Автоматический выключатель, или, говоря проще, автомат - это электротехническое устройство, знакомое практически всем. Все знают, что автомат отключает сеть при возникновении в ней каких-то проблем. Если не мудрить, то эти проблемы - слишком большой электрический ток. Чрезмерный электрический ток опасен выходом всех проводников и бытовой электротехники из строя, возможным перегревом, возгоранием и, соответственно, пожаром. Поэтому защита от высоких токов - это классика электрических схем, и существовала она еще на заре электрификации.
У любого аппарата максимально-токовой защиты есть две важных задачи:
1) вовремя и безошибочно распознать слишком высокий ток;
2) разорвать цепь до того, как этот ток сможет нанести какие-либо повреждения.
При этом высокие токи можно поделить на две категории:
1) большие токи, вызванные перегрузкой сети (например, включением большого количества бытовых электроприборов, или неисправностью некоторых из них);
2) , когда нулевой и фазный проводник напрямую замыкаются между собой, минуя нагрузку.
Кому-то, может быть, это покажется странным, но именно со сверхтоками короткого замыкания все обстоит предельно просто. Современные электромагнитные расцепители без труда и совершенно безошибочно определяют КЗ и отключают нагрузку за доли секунды, не допуская даже малейшего повреждения проводников и аппаратуры.
С токами перегрузки все сложнее. Такой ток ненамного отличается от номинального, в течение какого-то времени он может протекать по цепи совершенно без последствий. Поэтому нет необходимости отключать такой ток мгновенно, тем более что он мог и возникнуть очень кратковременно. Ситуация отягощается тем, что каждая сеть имеет свой предельный ток перегрузки. И даже не один.
Устройство автоматического выключателя
Есть целый ряд токов, для каждого из которых теоретически можно определить свое максимальное время отключения сети, составляющее от нескольких секунд до десятков минут. Но и ложные срабатывания тоже необходимо исключить: если ток для сети безвреден, то отключение не должно происходить ни через минуту, ни через час - вообще никогда.
Получается, что уставку срабатывания защиты от перегрузок необходимо регулировать под конкретную нагрузку, изменять ее диапазоны . И, разумеется, перед установкой аппарата защиты от перегрузок его необходимо прогружать и проверять.
Итак, в современных «автоматах» есть три вида расцепителей: механический - для ручного включения и выключения, электромагнитный (соленоидный) - для отключения токов короткого замыкания, ну и самый сложный - тепловой для защиты от перегрузок. Именно характеристика теплового и электромагнитного расцепителей и является характеристикой автоматического выключателя , которая обозначается латинской буквой на корпусе перед числом, обозначающим токовый номинал аппарата.
Эта характеристика означает:
а) диапазон срабатывания защиты от перегрузок, обусловленный параметрами встроенной биметаллической пластины, изгибающейся и разрывающей цепь при протекающем через нее большом электрическом токе. Точная настройка достигается за счет регулировочного винта, поджимающего эту самую пластину;
б) диапазон срабатывания максимально-токовой защиты, обусловленный параметрами встроенного соленоида.
Ниже перечислим характеристики модульных автоматических выключателей , расскажем о том, чем они отличаются друг от друга и для чего предназначены автоматы, имеющие их. Все характеристики представляют собой зависимости между током нагрузки и временем отключения на этом токе.
1) Характеристика MA - отсутствие теплового расцепителя. На самом деле, он действительно не всегда бывает нужен. Например, защиту электродвигателей часто осуществляют при помощи максимально-токовых реле, а автомат в подобном случае нужен лишь для защиты от токов короткого замыкания.
2) Характеристика А. Тепловой расцепитель автомата этой характеристики может сработать уже при токе, составляющем 1,3 от номинального. При этом время отключения составит около часа. При токе, превышающем номинальный в два раза, в действие может вступить электромагнитный расцепитель, срабатывающий примерно за 0,05 секунды. Но если при двукратном превышении тока соленоид еще не сработает, то тепловой расцепитель по-прежнему остается «в игре», отключая нагрузку примерно через 20-30 секунд. При токе, превышающем номинальный в три раза, гарантированно срабатывает электромагнитный расцепитель за сотые доли секунды.
Автоматические выключатели характеристики А устанавливаются в тех цепях, где кратковременные перегрузки не могут возникнуть в нормальном рабочем режиме. Примером могут служить цепи, содержащие устройства с полупроводниковыми элементами, способными выйти из строя при небольшом превышении тока.
3) Характеристика В. Характеристика этих автоматов отличается от характеристики А тем, что электромагнитный расцепитель может сработать только при токе, превышающем номинальный не в два, а в три и более раз. Время срабатывания соленоида составляет всего 0,015 секунды. Тепловой расцепитель при трехкратной перегрузке автомата В сработает через 4-5 секунд. Гарантированное срабатывание автомата происходит при пятикратной перегрузке для переменного тока и при нагрузке, превышающей номинальную в 7,5 раз в цепях постоянного тока.
Автоматические выключатели характеристики В применяются в осветительных сетях, а также прочих сетях, в которых пусковое повышение тока либо невелико, либо отсутствует вовсе.
4) Характеристика С. Это самая известная характеристика для большинства электриков. Автоматы С отличаются еще большей перегрузочной способностью по сравнению с автоматами В и А. Так, минимальный ток срабатывания электромагнитного расцепителя автомата характеристики С составляет пятикратный номинальный ток. При этом же токе тепловой расцепитель срабатывает через 1,5 секунд, а гарантированное срабатывание электромагнитного расцепителя наступает при десятикратной перегрузке для переменного тока и при 15-тикратной перегрузке для цепей тока постоянного.
Характеристики автоматических выключателей B, C и D
5) Характеристика D - отличается очень большой перегрузочной способностью. Минимальный ток срабатывания электромагнитного соленоида этого автомата составляет десять номинальных токов, а тепловой расцепитель при этом может сработать за 0,4 секунды. Гарантированное срабатывание обеспечено при двадцатикратной перегрузке по току.
Автоматические выключатели характеристики D предназначены, прежде всего, для подключения электродвигателей, имеющих большие пусковые токи.
6) Характеристика K отличается большим разбросом между максимальным током срабатывания соленоида в цепях переменного и постоянного тока. Минимальный ток перегрузки, при котором может сработать электромагнитный расцепитель, для этих автоматов составляет восемь номинальных токов, а гарантированный ток срабатывания той же защиты составляет 12 номинальных токов в цепи переменного тока и 18 номинальных токов в цепи постоянного тока. Время срабатывания электромагнитного расцепителя составляет до 0,02 секунды. Тепловой расцепитель автомата К может сработать при токе, превышающем номинальный всего в 1,05 раз.
Из-за таких особенностей характеристики K эти автоматы применяют для подключения чисто индуктивной нагрузки.
7) Характеристика Z также имеет различия в токах гарантированного срабатывания электромагнитного расцепителя в цепях переменного и постоянного тока. Минимальный возможный ток срабатывания соленоида для этих автоматов составляет два номинальных, а гарантированный ток срабатывания электромагнитного расцепителя составляет три номинальных тока для цепей переменного тока и 4,5 номинальных тока для цепи постоянного тока. Тепловой расцепитель автоматов Z, как и у автоматов K, может срабатывать при токе в 1,05 от номинального.
Применяются автоматы Z только для подключения электронных устройств.
Александр Молоков
Электричество очень полезное и вместе с тем опасное изобретение. Помимо прямого воздействия тока на человека, существует еще и большая вероятность возгорания при несоблюдении подключения электропроводки. Объясняется это тем, что электрический ток, проходя через проводник, нагревает его, и особенно высокие температуры возникают в местах с плохим контактом или же при коротком замыкании. Для предотвращения таких ситуаций применяются автоматы.
Что такое
Это специально сконструированные аппараты, основная задача которых — защита проводки от оплавления. В целом автоматы не спасут от поражения электрическим током и не защитят технику. Они созданы для предотвращения перегрева.
Методика их работы основана на размыкании электрической цепи в нескольких случаях:
- короткое замыкание;
- превышение силы тока, текущей по проводнику для этого не предназначенного.
Как правило, автомат устанавливается на вводе, то есть защищает следующий за ним участок цепи. Так как для разведения к различным типам устройств применяется разная проводка, то, значит, и приборы защиты должны уметь срабатывать при разных токах.
С виду может показаться, что достаточно установить просто самый мощный автомат и нет проблем. Однако, это не так. Ток большой силы, на который не сработал может перегреть проводку и, как следствие, стать причиной пожара.
Установка автоматов малой мощности будет каждый раз разрывать цепь, как только к сети будут подключены два или более мощных потребителя.
Из чего состоит автомат?
Обычный автомат состоит из следующих элементов:
- Ручка взвода. С помощью неё можно произвести включение автомата после его срабатывания или же отключить, чтобы обесточить цепь.
- Механизм включения.
- Контакты. Обеспечивают соединение и разрыв цепи.
- Клеммы. Подключаются к защищаемой сети.
- Механизм, срабатывающий по условию. Например, биметаллическая тепловая пластина.
- Во многих моделях может присутствовать регулировочный винт, для корректировки номинального значения силы тока.
- Дугогасительный механизм. Присутствует на каждом из полюсов прибора. Представляет собой небольшую камеру, в которой размещены омедненные пластины. На них дуга гасится и сходит на нет.
В зависимости от производителя, модели и назначения, автоматы могут оснащаться дополнительными механизмами и устройствами.
Устройство механизма отключения
В автоматах имеется элемент, производящий разрыв электрической цепи при критических значениях тока. Их принцип работы может быть основан на разных технологиях:
- Электромагнитные приборы. Отличаются большой скоростью реакции на короткое замыкание. При действии токов недопустимой величины срабатывает катушка с сердечником, который, в свою очередь, отключает цепь.
- Тепловые. Основной элемент такого механизма — биметаллическая пластина, которая начинает деформироваться под нагрузкой токов большой силы. Выгибаясь, оказывает физическое воздействие на элемент, разрывающий цепь. Примерно по такой же схеме работает электрический чайник, который способен отключаться сам при закипании воды в нем.
- Существуют также и полупроводниковые системы размыкания цепи. Но в бытовых сетях используются они крайне редко.
по значениям тока
Различаются приборы по характеру срабатывания на излишне высокое значение тока. Существуют 3 наиболее популярных типа автоматов — B, C, D. Каждая литера означает коэффициент чувствительности прибора. Например, автомат типа D имеет значение от 10 до 20 xln. Как это понимать? Очень просто — чтобы понять диапазон, при котором способен сработать автомат, нужно умножить цифру рядом с литерой на значение. То есть прибор с маркировкой D30 будет отключаться при 30*10...30*20 или от 300 А до 600 А. Но такие автоматы используются в основном в местах с потребителями, которые имеют большие пусковые токи, например, электродвигатели.
Автомат типа B имеет значение от 3 до 5 xln. Стало быть, маркировка B16 означает срабатывание при токах от 48 до 80А.
Но самый распространённый тип автоматов — С. Используется практически в каждом доме. Его характеристики — от 5 до 10 xln.
Условные обозначения
Разные типы автоматов маркируются по-своему для быстрой идентификации и выбора нужного для конкретной цепи или её участка. Как правило, все производители придерживаются одного механизма, который позволяет унифицировать изделия под многие отрасли и регионы. Разберём подробнее нанесённые на автомат знаки и цифры:
- Бренд. Обычно в верхней части автомата ставится логотип производителя. Практически все они стилизованы определенным образом и имеют свой фирменный цвет, поэтому выбрать изделие своей любимой компании будет несложно.
- Окошко индикатора. Показывает текущее состояние контактов. Если возникла неисправность в автомате, то по нему можно определить есть ли напряжение в сети.
- Тип автомата. Как уже описывалось выше, означает характеристику отключения при токах, значительно превышающих номинальный. Чаще в быту используются C и чуть реже B. Отличия типов электрических автоматов B и C не так существенны;
- Номинальный ток. Показывает значение силы тока, который может выдержать длительную нагрузку.
- Номинальное напряжение. Очень часто данный показатель имеет два значения, написанных через «слэш». Первый — для однофазной сети, второй — для трехфазной. Как правило, в России используется напряжение в 220 В.
- Предельный ток выключения. Означает максимально допустимый ток короткого замыкания, при котором автомат отключится без выхода из строя.
- Класс токоограничения. Выражается в одной цифре или же отсутствует совсем. В последнем случае принято считать номер класса 1. Данная характеристика означает время, на которое ограничивается ток короткого замыкания.
- Схема. На автомате можно встретить даже схему подключения контактов с их обозначениями. Находится она практически всегда в верхней правой части.
Таким образом, взглянув на фронтальную часть автомата, можно сразу установить, к какому типа тока он предназначен и на что способен.
Какой выбрать?
При выборе защитного прибора все же одной из главных характеристик считается именно номинальный ток. Для этого нужно определить, какую силу тока требует совокупность всех устройств потребителей в доме.
А так как электричество течёт по проводам, то от его сечения зависит необходимая для нагревания сила тока.
Наличие полюсов также играет немаловажную роль. Чаще всего применяется такая практика:
- Один полюс. Цепи с приборами освещения и розетками, к которым будут подключаться простые приборы.
- Два полюса. Применяется для защиты проводки, проведённой к электроплитам, стиральным машинкам, отопительным приборам, водонагревателям. Также может устанавливаться в качестве защиты между щитом и помещением.
- Три полюса. Используется преимущественно в трехфазных цепях. Это актуально для промышленных или же околопромышленных помещений. Небольшие мастерские, производства и им подобные.
Тактика установки автоматов происходит от большего к меньшему. То есть сначала монтируется, например, двухполюсной, затем однополюсной. Далее идут устройства с мощностью, уменьшающейся на каждом шаге.
- При выборе стоит ориентироваться не на электроприборы, а на проводку, так как именно её будут защищать автоматические выключатели. Если она старая, то рекомендуется заменить её, чтобы можно было использовать наиболее оптимальный вариант автомата.
- Для таких помещений, как гараж, или на время проведения ремонтных работ стоит выбрать автомат с номинальным током побольше, так как различные станки или сварочные аппараты имеют довольно большие показатели силы тока.
- Имеет смысл комплектовать весь набор защитных механизмов от одного и того же производителя. Это поможет избежать несоответствия номинальных токов между приборами.
- Приобретать автоматы лучше в специализированных магазинах. Так можно избежать покупки некачественной подделки, которая может привести к плачевным последствиям.
Заключение
Какой бы простой ни казалась разводка цепи по помещению, всегда нужно помнить о безопасности. Использование автоматов в значительной степени помогает избежать перегрева и, как следствие, её возгорания.
Автоматический выключатель представляет собой электротехническое устройство, основным назначением которого является совершение переключение своего рабочего состояния при возникновении определённой ситуации. Автоматы электрические совмещают в себе два устройства, это обычный выключатель и магнитный (или тепловой) расцепитель, задачей которого является своевременный разрыв электрической цепи в случае превышения порогового значения силы тока. Автоматические выключатели, как и все электрические устройства , также имеют различные разновидности, что их разделяет на определённые типы. Давайте ознакомимся с основными классификациями автоматических выключателей .
1» Классификация автоматов по количеству полюсов:
А) однополюсные автоматы
б) однополюсные автоматы с нейтралью
в) двухполюсные автоматы
г) трехполюсные автоматы
д) трехполюсные автоматы с нейтралью
е) четырехполюсные автоматы
2» Классификация автоматов по типу расцепителей.
В конструкцию различных видов автоматических выключателей, обычно, входят 2 основных типа расцепителей (размыкателей) - электромагнитный и тепловые. Магнитные служат для электрической защиты от короткого замыкания, а тепловые размыкатели предназначены в основном для защиты электрических цепей по определённому току перегрузки.
3» Классификация автоматов по току расцепления: В, С, D, (A, K, Z)
ГОСТ Р 50345-99, по току мгновенного расцепления автоматы разделяются на такие типы:
А) тип «B» - свыше 3 In до 5 In включительно (In - это номинальный ток)
б) тип «C» - свыше 5 In до 10 In включительно
В) тип «D» - свыше 10 In до 20 In включительно
Производителей автоматов в Европе имеют несколько иную классификацию. К примеру, у них имеется дополнительный тип «A» (свыше 2 In до 3 In). У некоторых производителей автоматических выключателей также существуют дополнительные кривые выключения (у АВВ автоматы с кривыми K и Z).
4» Классификация автоматов по роду тока в цепи: постоянного, переменного, обоих.
Номинальные электрические токи для основных цепей расцепителя подбирают из: 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300 А. Также дополнительно выпускаться автоматы на номинальные токи основных электроцепей автоматов: 1500; 3000; 3200 А.
5» Классификация по наличию токоограничения:
а) токоограничивающие
б) нетокоограничивающие
6» Классификация автоматов по видам расцепителей:
А) с максимальным расцепителем тока
б) с независимым расцепителем
в) с минимальным либо нулевым расцепителем напряжения
7» Классификация автоматов по характеристике выдержки времени:
А) без выдержки времени
б) с выдержкой времени, независимой от тока
в) с выдержкой времени, обратно зависимой от тока
г) с сочетанием указанных характеристик
8» Классификация по наличию свободных контактов: с контактами и без контактов.
9» Классификация автоматов по способу подсоединения внешних проводов:
А) с задним присоединением
б) с передним присоединением
в) с комбинированным присоединением
г) с универсальным присоединением (и передним и задним).
10» Классификация по виду привода:
с ручным, с двигательным и с пружинным.
P.S. У всего есть свои разновидности. Ведь если бы существовала только одна единвещь в своём единственном экземпляре, это было бы как минимум просто скучно и слишком ограниченно! Тем многообразие и хорошо, что в нём можно выбрать именно то, что максимум соответствует своим потребностям.
В любом автоматическом выключателе есть важная составная часть устройства: расцепитель, который служит для размыкания или замыкания коммутационного устройства. По сути расцепитель размыкает контакты автомата при появлении сверхтоков, снижении напряжения. ГОСТ Р 50030.1 (5) определяет понятие расцепителя, как «Устройство, механически связанное с контактным коммутационным аппаратом, которое освобождает удерживающие приспособления и тем самым допускает размыкание или замыкание коммутационного аппарата». Стандарт МЭК 61992‑1 (6) дополняет данное определение расцепителя автоматического выключателя - расцепитель может состоять из механических, электронных или электромагнитных компонентов; относится к любому устройству с механическим действием , которые применяется для расцепляющего оперирования в случае, когда во входной цепи встречаются определенные условия; в автомате может быть несколько расцепителей.
Виды расцепителей
В бытовых автоматических выключателях чаще всего встречаются следующие виды расцепителей: тепловой, электронный и электромагнитный. Они быстро распознают критическую ситуацию (появление сверхтоков, перегрузки и перепады напряжения) и размыкают контакты автоматического выключателя, предотвращая порчу электрического оборудования и защищая проводку. Помимо этих видов, существуют еще и расцепители нулевого напряжения, минимального напряжения, независимые, полупроводниковые, механические.
Сверхтоки - увеличение силы тока в электрической сети , превышающей номинальный ток автомата. Это токи перегрузки, замыкания.
Ток перегрузки - сверхток в функциональной сети.
Ток короткого замыкания - сверхток, появляющийся в результате замыкания двух составляющих сети при крайне низком сопротивлении между этими элементами.
Тепловой расцепитель
Тепловой расцепитель размыкает контакты автоматического выключателя при небольших превышениях номинального тока, отличается увеличенным временем срабатывания. При кратковременных превышениях токовой нагрузки он не срабатывает, это удобно в сетях, где часты именно кратковременные превышения номинального тока автомата.
Тепловой расцепитель является биметаллической пластиной, один конец которой расположен рядом со спусковым механизмом расцепления. В случае увеличения силы тока пластина начинает изгибаться и приближаться к спусковому механизму, касается планки, а та, в свою очередь, размыкает контакты автоматического выключатели. Принцип работы построен на физических свойствах металла, расширяющегося при нагревании, поэтому такой расцепитель и называется тепловым.
К достоинствам теплового расцепителя можно отнести отсутствие трущихся друг о друга поверхностей, устойчивость к вибрациям, низкая стоимость в силу простой конструкции. Но нужно обратить внимание и на недостатки - работа теплового расцепителя сильно зависит от температуры окружающей среды , их следует размещать в местах со стабильным температурным режимом вдали от источников тепла, в противном случае возможны многочисленные ложные срабатывания.
Электронный расцепитель
В состав электронного расцепителя входят измерительные устройства (датчики тока), блок управления и исполнительный электромагнит. Электронные расцепители предназначены для подачи команды на автоматическое отключения автомата с заданной программой при возникновении в электрической цепи сверхтоков перегрузки или замыкания. При превышении силы тока через автомат в блоке электронного расцепителя начинается отсчет времени срабатывания в соответствии с время-токовой характеристикой. Если за время срабатывания ток снизится до величины, ниже пороговой, то автоматического срабатывания не произойдет.
К плюсам электронных расцепителей относятся: широкий выбор настроек, четкое следование прибора заданной программе, наличие индикаторов. Основной недостаток - довольно высокая стоимость , а также чувствительность расцепителя к воздействию электромагнитного излучения.
Электромагнитный расцепитель
Электромагнитный расцепитель (отсечка) срабатывает мгновенно, не допуская ни малейшей вероятности повреждения составных частей электроцепи. Это соленоид с подвижным сердечником, который воздействует на механизм расцепления. В процессе протекания тока по обмотке соленоида, в случае превышения токовой нагрузки, происходит втягивание сердечника под воздействием электромагнитного поля.
Электромагнитный расцепитель срабатывает при превышении тока короткого замыкания. Он обладает достаточной прочностью, устойчив к вибрации, однако создает магнитное поле.
Ток расцепителя автоматического выключателя
Ток расцепителя автоматического выключателя имеет конкретное значение (номинал), означающий величину тока, при котором автомат разомкнет цепь. Ток в тепловом расцепителе всегда равен или меньше номинального тока автоматического выключателя. При любом превышении токовой нагрузки на расцепитель будет происходить отключения автомата. При этом время, через которое произойдет размыкание контактов, зависит от времени протекания тока превышенной нагрузки. Время отключения теплового расцепителя можно рассчитать, используя время-токовые характеристики.
Ток электромагнитного расцепителя отключает автомат мгновенно при превышении номинального тока автоматического выключателя, чаще всего это происходит при коротком замыкании. Перед КЗ в сети очень быстро нарастает величина тока, которую учитывает устройство электромагнитного расцепителя, в результате происходит очень быстрое воздействие на механизм расцепления. Скорость срабатывания в этом случае составляет доли секунды.
Они могут снабжаться следующими встроенными в них расцепителями:
Электромагнитным или электронным расцепителем максимального тока мгновенного или замедленного действия с практически независимой от тока выдержкой времени;
Электротермическим или электронным инерционным расцепителем максимального тока с зависимой от тока выдержкой времени;
Расцепителем тока утечки;
Асцепителем минимального напряжения;
Расцепителем обратного тока или обратной мощности;
Независимый расцепитель (дистанционное отключение выключателя).
Первые два типа устанавливаются во всех трех полюсах, остальные - по одному на выключатель. Токи уставки, а также выдержки времени токовых расцепителей могут быть регулируемыми. В одном выключателе могут применять один или несколько типов токовых расцепителей и дополнительно к ним расцепитель минимального напряжения, независимый расцепитель и электромагнит включения.
По времени срабатывания электромагнитные и аналогичные им электронные расцепители имеют четыре разновидности:
Расцепители, обеспечивающие срабатывание АВ за время намного меньше 0,01с, и отключение тока КЗ раньше, чем он достигнет своего ударного значения. Такие АВ называют токоогораничивающие.
Расцепители, обеспечивающие отключение тока КЗ при первом прохождении тока черехз нулевое значение tc=0,01с.
Нерегулируемые расцепители, время срабатывания которых превышает 0,01с;
Расцепители м регулируемой выдержкой времени (0,1-0,7с), позволяющие добиться замедленной работы относительно других АВ той же сети, называют селективными.
Расцепители тока утечки применяют для быстрого отключения участков сети, в которых из-за нарушения изоляции или прикосновения людей к проводникам возник ток утечки на землю. При этом ток уставки расцепителя выбирают в пределах от 10 до30 мА, а время зависимости от напяжения в пределах от 10 до100мс. Эту защиту в наст время считают более эффективной от защиты людей от поражения электрическим током.
Расцепители минимального напряжения применяют в целях отключения источников питания при прекращении ими питании сети (еред АВР)_, а также в целях отключения электроприемников, самозапуск которых при автоматическом восстановлении напряжения нежелателен. Напряжение сраьатывания расцепителя выбирают в пределах от 0,8 до0,9 Uном, время срабатывания – в соответствии с требованиями систем автоматического восстановления питания сети.
Независимые расцепители примеяют для местного дистанционного и автоматического отключения АВ при срабатывании внешних защитных устройств.
Расцепители обратного тока или обратной мощности применяют для защиты генереаторов, работающих на электрическую систему от выпадения синхронихма.
17. Максимальная токовая направленная защита (принцип действия, принципиальная электрическая схема, расчет выдержек времени).
Направленные токовые защиты линии МТНЗ
T 1 > t → 2 > t 3
I p = I` кз I p = I` кз
U p = U в U p = U в
φ p = 180 - φ а φ p = φ а t 4 > t ← 3 > t 2
I p = I`` кз I p = I` кз
U p = U в U p = U в
φ p = φ а φ p = 180 - φ а
В выключателях Q1 - Q3 стоят МТЗ направленного действия. Она отличается от обычной МТЗ тем, что вводится дополнительный орган, определяющий направление мощности КЗ - реле направления мощности, который реагирует на фазу тока КЗ относительно напряжения на шинах подстанции в месте установки комплекта защиты, то «-» знак мощности и реле направления мощности блокирует комплект защиты. Если направление мощности КЗ от шин к линии, то это «+» знак мощности КЗ и реле направления мощности, закрывая свои контакт, разрешает комплекту МТНЗ действовать.
В результате действия направленной защиты 2 и 3 комплект не нужно согласовывать, т.к. они развязаны с помощью направленного действия реле.Эта страница нарушает авторские права
Для того чтобы вся техника в доме или на производстве была защищена от перепадов напряжения электрического тока нужно установить специальные автоматические выключатели. Они смогут зафиксировать скачок и быстро на него среагировать, отключив всю систему от подачи электричества. Человек самостоятельно сделать этого не сможет, а вот автомат определенного типа справить за несколько секунд.
Типы автоматов
Чувствительность аппарата
Перед тем как ознакомится с видами автоматов нужно узнать с какой чувствительностью приборы подойдут для домашнего использования , а какие будут неуместны. Такой показатель будет указывать на то, насколько быстро будет реагировать прибор на скачок напряжения. Он имеет несколько маркировок:
Классификация автоматов
Выделяют различные виды автоматов по отношению к типу тока, номинальному напряжению или показателю тока и другим техническим характеристикам . Поэтому нужно конкретно разбираться по каждому пункту отдельно.
Тип тока
По отношению к этой характеристике автоматы разделяют на:
- Для работы в сети переменного тока ;
- Для работы в сети постоянного тока ;
- Универсальные модели.
Тут все ясно и дополнительных пояснений не нужно.
По показателю номинального тока
От значения данной характеристики будет зависеть в сети с каким максимальным значением может работать автоматический выключатель. Есть приборы, которые способны работать от 1 А до 100 А и больше. Минимальное значение, с которым можно найти в продаже автоматы составляет 0,5 А.
Показатель номинального напряжения
Данная характеристика указывает с каким напряжением может работать данный вид автоматических выключателей. Одни могут работать в сети с напряжением 220 или 380 Вольт - это самые распространенные варианты для бытового применения . Но есть автоматы, которые будут прекрасно справляться и с более высокими показателями.
По способности ограничить приток электричества
По данной характеристике выделяют:
Другие характеристики
Количество полюсов может быть от одного до четырех. Соответственно их называют однополюсные, двухполюсные и так далее.
Автоматы по количеству полюсов
По строению различают:
По скорости сбрасывания производят быстродействующие, нормальные и селективные приборы. В них может быть установлена функция выдержки времени, которая может обратно зависеть от тока или не зависеть от него. Выдержку времени могут и не устанавливать.
Есть у автоматов и привод, который может быть ручной, подключаться к двигателю или пружине. Рознятся выключатели и наличию свободных контактов, и способу подключения проводников.
Важной характеристикой будет защита от воздействия окружающей среды. Тут можно выделить:
- IP-защиту;
- От механического воздействия;
- Ток проводимость материала.
Все характеристики могут сочетаться в различных комбинациях . Все зависит от модели и производителя.
Типы выключателей
Автомат внутри содержит расцепитель, который с помощью рычага, защелки, пружины или коромысла способен мгновенно отключить сеть от подачи электричества. Типы автоматических выключателей и различают по типу расцепителя. Бывают:
Автоматические выключатели гораздо выгоднее плавких предохранителей . Это потому что после остывания автомат уже можно включать, и он будет работать как надо, если причина перегрузки устранена. Плавки предохранитель нужно заменить. Его может не оказаться под рукой и замена может занять много времени.
Привет, друзья. Тема поста – типы и виды автоматических выключателей (автоматов, АВ). Также хочу итоги турнира по разгадыванию кроссвордов.
Виды автоматов:
Можно разделить на выключатели переменного тока, постоянного тока и универсальные, работающие при любом токе.
Конструкция - бывают воздушные, модульные, в литом корпусе.
Показатель номинального тока. Минимальный ток срабатывания модульного автомата составляет 0,5 Ампер, например. Скоро напишу о том, как правильно выбрать номинальный ток для автоматического выключателя, подписывайтесь на новости блога, чтобы не пропустить.
Номинальное напряжение, еще одно различие. В большинстве случаев АВ работают в сетях с напряжением 220 или 380 Вольт.
Бывают токоограничивающие и нетокоограничивающие.
Все модели выключателей классифицируются по количеству полюсов. Делятся на однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные автоматы.
Виды расцепителей - максимальный расцепитель тока, независимый расцепитель, минимальный или нулевой расцепитель напряжения.
Скорость срабатывания автоматических выключателей. Выделяют быстродействующие, нормальные и селективные автоматы. Бывают с выдержкой времени, без нее, независимой или обратно зависимой от тока выдержкой времени срабатывания. Характеристики могут сочетаться.
Отличаются по степени защиты от окружающей среды - IP, механических воздействий , токопроводимости материала. По виду привода - ручной, двигатель, пружина.
По наличию свободных контактов и способу присоединения проводников.
Типы автоматов:
Что означает тип АВ?
Автоматические выключатели содержат внутри себя два вида размыкателей – тепловой и магнитный.
Магнитный быстродействующий размыкатель предназначен для защиты при коротком замыкании. Срабатывание размыкателя может происходить за время от 0,005 до нескольких секунд.
Тепловой размыкатель значительно медленнее, предназначен для защиты от перегрузки. Работает с помощью биметаллической пластины, нагревающейся при перегрузке цепи. Время срабатывания от нескольких секунд до минут.
Совместная характеристика срабатывания зависит от вида подключаемой нагрузки.
Существует несколько типов отключения АВ. Их еще называют - типы время-токовых характеристик отключения.
A, B, C, D, K, Z.
A – применяется для размыкания цепей с большой длинной электропроводки, служит хорошей защитой для полупроводниковых устройств. Срабатывают при 2-3 номинальных токах.
B – для осветительной сети общего назначения . Срабатывают при 3-5 номинальных токах.
C – осветительные цепи, электроустановки с умеренными пусковыми токами. Это могут быть двигатели, трансформаторы. Перегрузочная способность магнитного размыкателя выше, чем у выключателей типа B. Срабатывают при 5-10 номинальных токах.
D – применяются в цепях с активно-индуктивной нагрузкой. Для электродвигателей с большими пусковыми токами, например. При 10-20 номинальных токах.
K – индуктивные нагрузки.
Z – для электронных устройств.
Данные о срабатывании выключателей типов K, Z лучше смотреть в таблицах конкретно по каждому производителю.
Вроде все, если есть, что дополнить, оставь комментарий .
Наверняка многие из нас задумывались, почему автоматические выключатели так оперативно вытеснили из электросхем устаревшие плавкие предохранители? Активность их внедрения обоснована рядом весьма убедительных аргументов, среди которых возможность купить этот вид защиты, идеально соответствующий время-токовым данным конкретных видов электрооборудования.
Сомневаетесь, какой именно автомат вам нужен и не знаете, как правильно его выбрать? Мы поможем найти верное решение – в статье рассмотрена классификация этих устройств. А также важные характеристики, на которые следует обратить пристальное внимание при выборе автоматического выключателя.
Чтобы вам было проще разобраться с автоматами, материал статьи дополнен наглядными фото и полезными видеорекомендациями от специалистов.
Автомат практически моментально отключает вверенную ему линию, что исключает повреждение проводки и питающейся от сети техники. После выполненного отключения ветку можно сразу же вновь запустить, не производя замену предохранительного прибора.
Если вы обладаете знаниями или опытом выполнения электромонтажных работ, пожалуйста, поделитесь им с нашими читателями. Оставляйте ваши комментарии о выборе автоматического выключателя и нюансах его установки в комментариях ниже.
Определение и виды расцепителей, их преимущества и недостатки; примеры автоматических выключателей с тепловым, электромагнитным, полупроводниковым и электронным расцепляющим устройством; процессы протекающие при сверхтоках
Определение расцепителя
Расцепители разделим на две условные группы:
- основные расцепители для защиты цепей;
- вспомогательные расцепители для расширения функциональности.
Основным расцепителем (первая группа), применительно к автоматическому выключателю , называется устройство способное распознавать критическую ситуацию (появление сверхтока) и заблаговременно пресекать её развитие (вызывать расхождение главных контактов).
Вспомогательные расцепители - дополнительные устройства (ими не комплектуют базовые исполнения автоматов, а снабжают лишь заказные специальные исполнения):
- независимый расцепитель (дистанционное отключение автоматического выключателя по сигналу из вспомогательной цепи);
- расцепитель минимального напряжения (отключает автомат при падении напряжения ниже допустимого);
- расцепитель нулевого напряжения (вызывает расцепление контактов при существенном падении напряжения).
Определения терминов
Под сверхтоком понимают силу тока превышающую номинальный (рабочий) ток. Под это определение попадает ток короткого замыкания и ток перегрузки.
Ток перегрузки
- сверхток, действующий в функциональной сети (длительное воздействие перегрузок может вызвать повреждение цепи).
Ток короткого замыкания (КЗ)
- сверхток, который обусловлен замыканием двух элементов с очень низким полным сопротивлением между ними, при этом в нормальной работе эти элементы наделены различным потенциалом (замыкание накоротко может быть вызвано не верным подсоединением или повреждением). Например, механические воздействия или старение изоляции, вызывает соприкосновение токопроводящих жил и короткое замыкание.
Высокое значение тока короткого замыкания распознаётся из формулы:
I = U / R (сила тока равна отношению напряжения к сопротивлению).
Следовательно, как только R
→ к 0, тогда I
→ к бесконечности.
Через главные контакты в автоматическом выключателе при нормальной эксплуатации протекает номинальный ток. Механизм свободного расцепления коммутационного аппарата имеет чувствительные элементы (например, поворотная отключающая рейка). Воздействие расцепителя на эти элементы способствует мгновенному автоматическому срабатыванию, то есть расцеплению контактной системы.
Максимальный расцепитель тока (МРТ)
- расцепитель, вызывающий размыкание главных контактов с выдерживанием некоторого промежутка времени или без него, как только действующее значение тока превышает заданный порог.
МРТ с обратнозависимой выдержкой времени - максимальный расцепитель тока, инициирующий расцепление контактов после истекания заданного времени, которое обратнозависимо от силы тока.
МРТ прямого действия - максимальный расцепитель тока, инициирующий срабатывание непосредственно от действующего сверхтока.
Определения максимального расцепителя тока, тока КЗ и перегрузки взяты (перефразированы без потери смысла) из стандарта ГОСТ 50345 .
Виды расцепителей , применяемых в автоматических выключателях
В автоматические выключатели устанавливают один или комбинацию, из указанных ниже расцепителей:
- обеспечивают базовую защиту от сверхтоков, заводские настройки не меняются в процессе эксплуатации:
- тепловой расцепитель или расцепитель перегрузки;
- электромагнитный расцепитель или расцепитель короткого замыкания;
- один из предложенных ниже заменяет первые два, в процессе эксплуатации допускается регулировка (время выдержки при сверхтоке для обеспечения селективности , какой ток считать перегрузкой, какой коротким замыканием):
- полупроводниковый расцепитель;
- электронный расцепитель;
- дополнительные расцепляющие устройства для расширение функциональности:
- независимый расцепитель;
- расцепитель минимального напряжения;
- расцепитель нулевого напряжения.
Следует принять во внимание, что дешёвыми устройствами являются электромагнитный и тепловой расцепители. Автоматические выключатели укомплектованные полупроводниковым или электронным расцепителем (они функционально заменяют сочетание теплового и электромагнитного расцепителя) стоят от 1200 $ и выше, поэтому их применяют как вводные аппараты на номинальные токи от 630 А (бывают редкие исключения меньшего ампеража).
В видеоролике кратко рассказано о конструкции автоматического выключателя, в частности о тепловых и электромагнитных расцепителях:
Тепловой расцепитель
Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину
, которая при нагревании изгибается и воздействует на механизм свободного расцепления.
Биметаллическую пластину изготавливают методом механического соединения двух металлических лент. Выбирают два материала с разными коэффициентами температурного расширения и соединяются между собой с помощью спаивания, заклёпывания или сваривают.
Допустим, нижний материал в биметаллической пластине при нагревании удлиняется меньше, чем верхний металл, тогда изгиб произойдёт вниз.
Тепловой расцепитель защищает от токов перегрузки и настраивается на определённые режимы срабатывания.
Например, для изделия серии ВА 51-35 расцепители перегрузки калибруют при температуре +30 °С на:
- условный ток нерасцепления 1,05·In (время 1 час для In ≤ 63 А и 2 часа для In ≥ 80 А);
- условный ток расцепления 1,3·In для переменного тока и 1,35·In для постоянного тока.
Обозначение 1,05·In - означает кратность номинальному току. Например, при номинальном токе In = 100 А условный ток нерасцепления равен 105 А.
На времятоковых характеристиках (графики всегда имеются в заводских каталогах) наглядно показывают зависимость времени срабатывания теплового и электромагнитного расцепителей от значения протекающего сверхтока.
Преимущества:
- нет трущихся поверхностей;
- обладают хорошей вибростойкостью;
- легко переносят загрязнение;
- простота конструкции → низкая цена.
Недостатки:
- постоянно потребляют электрическую энергию;
- чувствительны к изменениям температуры окружающей среды;
- при нагреве от сторонних источников могут вызывать ложные срабатывания.
Электромагнитный расцепитель
Электромагнитный (аббревиатура ЭМ) расцепитель является устройством мгновенного действия.
Представляет собой соленоид, сердечник которого воздействует на механизм свободного расцепления. При протекании сверхтока по обмотке соленоида, рождается магнитное поле, которое перемещает сердечник, с преодолением сопротивления возвратной пружины.
ЭМ расцепитель настраивают на срабатывание при токах КЗ значениями от 2 до 20·In. Погрешность настройки варьируется в пределах ±20 % от заданного значения.
Для силовых автоматических выключателей уставку срабатывания при коротком замыкании (значение тока, при котором инициируется расцепление) могут указывать как значением в амперах, так и в кратности номинальному току. Встречаются уставки:
- 3,5·In;
- 7·In;
- 10·In;
- 12·In;
- и другие.
Например, при номинальном токе автомата In = 200 А, при уставке 7·In расцепление наступит при достижении сверхтоком значения 7 · 200 = 1400 А.
- B (3-5);
- C (5-10);
- D (10-50).
В скобках указаны предельные значения от номинального тока In, при которых произойдёт расхождение контактов.
Достоинства:
- простота конструкции;
Недостатки:
- создаёт магнитное поле;
- срабатывает мгновенно, без выдержки времени.
Под выдержкой времени понимается обеспечение селективности. Селективность или избирательность достигается, когда вводной автоматический выключатель распознаёт замыкание накоротко и некоторое заданное время пропускает его. Этого времени достаточно для срабатывая нижестоящего защитного устройства. В таком случае отключается не весь объект, а только повреждённая ветвь.
Аппараты с выдержкой времени или селективные - категория применения В (все автоматы с электронным или полупроводниковым расцепителем).
Аппараты мгновенного действия или неселективные - категория применения А (фактически все автоматические выключатели с электромагнитным расцепляющим устройством).
Термомагнитный или комбинированный расцепитель
Часто применяется последовательное соединение теплового и электромагнитного расцепителя. В зависимости от производителя, такое связывание двух устройств называют комбинированным или термомагнитным расцепителем. Словосочетание «термомагнитный расцепитель» зачастую используют в зарубежных каталогах и литературе.
Явления, вызываемые сверхтоками
При появлении тока короткого замыкания возникают следующие явления:
- электродинамические силы;
- магнитное поле;
- тепловое напряжение (перегрев).
При перегрузке определяющим фактором остаётся перегрев токопроводящих частей.
Электродинамические силы
Электродинамические силы воздействует на проводник, с протекающим по нему током, который находится в магнитном поле с индукцией В.
При протекании номинального тока электродинамические силы незначительны, но при появлении тока КЗ эти силы могут привести не только к деформации и поломке отдельных частей коммутационного аппарата, но и разрушению самого автомата.
Производятся специальные расчёты на электродинамическую стойкость, которые особенно актуальны при тенденции к уменьшению габаритных характеристик (сокращаются расстояния между токопроводящими частями полюсов).
Магнитное поле
Магнитное поле является одним из факторов, порождающих электродинамические силы.
Магнитные поля отрицательно влияют на работу электрооборудования, особенно это касается измерительных приборов и компьютеров.
Тепловое напряжение (перегрев)
При протекании через проводник любого тока с силой I, его жила разогревается, что может привести к возгораниям или повреждению изоляции.
При возникновении сверхтоков перегрев имеет актуальное значение, если не блокировать КЗ, давая достигать максимальных значений.
