Gc-helper.ru

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

Схема работы автоматического выключателя

Принцип работы автоматического выключателя

Как работает автоматический выключатель

Нормальный рабочий режим автомата при номинальном или низком токе. Рабочий ток проходит по верхней клемме автомата, через подвесной контакт, по катушке электромагнитного расцепителя, затем проходит тепловой механизм расцепителя и нижнюю клемму автомата. При размерах тока превышающих номинал, срабатывает электромагнитная или тепловая защита.

Разновидности автоматических выключателей

С целью защиты от перегрузки по току в автомате используется тепловой расцепитель как защита от перегрузки, – это биметаллическая узкая полоса пластины собранная из двух типов сплавов, имеющих разные коэффициенты температурного расширения.

Составная биметаллическая пластина нагревается протекающим током и выгибается в сторону металла с маленьким расширением. Когда ток больше номинальной величины, то со временем пластина выгибается настолько, что этого изгиба хватает для реагирования тепловой защиты. Время, при котором среагирует расцепитель, зависит от степени превышения относительно номинального тока.

При значительном увеличении от номинала тока, тепловая защита отключит автомат быстрее, чем при малом превышении от номинала. Второй тип защиты автомата срабатывает на короткое замыкание в нагрузке – это электромагнитный расцепитель. Он состоит из медной катушки с металлическим сердечником. Относительно величины проходящего тока растет и электромагнитное поля катушки, которое намагничивает стальной сердечник.

Демонстрация механизмов автомата

Намагниченный сердечник притягивается, преодолевая усилие удерживающей его пружины, толкает механизм электромагнитной защиты и разрывает контакты. Номинального тока и тока немного выше не хватает для намагниченности сердечника, чтобы сработал механизм расцепителя. А ток короткого замыкания создает намагниченность сердечника достаточную для отключения автомата за сотые доли секунды или даже меньше.

Защита автомата при разных перегрузках

Механизм теплового расцепителя не сработает при небольшом и недолгом токе выше номинального. При большой продолжительности тока больше номинального сработает тепловой расцепитель. Время, отключения автомата тепловой защитой, может доходить до часу.

Механизмы автоматического выключателя

Временная задержка позволяет не отключать автоматы при значительных пусковых токах двигателя и кратковременных бросках тока. Время токовая характеристика тепловых расцепителей зависит также от окружающей температуры. При повышенных температурах тепловая защита отработает быстрее, чем на холоде.

Вызвать перегрузку можно включением нескольких бытовых приборов – это чайник, стиральная машина, кондиционер, электроплита. При перегрузке автомат отключается, но сразу включить его невозможно, нужно ждать, чтобы остыла биметаллическая пластина.

Работа автомата при коротком замыкании

Большие токи короткого замыкания могут оплавить электропроводку или сжечь изоляцию. Чтобы сохранить электропроводку, используют электромагнитный расцепитель. При коротких замыканиях механика электромагнитного расцепителя срабатывает мгновенно, защищая электропроводку, и она не успевает нагреться.

Однако во время размыкания контактов появляется электрическая дуга с огромной температурой. Для защиты от обгорания контактов, разрушения корпуса предназначена дугогасительная камера. Конструктивно камера состоит из элемента с набором медных тонких пластин с небольшим зазором.

Электромагнитная и тепловая защита автоматического выключателя

Электрическая дуга касаясь набора пластин через медный провод соединенного с контактом, рассыпается на части, остывает и исчезает. При коротком замыкании образуются газы, которые выходят через отверстия в камере. Для повторного включения автомата, нужно устранить причину короткого замыкания, или автомат опять выбъет.

Виновника короткого замыкания можно определить последовательным выключением бытовых электроприборов. Но если после отключения всех приборов короткое замыкание не исчезает, то большая вероятность его происхождения в электропроводке. Состояние короткого замыкания могут вызвать электроосветительные приборы, которые также необходимо отключать.

Применение и схема управления независимым расцепителем

Наконец-то нашел минутку написать новую статью. Независимый расцепитель – это дополнительное устройство к автоматическим выключателям. Сейчас речь пойдет о применении независимого расцепителя в наших проектах и о том, как правильно подключить независимый расцепитель.

Независимый расцепитель позволяет дистанционно отключить автоматический выключатель или выключатель нагрузки. Наиболее часто независимые расцепители применяют при проектировании вентиляции. Согласно нормативных документов, вентиляция при пожаре должна отключаться, поэтому дополнительно к вводному аппарату щита вентиляции устанавливают независимый расцепитель. Щиты до 100А комплектуют модульными автоматическими выключателями. На вводе в щит может быть установлен выключатель нагрузки. Именно вводной аппарат мы и отключаем при помощи независимого расцепитяля. При токе более 100А на вводе в щит можно установить автоматический выключатель серии ВА88. К данному аппарату также можно установить независимый расцепитель. В моих проектах пока еще не требовалось дистанционно отключать ВА88=)

Теперь перейдем к схеме подключения независимого расцепителя.

Читать еще:  Выключатели автоматы обозначение схемы

Независимый расцепитель может отключать как однофазный так и трехфазный аппарат. Для приведения в действие независимого расцепителя достаточно подать импульс напряжения на катушку расцепителя. Для возведения автомата в исходное состояние необходимо вручную нажать на кнопку «возврат». Это позволяет сигнализировать от чего сработал автоматический выключатель: либо от перегрузки (к.з.) либо от дистанционного отключения.

Схема управления независимым расцепителем представлена ниже.

Схема управления независимым расцепителем

Здесь очень важно, чтобы фазный проводник был подключен от одной из фаз из-под нижних клемм автоматического выключателя. При неправильном подключении независимый расцепитель выйдет из строя. После отключения автомата напряжение с катушки расцепителя пропадает.

Управляющим сигналом для срабатывания независимого расцепителя может служить замыкающий контакт от прибора пожарной сигнализации либо обычная кнопка с замыкающим контактом.

Иногда может возникнуть ситуация, когда нужно отключить одним сигналом сразу несколько независимых расцепителей. Например у вас 2-3 вентилятора, которых нет смысла выделять в отдельный шкаф. Поэтому на каждую группу ставим свой независимый расцепитель. Эта тема поднималась на форуме…

Схема управления несколькими независимыми расцепителями от одного сигнала представлена ниже.

Схема управления несколькими независимым расцепителем

Здесь главное, чтобы использовалась одна и та же фаза.

Стоит заметить, что независимый расцепитель – не дешевое удовольствие. Размер его такой же как и у однополюсного автомата (1 модуль), а стоит на порядок дороже.

Особенности конструкции и принцип работы автоматических выключателей

Автоматический выключатель, который в обязательном порядке должен использоваться в любых системах электроснабжения, существенно отличается от обычных устройств, предназначенных для включения-отключения освещения в доме. Он представляет собой защитное устройство, которое справляется с выполнением сразу нескольких важных функций:

  • коммутация электрической цепи, предоставление возможности включать или отключать отдельные ее участки;
  • автоматическое отключение защищаемого участка в случае обнаружения слишком больших токов и угрозы возникновения короткого замыкания;
  • защита цепи от сильных перегрузок. К примеру, устройство блокирует отдельный участок системы электроснабжения при включении в сеть электрических приборов слишком большой мощности.

Устройство автоматического выключателя зависит от его типа, а также от целей, для которых используется данное электрического оборудование.

Виды автоматических выключателей

Классификация всех устройств, применяемых в бытовой сфере и промышленности достаточно сложна и запутанна, поэтому мы приведем описания лишь нескольких типов оборудования, отличающихся друг от друга своей конструкцией. К ним относятся:

  • воздушные автоматические выключатели. Их основное предназначение – это электрические цепи промышленного назначения. Сила тока в таких системах электроснабжения может достигать несколько тысяч ампер;
  • защитные устройства, выполненные в литом корпусе. В качестве примера можно привести конструкцию трехфазного выключателя, предназначенного для работы в сети с напряжением 380 вольт. Он легко выдерживает токи до 1000 ампер и обеспечивает достаточно надежную защиту цепи как в быту, так и на самых различных производственных, торговых и прочих предприятиях;
  • модульные выключатели, работающие со сравнительно небольшими токами и используемые в подавляющем своем большинстве в обычных городских квартирах и жилых домах.

Чтобы подробно описать устройство автоматического выключателя, мы выбрали именно последнюю разновидность оборудования, так как оно весьма распространена и знакома абсолютно всем.

Конструкция модульных автоматических выключателей

Все основные элементы устройства располагаются в корпусе, выполненном из материалов, не пропускающих электрический ток. На задней его части находится крепление, позволяющее установить выключатель на специальную DIN-рейку, а также объединить его с другими автоматами защиты, каждый из которых будет отслеживать работу своего участка электрической цепи.

Помимо винтовых клемм и контактов, предназначенных для подключения к системе электроснабжения, устройство состоит из таких элементов:

  • электромагнитный расцепитель, представляющий собой обычный соленоид с сердечником, оснащаемый пружиной. Данный компонент чутко реагирует на короткие замыкания и отключает автомат при быстром нарастании силы тока на защищаемом участке цепи;
  • тепловой расцепитель. Он призван обеспечивать защиту не только от коротких замыканий, но и от перегрузок. Биметаллическая пластина сильно изгибается под воздействием высоких температур и оказывает механическую нагрузку на весь механизм, благодаря чему автомат отключается;
  • дугогасительная камера, которая, как видно из названия, позволяет гасить электрическую дугу, возникающую из-за нарастания силы тока при замыкании;
  • специальное отверстие для отвода газов;
  • одна или несколько рукояток управления устройством, позволяющих отключать или включать автомат вручную.

Как работает автомат защиты

Подключение прогрузного выключателя к сети осуществляется через предусмотренные в конструкции клеммы и контакты. В обычном режиме устройство просто пропускает через себя ток и направляет его на защищаемый участок электрической цепи. При этом по специальным гибким проводникам он подается сперва на электромагнитный, а затем и на тепловой расцепитель для отслеживания параметров.

Читать еще:  Блок розеток автоматическими выключателями

Если сила тока внезапно начинает превышать номинальные показатели автомата защиты, температура теплового расцепителя заметно увеличивается. Из-за этого биметаллическая пластина прогибается и воздействует на механизм отключения, благодаря чему подача тока на определенный участок цепи прекращается. Точно таким же образом соленоид электромагнитного соленоида реагирует на короткое замыкание. Он приводит в действие пружину, которая выключает автомат. Благодаря мгновенному срабатыванию соленоидной катушки, обеспечивается защита электроприборов, а также проводки, которая даже не успевает нагреться из-за слишком высоких токов.

Как видите, схема и принцип действия автоматических выключателей являются весьма простыми. Несмотря на это, оборудование способно обеспечить надежную защиту либо всей цепи, либо отдельных ее участков, предотвратить такие опасные последствия короткого замыкания, как выход из строя дорогостоящей техники и электроники, возгорание, оплавление проводки и розеток.

Для чего нужны автоматические выключатели?

Автоматический выключатель (АВ) совсем не похож на обычный, который расположен в каждой комнате вашего уютного жилища для включения и выключения света. Его задача состоит немного в другом. Предназначен он для защиты электрических цепей от короткого замыкания, изменения напряжения, перегрузок и других нарушений режимов работы цепи, а также для ручного отключения и выключения линий и потребителей электроэнергии.

Автоматические выключатели по времени срабатывания подразделяются на быстродействующие, нормальные и селекторные.

В наше время, когда технический прогресс не стоит на месте, АВ из громоздкого, немного неудобного превратился в компактный (насколько это возможно) коммутационный аппарат.

Автоматы (как принято называть данное устройство) чаще всего устанавливаются на входе в дом или в квартиру. И стараются их разместить в специальных боксах (щитах), которые могут быть как металлическими, так и пластиковыми.

Существует достаточно много разновидностей АВ. Некоторые из них служат лишь в качестве выключателей цепи и для предохранения сети от перегрузки, а некоторые имеют дополнительные функции, например защиту от токов пониженной нагрузки.

Все АВ по времени срабатывания на недопустимое напряжение подразделяются на три вида:

  • селективные;
  • нормальные;
  • быстродействующие.

Время срабатывания нормального автомата колеблется от 0,02 до 0,1 с. В селективных АВ это такое же время. Быстродействующие АВ работают немного быстрее: у них эта величина составляет всего 0,005 с.

Пример автоматного ряда фирмы АВВ серии S230.

Все АВ заключены в пластиковый небьющийся корпус со специальным креплением на задней стороне. Устанавливать автомат на это крепление очень легко, достаточно вставить его на рейку в щите до щелчка. Снимать автомат столь же просто – потянув отверткой за специальное ушко. По своему техническому исполнению АВ бывают различного вида, от однополюсных до четырехполюсных, с различными модификациями.

Внутри автомата располагается так называемая начинка, то есть его главные предохранительные устройства – электромагнитный и тепловой расцепитель.

Основные требования к АВ

Во всех автоматах главная контактная система должна:

  1. Обеспечивать, не перегреваясь и не окисляясь, продолжительный режим работы при номинальной силе тока.
  2. Не повреждаясь, отключать цепь при токах КЗ.

Устройство АВ

Принцип работы

Схема устройства АВ.

Для защиты от короткого замыкания в АВ имеется электромагнитный расцепитель. Электрический ток протекает через катушку электромагнита. Если сила тока превышает установленное значение, электромагнит притягивает к себе контакт, который приводит в действие размыкающий механизм. Быстродействующие расцепители реагируют на ток большей силы при КЗ.

Для защиты от перегрузок предусмотрен термический расцепитель. Он представляет собой биметаллическую пластину, которая нагревается, когда по ней протекает ток. Если ток слишком велик, пластина перегревается и деформируется, тем самым размыкая электрическую цепь. Расцепители этого типа срабатывают не сразу, а с задержкой. Ток КЗ способен разрушить это устройство.

Различия АВ

Автоматы различают по степени чувствительности к срабатыванию отключения. В наиболее распространенных стандартных моделях чаще всего применяются АВ с пороговым значением, примерно равным 140% от номинального.

АВ различают также по количеству полюсов. Что это значит? В одном автомате может быть несколько независимых друг от друга электрических линий, которые соединены между собой общим механизмом отключения. Например, двухполюсные или трехполюсные автоматы (о чем выше уже упоминалось).

Читать еще:  Подключение одного выключателя от другого

У АВ есть различия и по другим не менее важным показателям. Они отличаются по пороговой силе тока, которую они пропускают через себя. Чтобы автомат мог сработать и в аварийной ситуации отключить электросеть, он должен быть настроен на определенный порог чувствительности. Такую настройку обычно производит изготовитель, и поэтому на автомате сразу пишут числовое значение этого порога.

Для бытовых нужд используют автоматы с показателями 3, 6, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125 и 160 А. Эти цифры означают суммарную мощность всех потребителей электрического тока, которые будут подключаться к цепи. Чувствительность автомата необходимо рассчитывать не только по суммарной мощности предполагаемых энергопотребителей, но и проводке, и электромонтажным изделиям – выключателям и розеткам. Ниже приведена таблица типов автоматов.

Таблица типов автоматов.

Диапазоны токов мгновенного расцепления автоматов разных типов

Здесь приведен ряд графиков, которые вам будут интересны (буквы В, С, D обозначают области токов мгновенного расцепления).

График 1. С областями токов мгновенного расцепления.

Тип В – свыше 3 Iном до 5 Iном включительно.

Тип С – свыше 5 Iном до 10 Iном включительно.

Тип D – свыше 10 Iном до 20 Iном включительно.

У отдельных производителей существуют дополнительные кривые отключения:

Тип А – свыше 2 Iном до 3 Iном включительно.

Тип К – свыше 8 Iном до 14 Iном включительно.

Тип Z – свыше 2 Iном до 4 Iном включительно.

Под номинальным током (I ном) понимается установленный изготовителем ток, который автомат способен проводить в продолжительном режиме при контрольной температуре 30°С.

Выбор типа АВ

График 2. На высшей и низшей ступени расположены автоматы.

При выборе автомата исходят из того, что его номинальное напряжение должно быть выше или равно номинальному напряжению сети. Определяют (при помощи математических расчетов) максимальную силу тока КЗ в зоне защиты, а предельно допустимую силу тока АВ выбирают больше этой величины.

Номинальная сила тока расцепителя должна быть несколько больше значения силы тока длительной максимальной нагрузки, иначе автомат будет отключать цепь не только при отключении силы тока от своего заданного значения, но и при нормальном режиме работы (если сказать по-простому, будет срабатывать от каждого вашего чиха).

Также необходимо обеспечить избирательность (селективность) действия автомата. Он должен отключать защищаемый объект раньше, чем другие автоматы защиты, расположенные ближе к источнику питания. Защиту считают избирательной, если характеристики срабатывания аппаратов защиты высшей и низшей ступени сети с учетом зон разброса характеристик не пересекаются. Ниже приведен график, где на высшей и низшей ступени расположены автоматы.

Как вы видите по графику, в данном случае применяют на высшей ступени (цифра 1) сети АВ с повышенным регулируемым временем срабатывания (пунктирная кривая) или на низшей ступени сети токоограничивающий АВ (пунктирная кривая).

Покупка АВ

Несколько советов, как приобрести АВ в магазине грамотно:

  1. Покупайте АВ в специализированных магазинах, а не на рынках (помните, что скупость здесь неуместна).
  2. Перед покупкой попросите продавца включить автомат, и пусть он замкнет верхний и нижний контакты автомата щупами от тестера. При этом тестер должен быть включен на звуковой сигнал. Если вы услышали звук, значит, автомат рабочий. Нужно это для того, чтобы случайно не купить бракованный автомат.
  3. Обратите особое внимание, чтобы на корпусе не было никаких трещин и сколов.
  4. На АВ должен быть знак Ростеста.
  5. Обязательно должна быть маркировка, и она должна быть расположена ровно, так как в заводских условиях маркировку наносит машина.
  6. Многие производители в настоящее время выпускают АВ с возможностью подключения дополнительных контактов и с возможностью подключения фазных гребенок сверху.
  7. Обязательно должно быть указано номинальное напряжение в вольтах.
  8. Должна быть указана максимальная размыкающая способность в амперах.
  9. Должен быть указан класс избирательности.
  10. Если вы покупаете продукцию немецкого производства или продукцию, сделанную по немецкой лицензии, обратите внимание на знаки, которые должны быть указаны на АВ. В статье приведены обозначения, которые вам могут встретиться.

В заключение – ряд полезных таблиц.

Таблица 1. Двухжильный, проложенный в коробе медный кабель

Таблица 2. Двухжильный, проложенный в коробе медный провод

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector