибора(Кривая A B C D):

1. A-более чувствительные и на повышения напряжения реагируют моментально. В быту их в основном не устанавливают.

2. B-срабатывают при повышении тока с минимальной задержкой, устанавливают в основном рядом с дорогостоящими приборами (компьютера, телевизоры).

3. С-в основном распространенные для бытовых сетей, срабатывают не сразу после увеличения силы тока ,а через время, что дает шанс восстановления при незначительном перепаде.

4. D-имеют самую низкую чувствительность, в основном устанавливают в щитах подходящих к зданию. Страхуют квартирные автоматы, если те не сработали, выключают общую сеть.

АВ подбирают по таким параметрам:

а) Ток короткого замыкания — следует учитывать правило ПУЭ, нельзя устанавливать автоматы с отключающей способностью меньше 6-ти кА.

б) Рабочий ток — показывает значение тока, при котором произойдет разъединение цепей. Нужно знать мощность потребления энергии в доме и сечение кабеля.

в) Ток срабатывания — ток номинальный АВ должен совпадать с номинальным током срабатывание.

г) Селективность — обесточивает определенный участок цепи при аварийной ситуации. Вводный АВ номинал которого должен быть меньше или равен величине максимально допустимой нагрузки на сечение кабеля. Рабочий ток вводного коммутационного устройства должен быть выше значения номинального тока всех нижестоящих автоматов в электро — щитке.

д) Число полюсов — для обычной однофазной сети на 220 Вольт на ввод следует устанавливать однофазный двухполюсный автоматический выключатель . На отдельно подключаемые бытовые приборы и освещение необходимо устанавливать подходящий однополюсный АВ. В случае, если в вас в квартире или доме присутствует трехфазная электрическая сеть, то на ввод стоит приобрести четырехполюсные коммутационное устройство.

е) Производитель — стоит покупать проверенного и сертифицированного производителя, т.к. они отвечают и предоставляют все нужные документы и сертификаты на товар который пришел всевозможные проверки , изготовлен в заводских условиях согласно ГОСТу. Китайские АВ и прочее подделки видны не вооруженным глазом. Различие в корпусе — китайские наиболее легкие, дешевая пластмасса, легкая на вес и легко возгораемая, вместо меди — используют всевозможные сплавы, площадь дугогасительной камеры заметно меньше чем в европейских моделях ,что приводит к быстрому возгоранию. Советуем выбирать качественных производителей таких как ABB, Schneider Electric, General Electric. Качество гарантированно.

Автоматический выключатель: устройство, принцип действия

Несмотря на многообразие типов автоматических выключателей (автоматов), многие работают по схожим принципам и построены на базе стандартного набора функциональных элементов. В связи с широким применением автоматов модульного типа (особенно, в бытовых и низковольтных электросетях), изучать работу автоматического выключателя резонно на их примере. В качестве подопытного образца будет выступать недорогого однополюсный автомат марки ДЭК типа ВА-101-1 C3.

Автомат модульного типа внешне представляет собой стандартизированный по габаритам аппарат в пластмассовом корпусе, имеющий две или более входных клемм (в зависимости от количества полюсов) для подключения питания с одной стороны (обычно, сверху) и подсоединения нагрузки с другой (снизу). На передней панели автомата находится рычаг управления, с помощью которого осуществляется включение и отключение автомата (нагрузки) вручную. По бокам корпуса имеются технологические отверстия для установки дополнительных устройств, например, контактов состояния автомата, независимого расцепителя и некоторых других. Сверху автомат имеет отверстия для доступа к регулировочному винту теплового расцепителя и выхода продуктов горения дугового разряда. Монтаж (крепление) модульного автомата в электрошкафу осуществляется на так называемую DIN-рейку – металлический или пластмассовый профиль определенной формы.

Крепление автомата на DIN-Рейку и снятие в неё.

Окна для подсоединений дополнительных устройств к автомату.

Автомат ДЭК. Вид сверху.
1 — отверстие выхода продуктов горения дуги; 2 — отверстие с регулировочным винтом теплового расцепителя.

В электрическую цепь автомат подключается последовательно — в разрыв цепи питания нагрузки (потребителей). Принцип действия автоматического выключателя состоит в контроле силы электрического тока через автомат и, в случае необходимости, разрыве цепи (отключении нагрузки) с той или иной скоростью (задержкой), начиная с момента превышения тока и в зависимости от «серьезности» (кратности) этого превышения.

Схема подключения однополюсного автомата в цепь питания лампы накаливания.

Корпус модульного автомата, в большинстве случаев, неразборный. Для его вскрытия, с целью изучения, потребуется удалить (высверлить и извлечь) все заклепки и разделить корпус на две части. Элементы корпуса выполнены из пластмассы, не поддерживающей горение, с достаточной (расчетной) электроизоляционной способностью. С внутренней стороны полукорпусов имеются пазы и направляющие для установки функциональных элементов автомата.

Процесс вскрытия автомата.

Автоматический выключатель ДЭК внутри.

Автомат полностью разобран.

Устройство автоматического выключателя с подписями его функциональных элементов.

Механизм взвода и расцепления – механическая система из пружин и рычажков, выполняющая две основные функции: удержание контактов в сомкнутом состоянии при штатном режиме работы, и, при возникновении аварийной ситуации, по командам расцепителей или оператора (ручное отключение) быстро отвести подвижный контакт от неподвижного.

Автомат включен, механизм взведен.

Электромагнитный расцепитель представляет собой электромагнит с подвижным сердечником (якорем), который работает как толкатель. Когда ток через обмотку достигает определенного значения, якорь надавливает на рычажок спускового механизма, что приводит к его срабатыванию и отключению нагрузки. Число витков катушки и сечение обмоточной проволоки электромагнита рассчитано так, чтобы срабатывать только при относительно больших превышениях номинального тока автомата (например, при коротком замыкании), а так же чтобы выдерживать такие превышения неоднократно.

Нижняя клемма, катушка электромагнитного расцепителя и биметаллическая пластина соединены сваркой.

Якорь электромагнитного расцепителя в собранном (слева) и разобранном (справа) виде.

При движении якоря вниз в направлении красной стрелки, курок спускового механизма выходит из зацепления (красный кружок).

При движении якоря вниз, он увлекает за собой подвижный контакт, чем помогает механизму расцепления развести контакты.

Тепловой расцепитель – биметаллическая пластина, изгибающаяся в определенную сторону при нагреве в результате прохождения тока через специальный проводник повышенного сопротивления, намотанный поверх неё (биметаллическая пластина косвенного нагрева). При определенном угле изгиба пластины, её кончик надавливает на рычажок спискового механизма – автомат отключается. В отличие от электромагнитного расцепителя, тепловой расцепитель более медлителен и не способен срабатывать за доли секунды, однако, он более точен и поддается тонкой настройке.

При изгибании кончика биметаллической пластины в направлении красной стрелки, курок спускового механизма выходит из зацепления (красный кружок).

Дугогасительная камера, имеющаяся в устройстве автоматического выключателя, обеспечивает быстрое гашение дугового разряда, который может образовываться при размыкании контактов. Она представляет собой набор металлических пластин, находящихся на небольшом расстоянии друг от друга. Попадая на пластины, дуга разделяется, завлекается внутрь дугогасительной камеры и тухнет. Продукты горения дуги и избыточное давление сбрасываются наружу через специальный канал в корпусе автомата.

Автоматический выключатель устроен и работает по принципу постоянного слежения за силой электрического тока, использует сразу два детектора-расцепителя: электромагнитный и тепловой. Первый обладает высокой скоростью реакции, которая необходима для защиты от быстрорастущих сверхтоков, вторая – точностью и определенной задержкой в срабатывании, что позволяет исключить ложные отключения нагрузки при кратковременном и небольшом превышении силы тока.

Что такое автоматический выключатель? Принцип работы и типы автоматических выключателей

Автоматический выключатель — это переключающее устройство, которое прерывает аномальный ток или ток повреждения. Это механическое устройство, которое препятствует прохождению тока большой величины (короткого замыкания) и, кроме того, выполняет функцию переключателя. Автоматический выключатель в основном предназначен для замыкания или размыкания электрической цепи, таким образом защищая электрическую систему от повреждений.

Принцип работы выключателя

Автоматический выключатель состоит из неподвижных и подвижных контактов.Эти контакты соприкасаются друг с другом и пропускают ток в нормальных условиях, когда цепь замкнута. Когда автоматический выключатель замкнут, токоведущие контакты, называемые электродами, сцепляются друг с другом под давлением пружины.

В нормальном рабочем состоянии плечи выключателя могут быть открыты или замкнуты для переключения и обслуживания системы. Чтобы размыкать автоматический выключатель, требуется только давление на спусковой крючок.

Каждый раз, когда в какой-либо части системы возникает неисправность, на катушку отключения выключателя подается питание, и подвижные контакты разъединяются друг от друга каким-то механизмом, тем самым размыкая цепь.

Типы автоматических выключателей

Автоматические выключатели в основном классифицируются на основе номинального напряжения. Автоматические выключатели ниже номинального напряжения 1000 В известны как выключатели низкого напряжения, а выключатели выше 1000 В называются выключателями высокого напряжения.

Самый общий способ классификации автоматических выключателей основан на среде гашения дуги. К таким типам автоматических выключателей относятся: —

Масляный автоматический выключатель
Автоматический выключатель минимального уровня
Воздушный прерыватель цепи
Автоматический выключатель на основе гексафторида серы
Вакуумный выключатель
Автоматический выключатель

Все высоковольтные выключатели можно разделить на две основные категории: i.е масляные выключатели и безмасляные выключатели.

Автоматические выключатели

: принцип действия и номинальные характеристики | Устройства

В этой статье мы обсудим следующее: — 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 допустимую нагрузку по току, максимальную отключающую способность и максимальную мгновенную пропускную способность по току и току в течение 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 работы 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 автоматического 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.

Для этой цели обычно 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 является самым дешевым и наиболее широко используемым 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) Из-за градиента высокого напряжения на катоде, приводящего 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) Путем повышения температуры, приводящего 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 дуги :

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 дополнительно способствует:

(i) Высокая температура среды вокруг контактов, вызванная высокой плотностью 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 еще больше увеличивает свободный пробег электронов.

Все вышеперечисленные три процесса (термоэмиссия, ионизация и автоэмиссия) 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 + ϒl

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 энергии, генерируемой в ней 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. Когда дуга шунтируется 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 включения напряжения.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 перенапряжения, 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 высоким, 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 основных 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 характеристикам автоматический выключатель должен быть указан с учетом (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, для которого 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 _{действующее 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 нагрузка:

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 конкретной фазе ток максимален в момент повреждения, после чего ток спадает. Кроме того, из-за времени реле выключатель начинает размыкать 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 _ac = 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 согласно 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 согласно пересмотренным стандартам 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 в случае короткого замыкания. Включающая способность автоматического выключателя зависит от его способности противостоять воздействию электромагнитных сил, которые пропорциональны квадрату пикового значения тока включения.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 отключение 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 заданного 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 оборудованы последовательными расцепителями перегрузки прямого действия.

ПРИНЦИП И ТИПЫ РАБОТЫ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

— Электротехника 123

Хорошо известно, что автоматические выключатели — это устройства, которые используются для разрыва цепи и восстановления ее при необходимости. Обычно они известны как переключающие устройства, которые можно активировать вручную или автоматически для управления системами электроснабжения.В случае короткого замыкания или утечки большего количества тока автоматические выключатели автоматически срабатывают для отключения линии питания. Современные энергосистемы из-за огромной потребности в силовой нагрузке теперь работают с огромным количеством тока, поэтому интеллектуальное проектирование автоматических выключателей должно быть таким, чтобы дуга не возникала, чтобы обеспечить работу любой системы распределения энергии или без потерь. подстанция .

Автоматический выключатель — это механическое переключающее устройство, способное включать, проводить и отключать токи при нормальных условиях цепи.Он также способен включать и проводить токи в течение определенного времени и токи отключения при определенных ненормальных условиях цепи, например, при коротком замыкании.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Принцип работы Два контакта, называемые электродом, остаются замкнутыми при нормальных рабочих условиях. При возникновении неисправности в какой-либо части системы на катушку отключения автоматического выключателя подается напряжение, и контакты разъединяются.

Обычно автоматический выключатель состоит из неподвижных и подвижных контактов.Физическое соединение между двумя токоведущими контактами из-за приложенного механического давления на подвижные контакты переводит автоматический выключатель в состояние «включено». Потенциальная энергия может храниться в автоматическом выключателе различными способами: —

Деформирующаяся металлическая пружина
Сжатый воздух
Гидравлическое давление

Эта накопленная потенциальная энергия является основным фактором в работе автоматического выключателя и должна быть выпущенным всякий раз, когда для этого будет дан сигнал.Это вызывает чрезвычайно быстрое скольжение подвижного контакта, когда это необходимо. Все автоматические выключатели имеют рабочие катушки (катушки отключения и катушки включения), каждый раз, когда эти катушки возбуждаются импульсным переключением, плунжер внутри них смещается. Этот плунжер катушки управления обычно прикреплен к рабочему механизму автоматического выключателя , и подвижные контакты механически связаны с этим рабочим механизмом через механизм рычага переключения передач. Имеется преобразование накопленной потенциальной энергии в кинетическую энергию, которая заставляет движущийся контакт двигаться.После того, как цикл срабатывания выключателя завершен, то есть он отключен, полная энергия снова сохраняется в форме потенциальной энергии с помощью двигателя взвода пружины, воздушного компрессора или любых других средств.

Автоматический выключатель должен выдерживать большую номинальную мощность, также называемую аварийной мощностью. При переносе такой большой мощности всегда существует риск опасно высокой дуги между подвижным и неподвижным контактами во время срабатывания автоматического выключателя, когда он заряжен. Для безопасного гашения дуги в автоматическом выключателе электрическая прочность диэлектрика между токоведущими контактами должна быстро увеличиваться во время каждого перехода переменного тока через нулевой ток.Диэлектрическая прочность среды между контактами может быть увеличена несколькими способами: —

Сжатие ионизированной среды, вызывающей дугу, поскольку сжатие ускоряет процесс деионизации среды
Охлаждение среды, образующей дугу, с момента охлаждения увеличивает сопротивление дугового пути
Замена ионизированной среды искрения свежими газами.

Что такое дуга

Во время размыкания токоведущих контактов в автоматическом выключателе среда между размыкающими контактами становится сильно ионизированной, благодаря чему размыкающий ток получает низкий резистивный путь и продолжает течь по этому пути, даже если контакты физически разделены .Во время протекания тока от одного контакта к другому дорожка настолько нагревается, что начинает светиться. Это называется дугой. Каждый раз при размыкании контактов автоматического выключателя по току нагрузки в автоматическом выключателе возникает дуга, возникающая между разделяющими контактами. Пока эта дуга поддерживается между контактами, ток через автоматический выключатель не прерывается окончательно, поскольку дуга сама по себе является проводящим путем для электричества. Для полного отключения тока автоматическим выключателем необходимо как можно быстрее погасить дугу.Основным критерием проектирования автоматического выключателя является обеспечение соответствующей технологии гашения дуги в автоматическом выключателе для быстрого и безопасного отключения тока.

ТИПЫ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

ВОЗДУШНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ — ACB

Этот тип автоматических выключателей является автоматическим выключателем, который работает в воздухе при атмосферном давлении. После разработки масляного выключателя воздушный выключатель среднего напряжения (ACB) полностью заменяется масляным выключателем в разных странах.Но в таких странах, как Франция и Италия, ACB по-прежнему являются предпочтительным выбором до напряжения 15 кВ. Это также хороший выбор, чтобы избежать риска возгорания масла в случае масляного выключателя. В Америке автоматические выключатели использовались исключительно для систем напряжением до 15 кВ до разработки новых вакуумных и элегазовых выключателей. В основном доступны два типа автоматических выключателей: воздушный выключатель и воздушный прерыватель .

Принцип работы воздушного выключателя — ACB

Принцип работы этого автоматического выключателя существенно отличается от такового в любых других типах автоматических выключателей.Основная цель всех типов автоматических выключателей — предотвратить повторное возникновение дуги после обнуления тока за счет создания ситуации, когда в зазоре между контактами будет выдерживаться восстанавливающееся напряжение системы. Воздушный выключатель делает то же самое, но по-другому. Для прерывания дуги он создает напряжение дуги, превышающее напряжение питания. Напряжение дуги определяется как минимальное напряжение, необходимое для поддержания дуги. Этот автоматический выключатель увеличивает напряжение дуги в основном тремя способами.

Путем увеличения напряжения дуги за счет охлаждения плазмы дуги.При понижении температуры дуговой плазмы подвижность частицы в дуговой плазме уменьшается; следовательно, для поддержания дуги требуется больший градиент напряжения.
Может увеличивать напряжение дуги за счет удлинения пути дуги. По мере увеличения длины пути дуги сопротивление пути увеличивается, и, следовательно, для поддержания того же самого тока дуги требуется приложить большее напряжение на пути дуги. Это означает, что напряжение дуги увеличивается.
Разделение дуги на несколько последовательных дуг также увеличивает напряжение дуги.

SF ₆ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

В автоматических выключателях этого типа токоведущие контакты погружены в газообразный гексафторид серы. Газ SF ₆ имеет высокое сродство к поглощению свободных электронов, так как его электроотрицательность очень высока. Кроме того, SF ₆ — отличный изолятор. Молекулы SF ₆ поглощают свободные электроны дуги и, следовательно, образуют отрицательный ион. Эти отрицательно заряженные ионы имеют очень низкую подвижность по сравнению со свободными электронами.Следовательно, искрение отсутствует, поскольку подвижность зарядов является основной причиной движения тока через газ.

SF ₆ имеет очень высокие диэлектрические свойства, и не только это, его молекулы очень быстро рекомбинируют после прекращения дуги. Газ также может очень эффективно передавать тепло посредством конвекции из-за своей низкой вязкости. Учитывая все эти свойства SF ₆, он становится в 100 раз более эффективным, чем воздух, который используется в автоматических выключателях. Следовательно, они могут использоваться для диапазонов напряжения от 33 кВ до 800 кВ и выше.

Автоматический выключатель SF6

Преимущества SF ₆ Автоматические выключатели

Простая конструкция, меньшая стоимость.
SF6 — негорючий, нетоксичный и химически инертный газ.
В контуре рециркулирует тот же газ.
Не требует обслуживания C.B.
Возможность прерывания низкого и высокого тока короткого замыкания.
Отличное гашение дуги.

Недостатки SF ₆ Автоматические выключатели

SF ₆ является парниковым газом, поэтому автоматический выключатель необходимо производить и обращаться с ним осторожно, чтобы предотвратить его выброс в атмосферу.
Конструкция этих типов автоматических выключателей требует почти в пять раз большей механической энергии, чем масляные выключатели для их надлежащего функционирования.

ВАКУУМНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

В этих автоматических выключателях для гашения дуги используется вакуум. Вакуумные выключатели в основном используются в распределительных сетях среднего напряжения. Вакуумный прерыватель — это вакуумная камера в выключателе, в которой происходят все операции по размыканию и замыканию контактов и гашению связанной дуги.Давление вакуума внутри вакуумного прерывателя обычно поддерживается на уровне 6-10 бар. Прерыватель представляет собой стальную дугогасительную камеру в центре симметрично расположенных керамических изоляторов.

CuCr обычно используется для изготовления контактов вакуумных выключателей, потому что эти токоведущие контакты очень важны для работы этих выключателей. Вакуумный автоматический выключатель — это развивающаяся технология, хотя впервые она была представлена в 1960-х годах. Его размер был значительно уменьшен, а геометрия контакта изменилась от стыкового контакта до спиральной формы, формы чашки и контакта с осевым магнитным полем.Они являются одними из самых надежных для использования в распределительных устройствах среднего напряжения и требуют минимального обслуживания.

Вакуумный выключатель

Преимущества вакуумного выключателя

Компактный, надежный и долговечный.
Нет опасности возгорания.
Нет образования газа во время и после работы.
Может отключать любой ток повреждения.
При работе нет шума.
Требуется меньше энергии для управления.

МАСЛЯНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Автоматический выключатель с низким содержанием масла Состоит из двух частей: i.е. опорная камера и камера автоматического выключения, т.е. неподвижный и подвижный контакт.

Недостатки масляного автоматического выключателя

Он легко воспламеняется и может вызвать возгорание.
Может образовывать взрывоопасную смесь с воздухом.
Требуется обслуживание.
Поглощает влагу, поэтому диэлектрическая прочность снижается.
Проблема утечки масла.
Масло необходимо заменить после некоторых операций из-за карбонизации масла.

Описание автоматического выключателя, принцип работы и явление возникновения дуги

Определение

Автоматический выключатель означает устройство, которое размыкает (размыкает) цепь в ненормальном состоянии и защищает систему от опасностей.

Функция автоматического выключателя — изолировать неисправную точку энергосистемы в случае ненормальных условий, таких как неисправности.

Продолжайте читать, чтобы понять принцип работы автоматического выключателя.

Для выполнения этой функции используются автоматические выключатели различных типов. Есть выключатели низкого напряжения и выключатели высокого напряжения. Выключатели высокого напряжения в основном используются на подстанциях, а выключатели низкого напряжения используются в домашних цепях.

Важными высоковольтными выключателями, используемыми на электрической подстанции, являются

Низковольтный выключатель включает

Защитное реле — еще одно важное устройство в распределительном устройстве энергосистемы.Реле обнаруживает ненормальные условия и отправляет сигнал отключения на автоматический выключатель. После получения команды отключения от реле автоматический выключатель изолирует неисправную часть от энергосистемы.

Автоматический выключатель по существу состоит из неподвижных и подвижных контактов, называемых электродами. Эти контакты помещаются в закрытую камеру, содержащую жидкость, содержащую среду (жидкость или газ), которая гасит дугу, образовавшуюся между контактами.

При нормальных условиях работы эти контакты остаются замкнутыми и не размыкаются автоматически до тех пор, пока система не выйдет из строя.

Контакты при желании можно размыкать вручную или дистанционно.

При возникновении неисправности в какой-либо части системы катушки отключения выключателя находятся под напряжением. Подвижные контакты разъединяются каким-то механизмом, размыкая цепь.

Принцип работы автоматического выключателя

В этом разделе объясняется принцип работы автоматического выключателя.

Когда контакты выключателя разъединяются в условиях неисправности, между ними зажигается дуга.Таким образом, ток может продолжаться до тех пор, пока разряд не прекратится.

Работа элегазового выключателя

Возникновение дуги не только задерживает процесс прерывания тока, но также выделяет огромное количество тепла. Это тепло может вызвать повреждение системы или самого выключателя.

Следовательно, основная проблема в автоматическом выключателе состоит в том, чтобы погасить дугу в кратчайшие сроки. Так что выделяемое им тепло не может достигать опасного значения.

Явление дуги в автоматическом выключателе

Когда происходит короткое замыкание, сильный ток проходит через контакты автоматического выключателя , прежде чем они будут размыты защитной системой.

В момент, когда контакты начинают разъединяться, площадь контакта быстро уменьшается. Кроме того, большой ток короткого замыкания вызывает повышенную плотность тока и, следовательно, повышение температуры.

Тепла, выделяемого в среде между контактами (обычно это масло или воздух), достаточно для ионизации воздуха или испарения и ионизации масла. Ионизированный воздух или пар действуют как проводник, и между контактами возникает дуга.

Разность потенциалов между контактами довольно мала и достаточна для поддержания дуги.Дуга обеспечивает путь с низким сопротивлением, и, следовательно, ток в цепи остается непрерывным, пока сохраняется дуга.

Во время горения дуги ток, протекающий между контактами, зависит от сопротивления дуги. Чем больше сопротивление дуги, тем меньше ток между контактами.

Сопротивление дуги зависит от следующих факторов:

Степень ионизации — сопротивление дуги увеличивается с уменьшением количества ионизированных частиц между контактами.

Длина дуги — сопротивление дуги увеличивается с увеличением длины дуги, т. Е. Разъединением контактов.

Сечение дуги — сопротивление дуги увеличивается с уменьшением площади сечения дуги.

Методы гашения дуги в автоматическом выключателе

Есть два метода гашения дуги в автоматическом выключателе

Метод высокого сопротивления
Метод низкого сопротивления или метод нулевого тока.

Метод высокого сопротивления

В методе высокого сопротивления сопротивление дуги увеличивается со временем, так что ток снижается до значения, недостаточного для поддержания дуги. Следовательно, ток прерывается или дуга гаснет.

Принципиальным недостатком метода высокого сопротивления является то, что в дуге рассеивается огромная энергия. Поэтому он используется только в автоматических выключателях постоянного тока и автоматических выключателях переменного тока малой мощности.

Метод низкого сопротивления или нулевого тока

Метод нулевого тока используется для гашения дуги только в цепях переменного тока.

В этом методе сопротивление дуги поддерживается низким до нулевого значения тока, при котором дуга гаснет естественным образом и предотвращается повторное зажигание, несмотря на повышение напряжения на контактах.

Все современные силовые выключатели переменного тока большой мощности используют этот метод гашения дуги.

Основные типы автоматических выключателей в зависимости от среды прерывания дуги:

Функция и принцип работы автоматического 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 подразделяются 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, но они продолжают гореть и не гаснуть.Поэтому гашение дуги — это проблема, которую необходимо решать с помощью высоковольтных выключателей.

Низковольтные автоматические выключатели также называются 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 имеют множество функций защиты (защита от перегрузки, короткого замыкания, пониженного напряжения и т. Д.), Регулируемое значение срабатывания, высокую отключающую способность, удобство в эксплуатации и безопасность, 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 разъединяет главную цепь. При перегрузке цепи 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 выключателей (Icu) и бытовых выключателей (Icn) обычно выражаются в действующем значении кА.

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.

Принцип работы автоматического выключателя

— ваше руководство по электрике

Привет, друзья,

В этой статье я собираюсь обсудить принцип работы автоматического выключателя и надеюсь, что он будет вам интересен и полезен.

Автоматические выключатели — это механические устройства, предназначенные для включения и отключения электрических цепей в нормальных и ненормальных условиях.

Автоматические выключатели

, которые обычно используются для защиты электрических цепей, оснащены отключающей катушкой, подключенной к реле, предназначенным для автоматического размыкания выключателя в ненормальных условиях, таких как короткое замыкание.

Автоматический выключатель обеспечивает удовлетворительное размыкание и размыкание электрических цепей в нормальных условиях, но в ненормальных условиях, например, при коротком замыкании, он подвергается механическим и термическим нагрузкам.

Автоматический выключатель состоит из неподвижных и подвижных контактов, которые соприкасаются друг с другом и пропускают ток, когда выключатель включен.Мы можем открывать и закрывать его вручную для переключения и обслуживания.

Но всякий раз, когда в какой-либо части энергосистемы возникает неисправность, на катушку отключения автоматического выключателя подается питание, и подвижные контакты разделяются каким-то механизмом.

Разделение токоведущих контактов зажигает дугу между ними. Как только между контактами образуется дуга, молекулы среды, окруженные дугой, становятся чрезвычайно горячими и ионизируются, т.е.изолирующие свойства этого вещества разрушаются, и он становится проводником электричества.

Следовательно, дуга сохраняется даже при дальнейшем затягивании контактов. Эта дуга не только задерживает процесс прерывания тока, но также выделяет огромное количество тепла, которое может вызвать повреждение системы или самого автоматического выключателя.

Следовательно, , основная проблема автоматического выключателя заключается в том, чтобы погасить дугу в кратчайшие сроки, чтобы выделяемое им тепло не достигало опасного значения .

Базовая конструкция автоматического выключателя требует разделения контактов в изолирующей среде.

Эта изолирующая среда гасит дугу между контактами при размыкании выключателя. Он также обеспечивает изоляцию между контактами и между каждым контактом с землей. Обычно для этой цели используются следующие изолирующие среды:

воздух при атмосферном давлении,
сжатый воздух,
изоляционное масло,
сверхвысокий вакуум,
гексафторид серы (SF6).

Изолирующая среда, используемая в автоматических выключателях, должна иметь высокую диэлектрическую прочность, негорючесть, высокую термическую стабильность, химическую стабильность и способность гасить дугу.

Автоматический выключатель рассчитан на максимальное напряжение, частоту, количество полюсов, максимальную длительную допустимую нагрузку по току, максимальную мгновенную допустимую нагрузку по току и четырехсекундную допустимую нагрузку по току.

Отключающая способность автоматического выключателя — это максимальное значение тока, которое может быть безопасно отключено им. Они также имеют номинал в МВА, который является произведением тока отключения, номинального напряжения и 10 ^-6.

Методы гашения дуги в автоматических выключателях

В автоматических выключателях используются два метода гашения дуги.

Методы высокого сопротивления : В этом методе эффективное сопротивление дуги увеличивается с увеличением времени. Таким образом, ток дуги уменьшился до очень небольшого значения, и дуга была не в состоянии поддерживать дугу. Таким образом ток прерывается, и дуга гаснет. Сопротивление дуги можно увеличить на

охлаждает дугу,
увеличивает длину дуги,
уменьшает поперечное сечение дуги,
разделяет дугу на небольшое количество последовательно соединенных дуг.

Высокоомный метод гашения дуги обычно используется в автоматических выключателях постоянного тока и автоматических выключателях переменного тока малой мощности с воздушным разрывом.

Низкое сопротивление или прерывание при нулевом токе : Этот метод применим только в автоматических выключателях переменного тока, потому что в системе переменного тока ток падает до нуля после каждого полупериода. Это свойство цепи переменного тока используется для прерывания тока.

В этом методе, , сопротивление дуги поддерживается на низком уровне до тех пор, пока ток не станет равным нулю, при этом дуга гаснет естественным образом и предотвращается повторное зажигание после момента нулевого тока.

Кроме того, ток не может быть прерван в любой другой точке волны переменного тока, потому что это вызовет переходные процессы высокого напряжения в системе. Этот метод гашения дуги используется во всех современных автоматических выключателях переменного тока большой мощности.

Из-за отсутствия текущего нулевого момента в системах постоянного тока отключение дуги постоянного тока сложнее, чем дуги переменного тока.

Явление гашения дуги можно объяснить двумя теориями следующим образом:

Энергетический баланс или теория Кэсси

Согласно этой теории, если скорость рассеивания тепла между контактами больше, чем скорость, с которой выделяется тепло, дуга гаснет; в противном случае он сработает повторно.

Первоначально, когда контакты собираются размыкаться, напряжение повторного зажигания равно нулю, и, следовательно, выделяемое тепло равно нулю. Опять же, когда контакты полностью разомкнуты, сопротивление между контактами бесконечно, а выделяемое тепло равно нулю. Максимальное количество тепла выделяется между этими двумя пределами.

Теперь, если мы удалим тепло, произведенное таким образом, с большей скоростью, чем при производстве, дуга погаснет.

Теория скорости восстановления или теория Слепяна

Согласно этой теории, если скорость, с которой промежуток выключателя восстанавливает свою электрическую прочность, выше, чем скорость нарастания напряжения, дуга гаснет.В противном случае он будет прерван на короткое время, но снова включится.

Быстрое увеличение диэлектрической прочности среды может быть достигнуто либо деионизацией частиц в пространстве между контактами, либо сметанием их и заменой неионизированными частицами.

Напряжение перезапуска | Напряжение восстановления | RRRV

Напряжение повторного зажигания : Электрически система питания представляет собой колебательную сеть. Следовательно, при прерывании тока короткого замыкания на контактах выключателя возникает переходное напряжение высокой частоты, что вызвано быстрым распределением энергии между магнитным и электрическим полями, связанными с установкой и линиями передачи энергосистемы.Это переходное напряжение известно как напряжение повторного запуска .

Это напряжение появляется на контактах выключателя в момент окончательного обнуления тока. Под действием этого напряжения дуга пытается возобновиться.

Таким образом, напряжение повторного зажигания можно определить как результирующее переходное напряжение, которое появляется на контактах выключателя в момент погасания дуги.

Восстанавливающее напряжение : Его можно определить как напряжение (действующее значение), которое появляется на контактах выключателя после полного исчезновения переходных колебаний и гашения дуги на всех полюсах выключателя.

Мгновенное значение восстанавливающегося напряжения в момент погасания дуги известно как , активное восстанавливающееся напряжение .

Скорость нарастания напряжения перезапуска или RRRV : Это скорость нарастания напряжения перезапуска, выражаемая в кВ / мкс. Его можно определить как наклон наиболее перпендикулярной касательной к кривой напряжения перезапуска.

Спасибо, что прочитали о «принципе работы автоматического выключателя». Для получения более подробной информации посетите Википедию.

Основные определения — Автоматический выключатель

Автоматический выключатель — это автоматический выключатель, предназначенный для защиты электрической цепи от повреждений, вызванных перегрузкой или коротким замыканием.Его основная функция заключается в обнаружении неисправности и немедленном прекращении электрического тока путем прерывания цепи. В отличие от предохранителя, который срабатывает один раз, а затем его необходимо заменить, автоматический выключатель можно сбросить (вручную или автоматически) для возобновления нормальной работы. Автоматические выключатели бывают разных размеров, от небольших устройств, защищающих отдельные бытовые приборы, до больших распределительных устройств, предназначенных для защиты цепей высокого напряжения, питающих весь город.

Истоки

Ранняя форма автоматического выключателя была описана Томасом Эдисоном в заявке на патент 1879 года, хотя в его коммерческой системе распределения энергии использовались предохранители.Его целью была защита проводки цепи освещения от случайных коротких замыканий и перегрузок.

Операция

Все автоматические выключатели имеют общие характеристики в своей работе, хотя детали существенно различаются в зависимости от класса напряжения, номинального тока и типа автоматического выключателя.

Автоматический выключатель должен обнаруживать неисправность; в выключателях низкого напряжения это обычно делается внутри корпуса выключателя. Автоматические выключатели для больших токов или высокого напряжения обычно снабжены контрольными устройствами для определения тока короткого замыкания и срабатывания отключающего механизма отключения.Электромагнит отключения, который освобождает защелку, обычно запитывается отдельной батареей, хотя некоторые высоковольтные выключатели являются автономными с трансформаторами тока, реле защиты и внутренним источником питания управления.

При обнаружении неисправности контакты в автоматическом выключателе должны размыкаться, чтобы прервать цепь; некоторая механически накопленная энергия (с использованием чего-то вроде пружины или сжатого воздуха), содержащаяся в выключателе, используется для разделения контактов, хотя некоторая часть необходимой энергии может быть получена от самого тока короткого замыкания.Малые автоматические выключатели могут управляться вручную; более крупные агрегаты имеют соленоиды для отключения механизма и электродвигатели для восстановления энергии пружин.

Контакты выключателя должны пропускать ток нагрузки без чрезмерного нагрева, а также должны выдерживать тепло дуги, возникающей при размыкании цепи. Контакты изготавливаются из меди или медных сплавов, сплавов серебра и других материалов. Срок службы контактов ограничен эрозией из-за прерывания дуги.Миниатюрные автоматические выключатели и выключатели в литом корпусе обычно выбрасываются, когда контакты изношены, но силовые выключатели и высоковольтные выключатели имеют заменяемые контакты.

Когда ток прерывается, возникает дуга. Эту дугу необходимо сдерживать, охлаждать и гасить контролируемым образом, чтобы промежуток между контактами снова мог выдерживать напряжение в цепи. В различных автоматических выключателях в качестве среды, в которой образуется дуга, используется вакуум, воздух, изолирующий газ или масло.Для гашения дуги используются различные методы, в том числе:

Удлинение дуги
Интенсивное охлаждение (в струйных камерах)
Деление на частичные дуги
Гашение нулевой точки (Контакты размыкаются при временном пересечении нулевого тока формы волны переменного тока, эффективно прерывая ток холостого хода во время размыкания. Переход через нулевой уровень происходит при удвоенной частоте сети, то есть 100 раз в секунду для 50 Гц переменного тока и 120 раз в второй для 60 Гц переменного тока)
Подключение конденсаторов параллельно контактам в цепях постоянного тока

Наконец, после устранения неисправности контакты должны быть снова замкнуты, чтобы восстановить питание прерванной цепи.

Прерывание дуги

Миниатюрные низковольтные выключатели используют только воздух для гашения дуги. Более крупные мощности будут иметь металлические пластины или неметаллические дугогасительные камеры для разделения и охлаждения дуги. Магнитные продувочные катушки отклоняют дугу в дугогасительную камеру.

При более высоких номиналах масляные выключатели полагаются на испарение некоторого количества масла, чтобы продуть струю масла через дугу.

Газовые выключатели (обычно с гексафторидом серы) иногда растягивают дугу с помощью магнитного поля, а затем полагаются на диэлектрическую прочность гексафторида серы (SF6) для гашения растянутой дуги.

Вакуумные выключатели

имеют минимальное образование дуги (поскольку нет ничего, что могло бы ионизировать, кроме материала контактов), поэтому дуга гаснет при очень небольшом растяжении (<2–3 мм). Вакуумные выключатели часто используются в современных распределительных устройствах среднего напряжения до 35000 вольт.

В автоматических выключателях

для гашения дуги может использоваться сжатый воздух, или, в качестве альтернативы, контакты быстро переводятся в небольшую герметичную камеру, при этом выход вытесненного воздуха приводит к гашению дуги.

Автоматические выключатели

обычно могут отключать весь ток очень быстро: обычно дуга гаснет через 30–150 мс после срабатывания механизма, в зависимости от возраста и конструкции устройства.

Ток короткого замыкания

Автоматические выключатели

рассчитаны как на номинальный ток, который предполагается выдерживать, так и на максимальный ток короткого замыкания, который они могут безопасно отключить.

В условиях короткого замыкания может существовать ток, во много раз превышающий нормальный (см. Максимальный ожидаемый ток короткого замыкания).Когда электрические контакты размыкаются, чтобы прервать большой ток, существует тенденция к образованию дуги между разомкнутыми контактами, что позволяет току продолжаться. Следовательно, автоматические выключатели должны включать в себя различные функции для разделения и гашения дуги.

В автоматических выключателях с воздушной изоляцией и миниатюрных выключателях конструкция дугогасительной камеры, состоящая (часто) из металлических пластин или керамических выступов, охлаждает дугу, а магнитные обмотки отводят дугу в дугогасительную камеру. В более крупных автоматических выключателях, таких как те, которые используются в распределении электроэнергии, может использоваться вакуум, инертный газ, такой как гексафторид серы, или контакты, погруженные в масло, для подавления дуги.

Максимальный ток короткого замыкания, который может прервать прерыватель, определяется испытанием. Применение выключателя в цепи с предполагаемым током короткого замыкания выше, чем номинальная отключающая способность выключателя, может привести к тому, что выключатель не сможет безопасно устранить неисправность. В худшем случае выключатель может успешно устранить неисправность, но взорвется при сбросе.

Миниатюрные автоматические выключатели, используемые для защиты цепей управления или небольших приборов, могут не иметь достаточной отключающей способности для использования на щитовом щите; эти автоматические выключатели называются «дополнительными устройствами защиты цепи», чтобы отличать их от автоматических выключателей распределительного типа.

Стандартные номинальные значения тока

Международный стандарт IEC 60898-1 и европейский стандарт EN 60898-1 определяют номинальный ток In автоматического выключателя для низковольтных распределительных устройств как ток, который выключатель рассчитан на постоянное проведение (при температуре окружающего воздуха 30 ° C). . Обычно доступные предпочтительные значения номинального тока: 6 А, 10 А, 13 А, 16 А, 20 А, 25 А, 32 А, 40 А, 50 А, 63 А, 80 А и 100 А (серия Renard, слегка изменен, чтобы включить ограничение тока розеток British BS 1363).На автоматическом выключателе указан номинальный ток в амперах, но без обозначения единицы измерения «A». Вместо этого перед цифрой в амперах стоит буква «B», «C» или «D», которая указывает мгновенный ток отключения, то есть минимальное значение тока, которое вызывает отключение автоматического выключателя без преднамеренной задержки по времени (т. Е. менее чем за 100 мс), выраженное в единицах In:

Тип	Мгновенный ток отключения
B	свыше 3 дюймов до 5 дюймов включительно
С	свыше 5 дюймов до 10 дюймов включительно
D	свыше 10 дюймов до 20 дюймов включительно
К	от 8 In до 12 In включительно Для защиты нагрузок, которые вызывают частые кратковременные (примерно от 400 мс до 2 с) пики тока при нормальной работе.
Z	выше 2 In до 3 In включительно на периоды порядка десятков секунд. Для защиты таких нагрузок, как полупроводниковые приборы или измерительные цепи с использованием трансформаторов тока.

Типы выключателей

Можно создать множество различных классификаций автоматических выключателей на основе их характеристик, таких как класс напряжения, тип конструкции, тип прерывания и конструктивные особенности.

Выключатели низковольтные

Низковольтные (менее 1000 В переменного тока) широко используются в бытовом, коммерческом и промышленном применении, в том числе:

MCB (Миниатюрный автоматический выключатель) — номинальный ток не более 100 А.Характеристики срабатывания обычно не регулируются. Тепловой или термомагнитный режим. Изображенные выше выключатели относятся к этой категории.

MCCB (автоматический выключатель в литом корпусе) — номинальный ток до 2500 A. Тепловой или термомагнитный режим. Ток отключения можно регулировать в больших номиналах.

Низковольтные силовые выключатели могут быть установлены в многоярусные блоки в распределительных щитах низкого напряжения или в шкафах распределительных устройств.

Характеристики автоматических выключателей низкого напряжения соответствуют международным стандартам, таким как IEC 947.Эти автоматические выключатели часто устанавливаются в выдвижных корпусах, которые позволяют снимать и заменять без демонтажа распределительного устройства.

Большой низковольтный литой корпус и силовые выключатели могут иметь электрические моторные приводы, позволяющие отключать (размыкать) и замыкать их с помощью дистанционного управления. Они могут быть частью системы автоматического включения резерва для резервного питания.

Низковольтные автоматические выключатели также предназначены для применения с постоянным током (DC), например, с питанием постоянного тока для линий метро.Для постоянного тока требуются специальные выключатели, поскольку дуга не имеет естественной тенденции гаснуть на каждом полупериоде, как для переменного тока. Автоматический выключатель постоянного тока будет иметь предохранительные катушки, которые создают магнитное поле, которое быстро растягивает дугу при прерывании постоянного тока.

Малые автоматические выключатели либо устанавливаются непосредственно в оборудование, либо размещаются в щите выключателя.

Термомагнитный миниатюрный автоматический выключатель на DIN-рейку на 10 ампер является наиболее распространенным типом современных бытовых потребительских устройств и коммерческих распределительных щитов по всей Европе.В конструкцию входят следующие компоненты:

Рычаг привода — используется для ручного отключения и сброса автоматического выключателя. Также указывает состояние автоматического выключателя (Вкл. Или Выкл. / Сработал). Большинство выключателей сконструированы таким образом, что они могут сработать, даже если рычаг удерживается или заблокирован в положении «включено». Иногда это называют операцией «свободного отключения» или «положительного отключения».
Приводной механизм — прижимает контакты вместе или врозь.
Контакты — Разрешить ток при прикосновении и прервать ток при раздвигании.
Клеммы
Полоса биметаллическая
Калибровочный винт — позволяет производителю точно настроить ток срабатывания устройства после сборки.
Соленоид
Разделитель / гаситель дуги

Магнитный выключатель

В магнитных выключателях

используется соленоид (электромагнит), тяговое усилие которого увеличивается с увеличением тока. В некоторых конструкциях помимо электромагнитных сил используются электромагнитные силы. Контакты выключателя удерживаются замкнутыми защелкой.Когда ток в соленоиде превышает номинал автоматического выключателя, тяга соленоида освобождает защелку, которая затем позволяет контактам размыкаться под действием пружины. Некоторые типы магнитных отбойных молотков имеют функцию гидравлической задержки с использованием вязкой жидкости. Сердечник удерживается пружиной до тех пор, пока ток не превысит номинальное значение выключателя. Во время перегрузки скорость движения соленоида ограничивается жидкостью. Задержка допускает кратковременные скачки тока сверх нормального рабочего тока для запуска двигателя, подачи питания на оборудование и т. Д.Токи короткого замыкания обеспечивают соленоидное усилие, достаточное для освобождения защелки независимо от положения сердечника, таким образом обходя функцию задержки. Температура окружающей среды влияет на время задержки, но не влияет на номинальный ток магнитного прерывателя.

Термомагнитный выключатель

Термомагнитные автоматические выключатели, которые используются в большинстве распределительных щитов, включают в себя как методы, при которых электромагнит мгновенно реагирует на большие скачки тока (короткие замыкания), так и биметаллическую полосу, реагирующую на менее экстремальные, но более длительные условия перегрузки по току.

Выключатели с общим расцепителем

При питании ответвленной цепи более чем одним токоведущим проводом каждый токоведущий провод должен быть защищен полюсом выключателя. Чтобы гарантировать отключение всех токоведущих проводов при отключении любого полюса, необходимо использовать прерыватель «общего отключения». Они могут содержать два или три отключающих механизма в одном корпусе, или, для небольших выключателей, они могут связывать полюса снаружи с помощью рукояток управления. Двухполюсные автоматические выключатели с общим расцеплением обычно используются в системах на 120/240 В, где нагрузки 240 В (включая основные приборы или другие распределительные щиты) охватывают два провода под напряжением.Трехполюсные автоматические выключатели с общим расцепителем обычно используются для подачи трехфазной электроэнергии на большие двигатели или другие распределительные щиты.

Двух- и четырехполюсные выключатели используются, когда необходимо отсоединить нейтральный провод, чтобы убедиться, что ток не может течь обратно через нейтральный провод от других нагрузок, подключенных к той же сети, когда людям нужно дотронуться до проводов для обслуживания. Отдельные автоматические выключатели никогда не должны использоваться для отключения токоведущей и нейтрали, потому что, если нейтраль отключается, а токоведущий провод остается подключенным, возникает опасное состояние: цепь будет обесточена (приборы не будут работать), но провода останутся под напряжением. и УЗО не сработают, если кто-то коснется токоведущего провода (потому что для срабатывания УЗО требуется питание).Поэтому, когда необходимо переключение нейтрального провода, следует использовать только обычные размыкающие выключатели.

Выключатели среднего напряжения

Выключатели среднего напряжения номиналом от 1 до 72 кВ могут быть собраны в распределительные устройства в металлическом корпусе для использования внутри помещений или могут быть отдельными компонентами, установленными на открытом воздухе на подстанции. Автоматические выключатели с воздушным разрывом заменили маслонаполненные блоки для внутреннего применения, но теперь сами заменяются вакуумными выключателями (примерно до 35 кВ).Как и описанные ниже высоковольтные автоматические выключатели, они также управляются реле защиты, считывающими ток, управляемыми через трансформаторы тока. Характеристики выключателей среднего напряжения приведены в международных стандартах, таких как IEC 62271. В выключателях среднего напряжения почти всегда используются отдельные датчики тока и реле защиты, а не встроенные тепловые или магнитные датчики перегрузки по току.

Автоматические выключатели среднего напряжения можно классифицировать по среде, используемой для гашения дуги:

Вакуумный автоматический выключатель — с номинальным током до 3000 А, эти выключатели прерывают ток, создавая и гаснув дугу в вакуумном контейнере.Обычно они применяются для напряжений примерно до 35000 В, что примерно соответствует диапазону среднего напряжения энергосистем. Вакуумные выключатели обычно имеют более длительный срок службы между капитальными ремонтами, чем воздушные выключатели.

Воздушный автоматический выключатель — номинальный ток до 10 000 А. Характеристики срабатывания часто полностью регулируются, включая настраиваемые пороги срабатывания и задержки. Обычно с электронным управлением, хотя некоторые модели управляются микропроцессором через встроенный электронный расцепитель.Часто используется для распределения электроэнергии на крупных промышленных предприятиях, где выключатели расположены в выдвижных корпусах для упрощения обслуживания.

SF6 автоматические выключатели гасят дугу в камере, заполненной газообразным гексафторидом серы.

Автоматические выключатели среднего напряжения могут быть подключены к цепи болтовым соединением с шинами или проводами, особенно в открытых распределительных устройствах. Автоматические выключатели среднего напряжения в распределительных устройствах часто имеют выдвижную конструкцию, что позволяет снимать выключатель без нарушения соединений силовой цепи с использованием механизма с приводом от двигателя или с ручным приводом для отделения выключателя от корпуса.

Выключатели высоковольтные

Сети передачи электроэнергии защищены и управляются высоковольтными выключателями. Определение высокого напряжения варьируется, но при работе по передаче электроэнергии обычно считается 72,5 кВ или выше, согласно недавнему определению Международной электротехнической комиссии (МЭК). Высоковольтные выключатели почти всегда управляются соленоидами, а реле защиты с датчиком тока работают через трансформаторы тока. На подстанциях схема реле защиты может быть сложной, защищая оборудование и шины от различных типов перегрузок или замыканий на землю / землю.

Высоковольтные выключатели широко классифицируются по средам, используемым для гашения дуги.

Масло наливное
Минимум масла
Воздушный удар
Вакуум
SF6

Некоторые производители: ABB, GE (General Electric), AREVA, Mitsubishi Electric, Pennsylvania Breaker, Siemens, Toshiba, Kon? Ar HVS, BHEL, CGL.

Из-за проблем с окружающей средой и стоимостью изоляции разливов нефти в большинстве новых выключателей для гашения дуги используется элегаз.

Автоматические выключатели

можно классифицировать как резервуар под напряжением, в котором корпус, содержащий механизм отключения, находится под линейным потенциалом, или как мертвый резервуар с корпусом, находящимся под потенциалом земли. Обычно выпускаются высоковольтные выключатели переменного тока с номинальным напряжением до 765 кВ. Выключатели на 1200 кВ, скорее всего, появятся на рынке очень скоро.

Высоковольтные выключатели, используемые в системах передачи, могут быть устроены так, чтобы обеспечить отключение одного полюса трехфазной линии вместо отключения всех трех полюсов; для некоторых классов неисправностей это улучшает стабильность и доступность системы.

Высоковольтные выключатели с гексафторидом серы (SF6)

В выключателе с гексафторидом серы для гашения дуги используются контакты, окруженные газообразным гексафторидом серы. Чаще всего они используются для напряжений на уровне передачи и могут быть включены в компактные распределительные устройства с элегазовой изоляцией. В холодном климате может потребоваться дополнительный нагрев или снижение номинальных характеристик автоматических выключателей из-за сжижения газа SF6.

Отбойные молотки прочие

Следующие типы описаны в отдельных статьях.

Автоматические выключатели для защиты от замыканий на землю, слишком малые для отключения устройства перегрузки по току:
- Устройство защитного отключения (УЗО, ранее известное как выключатель дифференциального тока) — обнаруживает дисбаланс токов, но не обеспечивает защиту от сверхтоков.
- Выключатель дифференциального тока с защитой от сверхтоков (RCBO) — сочетает в себе функции УЗО и MCB в одном корпусе. В Соединенных Штатах и Канаде устанавливаемые на панели устройства, сочетающие в себе обнаружение замыкания на землю и защиту от перегрузки по току, называются прерывателями цепи при замыкании на землю (GFCI); Настенное устройство розетки, обеспечивающее только обнаружение замыкания на землю, называется GFI.
- Автоматический выключатель утечки на землю (ELCB) — Он определяет ток заземления напрямую, а не обнаруживает дисбаланс. Их больше не видят в новых инсталляциях по разным причинам.
Автовыключатель — Тип автоматического выключателя, который снова замыкается после задержки. Они используются в воздушных распределительных системах для предотвращения кратковременных отказов, вызывающих длительные перебои в работе.
Polyswitch (polyfuse) — небольшое устройство, обычно описываемое как предохранитель с автоматическим сбросом, а не автоматический выключатель.

Позвоните в Defined Electric по телефону 505-269-9861 или напишите по электронной почте одному из наших квалифицированных электриков в Альбукерке сегодня, чтобы получить бесплатную смету для вашего следующего электрического проекта.

Автоматический выключатель, принцип работы, характеристики, выбор

ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Устройство и принцип работы автоматических выключателей в различных ситуациях

Виды автоматических выключателей

Конструкция автоматического выключателя

Принцип работы автоматического выключателя

Принцип работы автомата во время перегруза цепи

Принцип работы автоматического выключателя во время короткого замыкания

Видео

Автоматические выключатели — устройство, принцип работы, классификация

Виды автоматических выключателей

Конструкция автоматических выключателей

Работа автоматического выключателя при перегрузке электросети

Работа автоматического выключателя при коротком замыкании

Гашение электродуги

Устройство и принцип работы автоматического выключателя

Произошло отключение автомата: что делать

Почему необходимы знания об электрике

Принцип работы автоматического выключателя

Уровень чувствительности автоматов

Полярность автоматических выключателей

Пороговая сила тока автоматического выключателя

Типы современных автоматических выключателей

Характеристики срабатывания защитных автоматических выключателей

Автоматы типа МА

Приборы класса А

Защитные устройства класса B

Автоматы категории C

Автоматические выключатели категории Д

Защитные устройства категории K и Z

Принцип работы автоматического выключателя во время короткого замыкания

Схемы подключения автоматических выключателей

Характеристики контакторов

Как правило, эти устройства должны иметь такие характеристики:

Отличие автоматов по количеству полюсов

Коротко принцип работы и предназначение защитных автоматов

Провода должны соответствовать нагрузке

Защитить самое слабое звено электропроводки

Расчет номинала автомата

Компании производители и марки

Выводы и полезное видео по теме

устройство и сферы применения, автомат защиты сети

Основные типы

Принцип действия и устройство

Особенности конструкции

Режимы работы

Реакция на короткое замыкание

Полезные советы

Автоматические выключатели устройство и принцип действия

Автоматический выключатель: устройство, принцип действия

Похожие статьи:

Что такое автоматический выключатель? Принцип работы и типы автоматических выключателей

Принцип работы выключателя

Типы автоматических выключателей

: принцип действия и номинальные характеристики | Устройства

— Электротехника 123

ПРИНЦИП РАБОТЫ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Что такое дуга

ТИПЫ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

МАСЛЯНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Описание автоматического выключателя, принцип работы и явление возникновения дуги

Определение

Принцип работы автоматического выключателя

Явление дуги в автоматическом выключателе

Методы гашения дуги в автоматическом выключателе

Метод высокого сопротивления

Метод низкого сопротивления или нулевого тока

Функция и принцип работы автоматического выключателя

Роль автоматических выключателей

Принцип работы выключателя

Параметры автоматического выключателя

— ваше руководство по электрике

Методы гашения дуги в автоматических выключателях

Энергетический баланс или теория Кэсси

Теория скорости восстановления или теория Слепяна

Напряжение перезапуска | Напряжение восстановления | RRRV

Основные определения — Автоматический выключатель

Истоки

Операция

Прерывание дуги