Gc-helper.ru

ГК Хелпер
6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип действия автоматического выключателя постоянного тока

Автоматические выключатели. Общие сведения

Содержание:

Автоматический выключатель (автомат) — это коммутационный электрический аппарат, предназначенный для проведения тока цепи в нормальных режимах и для автоматического отключения электроустановок при возникновении токов короткого замыкания и перегрузок, чрезмерного понижения напряжения питания, изменения направления мощности и т.п. Возможно использование автомата также для нечастых коммутаций номинальных токов нагрузки (6-30 раз в сутки). Некоторые автоматы позволяют производить редкий запуск и остановку асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

К автоматам предъявляются следующие требования:

• токоведущая цепь автомата должна пропускать номинальный ток в течение сколь угодно длительного времени;

• автомат должен обеспечить многократное отключение предельных токов короткого замыкания, после чего должен быть пригоден для длительного пропускания номинального тока;

• автомат должен иметь малое собственное время отключения в зоне токов короткого замыкания;

• в автомате должны быть устройства, сокращающие зону выхлопа нагретых и ионизированных газов в процессе гашения дуги;

• автомат должен иметь регулировку тока срабатывания и (или) времени срабатывания для построения селективно действующей защиты;

• автомат должен обеспечивать удобство монтажа и доступа по обслуживанию.

В зависимости от вида воздействующей величины автоматы делятся на максимальные автоматы по току, минимальные автоматы по току, минимальные автоматы по напряжению, автоматы обратного тока, максимальные автоматы, работающие по нарастанию производной тока, поляризованные максимальные автоматы, отключающие цепь при нарастании тока в прямом направлении, и неполяризованные, реагирующие на возрастание тока в любом направлении, автоматы, осуществляющие защиту от ряда воздействующих величин (например, максимальную по току и минимальную по напряжению).

Включение и выключение автомата может производиться вручную, электродвигательным или электромагнитным приводом.

При перегрузках и токах короткого замыкания отключение выключателя производится независимо от того, удерживается ли рукоятка управления во включенном положении.

Важной составной частью автомата является расцепитель, который контролирует заданный параметр защищаемой цепи и воздействует на расцепляющее устройство, отключающее автомат. Кроме того, расцепитель позволяет производить дистанционное отключение автомата. Наиболее широкое распространение получили расцепители следующих типов:

• электромагнитные для защиты от токов короткого замыкания;

• тепловые для защиты от перегрузок;

• полупроводниковые, обладающие большой стабильностью срабатывания и удобством в настройке.

Для коммутации цепи без тока или для редких коммутаций номинального тока могут применяться автоматы без расцепителей.

Как к элементу систем автоматического управления к автоматическим выключателям предъявляются высокие требования по износостойкости (выключатели выпускаются в классах износостойкости А и Б; наивысшая износостойкость аппаратов относится к классу А). Износостойкость под нагрузкой (коммутационная) и общая (механическая) указаны в технических данных выключателей конкретных серий и типов.

Типы автоматических выключателей. Назначение и области применения

Общие сведения о назначении и области применения выключателей приведены в табл.1.

Принцип действия и устройство автоматического выключателя

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
  • Принцип действия и устройство
  • Особенности конструкции
  • Режимы работы
  • Реакция на короткое замыкание
  • Полезные советы

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:

  1. Установочные модели — снабжены пластиковым коробом, что позволяет использовать их для всех жилищ без страха получить удар током.
  2. Универсальные агрегаты — не имеют такой защиты как предыдущая разновидность, из-за чего их используют только в специальных условиях, оснащая распределительное оборудование.
  3. Быстродействующие выключатели — характеризуются невероятной скоростью реагирования на проблемы в электрической цепи. По заявлениям производителей, скорость равна 5 миллисекундам.
  4. Устройства замедленного действия — скорость срабатывания варьируется в пределах 10−100 миллисекунд.
  5. Селективные — характеризуются поддержкой регулировки режима выключения.
  6. Электрические модели обратного тока — способны срабатывать только при изменении направления тока в каком-либо диапазоне.
  7. Поляризованные детали — отключают тот участок цепи, в котором замечается существенный скачок интенсивности тока.
  8. 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:

  1. Электромагнитные — способны защищать цепь проводки от коротких замыканий.
  2. Термические — препятствуют воздействию интенсивных скачков силы тока.
  3. Смешанные.
Читать еще:  Розетка с дифференциальным выключателем

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:

  1. Система расцепления.
  2. Контактные соединения.
  3. Узел контроля.
  4. Прибор для гашения дуги.
  5. 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.

Читать еще:  Селективная характеристика автоматического выключателя

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.

Автоматический выключатель: определение, принцип работы

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

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

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

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

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

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

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

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

Расцепители независимые обеспечивают отключение автоматов дистанционно.

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

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

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

Конструкция автоматического выключателя

Рассмотрим основные конструктивные элементы автоматического выключателя:

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

ДИФАВТОМАТ: ОПИСАНИЕ И ПРИНЦИП РАБОТЫ.

Дифавтомат (автоматический выключатель дифференциального тока АВДТ) – это коммутационный аппарат, который служит для защиты электропроводки и электрооборудования от сверхтоков и токов утечки.

Иными словами дифавтомат – это устройство, выполняющее одновременно функции и автоматического выключателя и устройства защитного отключения (УЗО).

  1. Защищает кабелии электрооборудование от свертоков, т.е. от токов короткого замыкания и перегруза.
  2. Защищает человека от поражения электрическим током, а также и от пожара, возникающего вследствие замыканий, вызванных замыканиями в электропроводке и электрооборудовании.

Принцип действия дифавтомата, соответствует принципам действия УЗО (сравнение токов в фазе и нейтрали) и автоматического выключателя (электромагнитный и тепловой расцепители). Подробно я расписывать это не буду, с принципом действия этих устройств можно ознакомится в соответствующих статьях.

Читать еще:  Выключатель электрический с индикатором

По какой причине (ток короткого замыкания или же ток утечки) сработал дифавтомат несложно. У качественных производителей есть сигнальные флажки, которые указывают причину отключения дифа. Например, у дифавтоматов ABB синий индикатор отображает срабатывание устройства по току утечки на землю. Соответственно, если при отключении дифавтомата синий флажок (индикатор) не выпал, значит прибор отключился от сверхтока (перегруз или короткое замыкание).

Дифавтомат, как и УЗО делится на тип А, и на тип АС. И служит для защиты от переменного и пульсирующего постоянного токов утечки на землю. К какому типу относится АВДТ всегда можно увидеть на лицевой панели прибора. Номинальную величину тока утечки (уставку) также можно определить по информации на самом приборе. Как и у УЗО номинальная величина тока утечки имеет значения 10, 30, 100, 300 мА.

Как и УЗО для проверки дифавтомата есть кнопка “Test”, которой согласно инструкции следует пользоваться каждые 6 месяцев.

Время-токовую характеристику В, С, D у дифавтомата, как и у обычного автомата можно определить по надписям на лицевой панели устройства. Номинальный ток прибора указан также на панели рядом с время-токовой характеристикой С16, В10, С25, D32.

Часто путают дифавтомат и УЗО. По указанной на приборе характеристике В, С, D, как раз легко дифавтомат отличить от УЗО. Если указано С16 – дифавтомат, если указано просто 63 без В, С, D спереди, значит это УЗО.

Схема подключения дифавтомата достаточно просто. Фазный и нулевые проводники подключаются на свои клеммы. Подключать питание можно, как сверху, так и снизу.

Дифавтоматы стоят дорого, а хорошие дифавтоматы очень дорого. Цена на нормальный электромеханический дифавтомат ABB серии DS201 со стандартными характеристиками С16 30мА тип АС начинается примерно от 5ооо руб. Ниже примеры цен с одних из самых известных интернет-магазинов “Электромонтаж” и “АСберАС”.

А теперь представьте цену электрического щита, собранного на дифавтоматах. Например, обычная 2-3 комнатная квартира 15-20 кабелей в среднем. Цена только за одни дифавтоматы составит теперь 75-100 тыс. рублей. Есть, конечно, бюджетные электронные дифавтоматы всеми известных производителей, сделанные в Китае, но стоит ли им доверять защиту электрооборудования, я не очень уверен.

Я свои электрощиты собираю на обычных автоматических выключателях и УЗО. Преимуществ в данной сборке несколько:

  1. Безусловно, самое первое – это цена. На одно УЗО можно подключить 4-6 автоматов, что будет стоить примерно 8000 руб. Стоимость дифавтоматов в количестве 5 шт. составит 25.000 руб., что в 3 раза дороже. А если в доме 30 кабелей?
  2. Однополюсные автоматы и УЗО занимают меньше места. УЗО и 5 шт. автоматов занимают 7 модулей, а 5 шт. дифавтоматов 10 модулей.
  3. Если из строя выйдет автомат, то УЗО будет выполнять свои функции. Если сломается дифавтомат, то цепь останется без защиты.
  4. Качество сборки УЗО и автоматов по отдельности выше, чем дифавтомата. Как писал выше дифавтомат = два устройства в одном (УЗО и АВ). Запихнуть в корпус дифа три фактически модуля без потери качества, очень сомнительно.

Из положительных моментов установки дифавтоматов в электрощиток, отмечу только один. Это удобство эксплуатации электрического щита. Т.е произошла утечка тока – сработал дифавтомат именно этой линии, другие дифавтоматы продолжают работать дальше. В случае с УЗО+автоматы, если будет утечка, то УЗО отключит все автоматы, которые подключены после него. При двухполюсных автоматах определить кабель из-за которого отключается УЗО не так сложно. А вот при однополюсных автоматах, придется лезть в щиток и отключать “нули” от клеммы. Но часто ли у вас отключаются УЗО или дифы?

На просторах интернета бытует миф о еще одной положительной стороне применения дифавтоматов. Это возможность перекидки дифов по фазам для равномерной нагрузки трехфазной сети. Конечно, такое когда-то может и пригодится, но это говорит о том, что данные электромонтажники не умеют проектировать, распределять нагрузку равномерно по фазам. Не просто тупо посчитать мощность, фаза 1 – 5 кВт, фаза 2 – 4,6 кВт, фаза 3 – 4,8 кВт. А именно продумать загрузку фаз с учетом вероятных режимов эксплуатации электросети. Я собрал уже около 600 электрощитов, и ни один из моих заказчиков не обращался повторно с проблемой отключения вводного автомата из-за перегруза.

Также часто вижу в работах других электромонтажников, как они ставят на “мокрые” линии (я так называю стиральные машинки, посудомойки, розетки санузлов, водонагреватели и др.) дифавтоматы. Обычно это дифы с типовыми параметрами С16/0,03А.

Честно говоря, не вижу в этом никаких преимуществ, за исключением “удобства” (и то сомнительно). Что УЗО 0,03 А и автомат С16, что дифавтомат С16/0,03 А – получается в итоге ровно одинаковая надежность, только гораздо дороже.

Я в своих щитах, например, на стиральную машинку ставлю УЗО 16/0,01 тип А и автомат “В”. Если взять дифавтомат ровно с такими же параметрами, то он будет стоить на 30-40% дороже. Так зачем платить больше, если главный параметр – это надежность, и она точно такая же?

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector