Автоматический выключатель с тепловым расцепителем – Автоматический выключатель с электромагнитным расцепителем — Канализация

1. Автоматические выключатели

Содержание

Введение

1. Автоматические выключатели

2. Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями

3. Автоматические выключатели с комбинированным расцепителем

Список литературы

Введение

В настоящее время для защиты сетей и электрических приемников от повреждений, вызываемых током, превышающим допустимую величину, все шире применяются автоматические выключатели. Они служат для проведения, включения и автоматического размыкания электрических цепей при аномальных явлениях, (например при токах перегрузки, КЗ, недопустимых снижения напряжения), а также для нечастого включения цепей вручную. Выключатели выпускаются с тепловыми, электромагнитными и комбинированными (тепловыми и электромагнитными) расцепителями с различным числом полюсов — одним, двумя и тремя. В однофазных цепях применяют одно- и двухполюсные, а в трехфазных — трехполюсные.

Автоматические выключатели с электромагнитными расцепителями применяются для защиты сети и электрического приемника от повреждений, вызываемых током короткого замыкания, действующим даже кратковременно. Принципиальная схема такого выключателя изображена на рис 1,а.

Контакт главной цепи замыкается нажатием на кнопку или поворотом рукоятки. При этом преодолевается усилие размыкающей пружины и контакт удерживается в замкнутом положении защелкой 3. Как только ток в защищаемой цепи превысит определенную величину, сердечник 6 втянется в катушку 5 и через рычаг 4 освободит защелку 5. Под действием пружины 1 контакт 2 разомкнётся. На схеме изображен один контакт главной цепи, а практически их может быть два или три, столько же может быть и катушек 5 с сердечниками 6. Всё сердечники при втягивании действуют на одну и ту же защелку 3. Увеличение тока в любом проводе (катушке) до величины, превышающей величину установки тока срабатывания, влечет за собой размыкание всех главных контактов.

Электромагнит с механизмом отключения называется электромагнитным расцепителем. Время отключения автоматических выключателей с электромагнитными расцепителями незначительное (доли секунды), поэтому они относятся к аппаратам максимальной защиты мгновенного действия.

Преимущество автоматических выключателей перед плавкими предохранителями состоит в том, что они обладают многократностью действия. После срабатывания плавкого предохранителя требуется замена плавкой вставки. Автоматический же выключатель после устранения причины срабатывания можно подготовить для повторной работы нажатием на кнопку или поворотом рукоятки.

Автоматические выключатели применяются не только для отключения приемников при токах короткого замыкания, но и для нечастых включений и отключений их вручную при нормальной работе. Возникающая при размыкании цепи электрическая дуга гасится в воздухе или масле. В зависимости от этого автоматические выключатели называются воздушными или масляными. В цепях с напряжением до 500 В применяются в основном воздушные выключатели.

2. Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями

Металлы имеют разные коэффициенты линейного расширения и поэтому при нагревании удлиняются неодинаково. Если две металлические пластины с различными коэффициентами расширения наложить одну на другую и прочно соединить вместе, получится биметаллическая пластина. При нагревании она деформируется выпуклостью в сторону активного слоя металла. Активным называется слой металла, обладающий большим коэффициентом расширения. Другой слой называют пассивным. Активный слой делают из стали, а пассивный — из инвара (сплав, состоящий из 64 % железа и 36% никеля). Коэффициент линейного расширения инвара в 12 раз меньше стали.

Если один конец биметаллической пластины закрепить, то другой при нагревании будет изгибаться в сторону пассивного слоя. Это свойство пластины используется для освобождения защелки автоматического выключателя. Степень деформации пластины зависит от температуры ее нагрева.

Применяются два способа нагревания пластины: непосредственный и косвенный. При первом ток проходит непосредственно через пластину. При этом количество теплоты, которое выделяется в ней, пропорционально квадрату величины тока, времени его прохождения и сопротивлению пластины. При втором способе ток проходит по нагревательному элементу (небольшой спирали), выполненному из нихрома или другого сплава. Спираль располагают рядом с пластиной или наматывают на нее. Выделяющаяся в этой спирали теплота и нагревает биметаллическую пластину. Перед намоткой спирали биметаллическая пластина покрывается электроизоляцией, например слюдой.

На рис.1,6 изображена схема автоматического выключателя с тепловым расцепителем. Контакт 2 главной цепи замыкают вручную кнопкой или рукояткой, g замкнутом положении он удерживается защелкой 3. При прохождении по сети тока, величина которого меньше определенного значения, биметаллическая пластина 7 нагревается незначительно, и ее изгиба вверх недостаточно для того, чтобы передать усилие на защелку 3. Если же по спирали 8 будет проходить ток, величина которого превысит это определенное значение, то через некоторое время правый конец пластины 7 изогнется вверх настолько, что через толкатель 4 поднимет рычаг защелки 3. Под действием пружины 1 разомкнётся контакт 2. Время, через которое произойдет размыкание контакта, зависит от степени перегрузки сети. Тепловые расцепители не могут срабатывать мгновенно, особенно при косвенном нагреве биметаллической пластины. Нагрев и деформация ее не происходят мгновенно даже при очень большом выделении теплоты в спирали.

Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями отключают сеть с выдержкой времени в обратной зависимости от величины тока перегрузки. При больших перегрузках отключение происходит быстрее. На схеме изображен один контакт выключателя, а их может быть два или три.

studfiles.net

Тепловая защита автоматического выключателя — Всё о электрике в доме

Главная » Электрооборудование » Защитное » Автоматы » Характеристика срабатывания автоматического выключателя — принцип работы в различных ситуациях

Характеристика срабатывания автоматического выключателя — принцип работы в различных ситуациях

В электропроводке квартиры или дома обязательно имеется элемент, который называется автоматическим выключателем, или, чаще, автоматом.

Такой прибор предназначен для автоматической защиты электрической сети от неприятностей, которые могут возникнуть при перегрузке или коротком замыкании. Кроме того, с его помощью можно вручную включать и выключать электрическую цепь.

Особенности внутреннего устройства автоматического выключателя

Существует много различных конструкций автоматов, которые предназначены для защиты электросетей как индивидуальных квартир или домов, так и промышленных предприятий или торговых залов.

Автоматические выключатели определяются номинальным током и группой. В зависимости от этих характеристик автоматы защиты делятся на 3 группы – В, С и D. В бытовых электросетях обычно используются устройства типа С, в которых ток мгновенного выключения лежит в пределах от 5 до 10 значений номинального тока. Далее будут рассмотрены автоматы типа С модульного вида.

В состав автомата защиты от короткого замыкания входят и перегрузки электросети следующие блоки:

• корпус;
• механизм управления;
• устройство коммутации;
• расцепители;
• дугогасительная камера.

Корпус устройства представляет собой пластмассовую коробку, размеры которой стандартизированы. На передней стороне имеется рычаг для включения и выключения автомата, сзади имеется защелка для крепления на DIN-планке, а сверху и снизу – клеммы для подключения проводов.

Одной из отличительных характеристик электрического автомата есть механизм управления, который предназначен для ручного включения и выключения. Он состоит из рукоятки или кнопок.

Устройство коммутации – это набор силовых и вспомогательных контактов. Эти контакты могут быть подвижными или неподвижными.

Расцепители — устройства, предназначенные для размыкания электроцепи в случае, если ток в цепи превышает заданные значения. В автомате имеются электромагнитный и тепловой расцепители. Электромагнитный — это катушка индуктивности с металлическим сердечником, связанным системой рычагов с подвижным силовым контактом автомата. В тепловом — используется биметаллическая пластина, которая под действием протекающего по ней тока изгибается и через рычаги воздействует на подвижной контакт автомата.

Перед эксплуатацией устройства необходимо сделать проверку действия расцепителей автоматических выключателей.

Для ослабления воздействия дуги, которая возникает при размыкании силовых контактов, в автомате предусмотрена специальная камера, состоящая из металлических пластин. Электрическая дуга, попадающая в эту камеру, разбивается пластинами на несколько частей и гасится.

Принцип работы автомата при перегрузке

При включении в цепь питания слишком большого числа потребителей электроэнергии в цепи может появиться ток, величина которого может превышать максимальную для данной электросети величину. На практике это может возникнуть, например, когда в квартире включаются стиральная машина, утюг, чайник, бойлер, микроволновка и другие мощные потребители электроэнергии.

В случае, когда фактический ток цепи превышает номинальный у автомата, в последнем срабатывает тепловой расцепитель.

Состоящая из двух слоев металлов биметаллическая пластина при прохождении через нее тока нагревается. Под действием тепла эта пластина изгибается, воздействует на подвижный контакт автомата и размыкает цепь.

Перед тем, как выбрать выключатель автоматический. необходимо определиться с нагрузкой и типом проводки, для которой устанавливается защита. В результате этого обозначается требуемая полюсность автомата.

Правильную установку автоматического выключателя нужно делать согласно соответствующих схем подключения. О нюансах этого процесса можно прочитать тут.

Величина тока срабатывания теплового расцеплителя обычно больше номинального тока автоматического выключателя на 13-45%. Эта величина может меняться с помощью регулировочного винта при заводской регулировке в довольно широких пределах. Временная задержка выключения автомата при перегрузке необходима для того, чтобы не было лишних отключений при непродолжительном увеличении тока, что, например, бывает при пуске электродвигателя .

Действие устройства при коротком замыкании цепи

При появлении в цепи короткого замыкания происходит быстрое и резкое увеличение тока во всей сети, в том числе — в катушке электромагнитного расцепителя. Под действием резко возросшего электромагнитного поля происходит втягивание сердечника внутрь катушки. Находящийся на сердечнике рычаг воздействует на подвижный силовой контакт, отключает его от неподвижного контакта и размыкает электрическую цепь.

Воздействие токов короткого замыкания может пагубно сказаться на состоянии подключенных приборов, проводки и даже вызвать пожар. Для уменьшения воздействия таких токов время срабатывания расцепителя должно быть минимальным. Современные автоматы при воздействии токов короткого замыкания срабатывают за время не более 0,02 секунды.

Повторное включение автомата — что необходимо сделать?

При срабатывании автомата из-за перегрузки повторное включение цепи возможно только после остывания биметаллической пластины. В этом случае перед тем, как повторно включить автоматический выключатель, необходимо проанализировать нагрузку цепи и постараться ее уменьшить путем отключения лишних приборов.

Перед повторным включением цепи после срабатывания автомата по короткому замыканию необходимо попытаться найти причину этого явления и устранить ее.

Например, путем отключения всех потребителей электроэнергии можно проверить на короткое замыкание саму электропроводку. Затем проверить потребителей электричества и найти виновника короткого замыкания.

Современные LED технологии существенно расширили возможности в оформлении жилых и офисных помещений. Например — светодиодные люстры с пультом управления станут эффективным решением для домашнего освещения.

Подключение диодной ленты подразумевает использование блока питания на 12 Вольт, который можно купить или собрать самостоятельно. Как с помощью LED освещения украсить свой автомобиль — отдельная статья.

1. Для защиты электрической цепи от перегрузки и короткого замыкания применяется автоматический выключатель.
2. В автомате размыкание цепи при перегрузке тепловым расцепителем осуществляется с временной задержкой, а при коротком замыкании — электромагнитным расцепителем мгновенно.
3. Перед повторным включением после срабатывания автомата по перегрузке необходимо уменьшить число потребителей.
4. Перед повторным включением после срабатывания автомата по короткому замыканию необходимо вначале устранить причину короткого замыкания.

Принцип работы электрического автомата на видео

ALEX1887 › Блог › Как работает автоматический выключатель?

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

В аварийных режимах автоматический выключатель отключает защищаемую цепь за счет срабатывания механизма свободного расцепления, приводимого в действие тепловым или электромагнитным расцепителем. Причиной такого срабатывания является перегрузка или короткое замыкание.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Устройство и принцип работы автоматических выключателей

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.

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.

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.

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

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.

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.

Источники: http://elektrik24.net/elektrooborudovanie/zaschitnoe/avtomaty/princip-raboty.html, http://www.drive2.ru/b/2340144/, http://vse-postroim-sami.ru/engineering-systems/electrician/8135_ustrojstvo-i-princip-raboty-avtomaticheskix-vyklyuchatelej/

electricremont.ru

Методика проверки расцепителей автоматических выключателей ВА57-31

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Принесли мне сегодня в электролабораторию два автоматических выключателя типа ВА57-31 с номинальным током 100 (А), чтобы проверить исправность их расцепителей.

У заказчика имеется подозрение, что данные автоматы «не держат» нагрузку и даже при токе около 100 (А) уже отключаются.

Одно из таких отключений повлекло за собой технологическую остановку, что привело к большим проблемам. Сами знаете, технологический процесс — это святое.

На основании проверки необходимо сделать заключение об исправности расцепителей автоматов и оформить официальный протокол для дальнейшего разбора полетов, но это уже другая история.

Несколько слов об автоматических выключателях ВА57-31.

Автоматы ВА57-31 применяются в цепях переменного тока промышленной частоты напряжением до 690 (В) для защиты при возникающих перегрузках и коротких замыканиях, а также для проведения тока в нормальном режиме. С помощью автоматов допускается коммутировать (включать и отключать) нагрузку до 30 раз за сутки.

Расшифруем обозначение испытуемых автоматов ВА57-31-340010:

• ВА57-31 — тип автоматического выключателя
• 3 — трехполюсный с тремя расцепителями максимального тока
• 4 — наличие расцепителей токов короткого замыкания и токов перегрузки
• 00 — без дополнительных контактов
• 1 — ручное включение, способ установки — стационарный
• 0 — отсутствуют данные для дополнительных контактов

Чуть ниже шифра идет обозначение:

Затем указаны:

• 100 (А) — номинальный ток расцепителей
• 690 (V), 50 (Hz) — номинальное рабочее напряжение переменного тока
• 1200 (А) — уставка расцепителя токов короткого замыкания
• Ics и Icu — рабочая и максимальная отключающие способности

Да, к слову вспомнил про постоянные споры среди электриков о том, с какой стороны необходимо подводить питание на автомат. Свое мнение с обоснованными доказательствами я высказал здесь, а почитав паспорт на автомат ВА57-31, еще раз убедился в этом. Дело вот в чем. Производитель четко заявляет о том, что если питание будет подключено на подвижные контакты автомата (нижние выводы 2, 4 и 6), то его рабочая и максимальная отключающие способности уменьшатся на 50%. Так что учтите данный факт.

Сразу же внесу ясность в терминологию расцепителей.

Существует два типа расцепителей (ГОСТ Р 50030.2-2010, п.4.7.1):

1. независимый расцепитель
2. максимальный расцепитель тока

С помощью независимого расцепителя можно дистанционно отключать автоматический выключатель. В корпусе автомата установлено реле напряжения. При подаче напряжения на катушку реле оно срабатывает и, воздействуя своим сердечником на планку отключения, отключает автомат. Напряжение на катушку должно быть приложено кратковременно, иначе она может выйти из строя (сгореть). Кратковременность осуществляется, например, путем разрыва цепи питания катушки через нормально-открытый блок-контакт автомата (этот вариант показан на схеме ниже). Еще вариант, это взять питание для реле с нижних выводов силовой цепи автомата. В таком случае, при отключении автомата с катушки расцепителя одновременно будет снято и напряжение питания.

Напряжение питания независимого расцепителя у разных типов автоматов может находиться в пределах от 12 до 400 (В), как переменного, так и постоянного тока (см. паспорт).

Вот принципиальная электрическая схема автомата ВА57-31 с независимым расцепителем.

У испытуемых автоматов независимый расцепитель отсутствует.

Максимальный расцепитель тока делится на:

• расцепитель мгновенного действия
• расцепитель с независимой выдержкой времени
• расцепитель с обратнозависимой выдержкой времени (зависимой или независимой от предварительной нагрузки)

Максимальные расцепители тока, предназначенные для защиты от токов короткого замыкания, в нормативных документах называют расцепителями токов короткого замыкания или электромагнитными расцепителями. Лично я (да и не только я) привык называть их электромагнитными, поэтому в статье чаще всего будет встречаться именно такой термин. Защиту с помощью электромагнитных расцепителей называют электромагнитной защитой автомата или «отсечкой».

Максимальные расцепители тока, предназначенные для защиты от перегрузок в нормативных документах называют расцепителями токов перегрузки или тепловыми расцепителями, которые могу иметь, как независимую, так и обратнозависимую выдержку времени. Такие расцепители я привык называть тепловыми, поэтому в статье чаще всего буду применять именно такой термин. Защиту с помощью тепловых расцепителей называют тепловой защитой автомата или защитой от перегруза.

Итак, с определениями расцепителей разобрались. Теперь перейдем к их проверке.

Методика проверки действия расцепителей автоматических выключателей ВА57-31

Перед началом работ по проверке расцепителей необходимо произвести внешний осмотр автоматического выключателя на наличие сколов, трещин и прочих повреждений корпуса, а затем проверить сопротивление изоляции токоведущих частей.

Требование по измерению сопротивления изоляции (ПУЭ, п.1.8.37.3) относится к автоматам с номинальными токами свыше 400 (А), но я никогда не пренебрегаю им.

В других своих статьях я уже рассказывал, что в нашей электротехнической лаборатории имеются в наличии несколько типов мегаомметров с разными номиналами по напряжению:

• М4100/5 напряжением 2500 (В)
• ЭСО202/2 напряжением от 500-2500 (В)
• Ф4102/1-1М напряжением от 500-2500 (В)
• MIC-2500 напряжением от 50-2500 (В)

Для нашего случая необходим мегаомметр с напряжением от 1000-2500 (В). Лично мне по душе, либо M4100/5, либо MIC-2500.

Автомат должен быть закреплен на заземленное металлическое основание (панель, плита). Измерение сопротивления изоляции производится при отключенном автомате между полюсами и между каждым полюсом и «землей».

Согласно ПУЭ (п.1.8.37.3), сопротивление изоляции должно быть не менее 1 (МОм), а согласно ПТЭЭП (Приложение 3.1, таблица 37) — не менее 0,5 (МОм).

Проверку действия расцепителей автоматических выключателей раньше мы проводили с помощью самодельного испытательного стенда. Об этом я упоминал в статье про прогрузку автоматического выключателя ВА47-29.

Вот упрощенная схема нашего испытательного стенда и его внешний вид.

На этом стенде мы можем поднимать ток до 50 (А), т.е. прогружать автоматические выключатели с небольшим номинальным током.

Если необходимо было навести ток побольше, то мы собирали приведенную выше схему, только с более мощным нагрузочным трансформатором (нагрузочником).

С помощью этого «нагрузочника» мы могли поднимать ток до 1200 (А).

Но в настоящее время для прогрузки автоматических выключателей (и не только) мы активно используем испытательный прибор РЕТОМ-21.

Через его встроенный нагрузочный трансформатор можно поднимать ток до 200 (А) в течение длительного времени, 300 (А) в течение 1 минуты, 500 (А) в течение 5 секунд и даже 700 (А) в течение 0,5 секунд.

Если необходим ток побольше, то к РЕТОМу подключается нагрузочный трансформатор РЕТ-3000, который позволяет увеличить ток аж до 3500 (А).

А вот весь приобретенный нами комплект: испытательный прибор РЕТОМ-21, измерительно-трансформаторый блок РЕТ-ВАХ-2000, нагрузочный трансформатор РЕТ-3000 и измерительный токовый преобразователь РЕТ-ДТ.

О приборе РЕТОМ-21 я еще напишу отдельный пост, где поделюсь своими впечатлениями о нем.

Как мы уже знаем из расшифровки, автомат ВА57-31 имеет электромагнитный и тепловой расцепители. Вот их время-токовая характеристика с холодного состояния при контрольной температуре 30°С и одновременной нагрузке всех полюсов. Цифрой 1 обозначена граница работы теплового расцепителя. Но мы к ней еще вернемся.

Автоматы ВА57-31 относятся к оборудованию промышленного назначения, поэтому проверка их расцепителей осуществляется, согласно требований ГОСТа Р 50030.2-2010 (МЭК 60947-2:2006).

Проверка электромагнитного расцепителя (расцепителя тока короткого замыкания)

Срабатывание электромагнитного расцепителя автоматического выключателя проверяют путем прогрузки его током, равным 80% и 120% от его тока уставки (ГОСТ Р 50030.2-2010, п.8.3.3.1.2).

Уставка электромагнитного расцепителя для рассматриваемого в данной статье автомата ВА57-31 составляет 1200 (А). Таким образом получается, что электромагнитный расцепитель:

• при испытательном токе 960 (А) должен сработать за время более 0,2 (сек.)
• при испытательном токе 1440 (А) должен сработать за время не более 0,2 (сек.)

Прогрузка током осуществляется по любым двум полюсам автомата, соединенных последовательно. В процессе испытаний полюса комбинируют.

Но лично я так не делаю и проверяю каждый полюс по отдельности. Таким образом я буду на 100% уверен в работоспособности именно того полюса автомата, который был прогружен. А при прогрузке сразу двух полюсов есть вероятность, что какой-нибудь один из полюсов не сработает и останется не проверенным, или вовсе неисправным.

Кстати, полюса у автоматов с электронными (полупроводниковыми) расцепителями необходимо проверять по отдельности (ГОСТ Р 50030.2-2010, п.8.3.3.1.2).

Собираем схему для проверки электромагнитного расцепителя.

Подключаем к источнику 3 (разъем U6) первичную обмотку нагрузочного трансформатора РЕТ-3000.

Затем по таблице Е.1 (из руководства по эксплуатации РЕТОМ-21) определяем необходимое количество витков и число параллельных кабелей вторичной обмотки. В качестве вторичной обмотки используются силовые кабели (8 перемычек) из комплекта к РЕТ-3000.

Для нашего примера нам нужно намотать на тороидальный нагрузочный трансформатор два витка вторичной обмотки, использовав 4 кабеля в параллель. Выглядеть это будет примерно так.

Свободные концы силовых кабелей с помощью струбцин необходимо подключить к полюсам автомата через промежуточные шинки.

Таким образом мы можем поднять ток до 2000 (А) на время не более 25 (сек.), что нам будет вполне достаточно.

Срабатывание автомата будем фиксировать по обрыву тока в цепи. Обрыв можно контролировать:

• отсутствием тока в силовой цепи источника питания
• с помощью секундомера и свободного полюса автомата
• с помощью токового преобразователя РЕТ-ДТ

Для нашего случая я использую третий способ, т.е. с помощью токового преобразователя РЕТ-ДТ.

Теперь обхватываем четыре параллельных кабеля с помощью синего измерительного кольца (его еще называют поясом Роговского или катушкой Роговского с воздушным сердечником). Для этого у него имеется специальный фиксирующийся замок.

С помощью измерительного кольца будет происходить измерение тока в силовой цепи. Измерительное кольцо соединено с интегратором, который преобразует измеренный ток в низковольтное напряжение 3 (В).

На интеграторе устанавливаем переключатель на диапазон измерений «3кА (1В/кА)» и включаем его. Выходной кабель с интегратора подключаем к РЕТОМу-21 (канал PV1).

Теперь включаем автомат, затем РЕТОМ-21 и начинаем проверять электромагнитный расцепитель.

Здесь вдаваться в подробности работы с РЕТОМ-21 я не буду. Скажу лишь то, что повышать значение тока необходимо короткими импульсами, чтобы не вызвать срабатывание теплового расцепителя. Длительность импульса должна быть на 20-50% больше, чем время срабатывания электромагнитного расцепителя.

После отключения автомата его ручка будет находиться в промежуточном положении. Чтобы снова включить автомат, необходимо сначала сделать движение рукоятки вниз (в сторону «О»), а потом снова взвести ее.

Затем электромагнитный расцепитель каждого полюса необходимо дополнительно проверить током, указанным в паспорте на конкретный тип автомата. Открываем паспорт и смотрим, что для ВА57-31 этот ток составляет 1,3 от тока уставки электромагнитного расцепителя, а значит нам необходимо прогрузить каждый полюс в отдельности током 1560 (А) и он должен отключится за время не более 0,2 сек.

Электромагнитные расцепители у испытуемых автоматов в этот раз я не проверял, т.к. изначальной задачей была проверка только лишь тепловых расцепителей. Так уж мы договорились с заказчиком, да и времени, как всегда, было мало — очень срочный заказ.

Проверка теплового расцепителя (расцепителя токов перегрузки)

Проверку теплового расцепителя автоматического выключателя необходимо проводить при контрольной температуре, которая равна 30°С, иначе в значение номинального тока придется вводить поправочный коэффициент, согласно приведенного ниже графика.

Во время испытаний температура в помещении электролаборатории была около 25-26°С, а значит номинальный ток теплового расцепителя необходимо умножить на коэффициент (примерно К=1,03), т.е. номинальный ток теплового расцепителя с учетом температуры в помещении нужно принимать, как 103 (А).

Разница между значениями не существенная, поэтому принимаю номинальный ток теплового расцепителя за 100 (А). Если в процессе испытаний возникнут сомнения по измеренным значениям, то перепроверю автомат уже с учетом поправочного коэффициента.

Тепловой расцепитель автоматического выключателя ВА57-31 имеет обратнозависимую выдержку времени и проверяется согласно ГОСТ Р 50030.2-2010 (п.8.3.3.1.3.b и п.7.2.1.2.4.b).

Сначала тепловой расцепитель проверяют при токе 1,05-кратным от его тока уставки.  Это значит, что при токе 105 (А) автомат должен отключиться за время не ранее, чем 2 часа. Если у Вас номинальный ток автомата меньше или равен 63 (А), то не ранее, чем через час.

Прогружают одновременно три последовательно-подключенных полюса автомата.

По сути, 1,05 от номинального тока — это и есть условный ток не расцепления.

Затем ток быстро поднимают до 1,3-кратного значения тока уставки. Автомат должен отключиться не позднее, чем через 2 часа. Здесь аналогично, если у Вас номинальный ток автомата меньше или равен 63 (А), то не позднее, чем через час.

Как видите, такие испытания занимают массу времени (как минимум 3-4 часа на один автомат).

Поэтому первые две проверки теплового расцепителя по условным токам нерасцепления и расцепления, мы опускаем, а переходим непосредственно к дополнительной проверке, предусмотренной производителем.

Каждый полюс автомата необходимо прогрузить током, указанным в паспорте завода-изготовителя. В паспорте на ВА57-31 указано, что прогрузка автомата осуществляется 2-кратным током для каждого полюса по отдельности. При этом автомат должен сработать за время от 30 до 500 (сек.).

Таким образом получается, что при токе 200 (А) автомат должен отключиться за время от 30 до 500 сек.

Итак, собираем схему для проверки теплового расцепителя.

Схема аналогичная предыдущей, только без внешнего нагрузочного трансформатора РЕТ-3000. Для проверки тепловых расцепителей мне будет достаточно встроенного источника тока (про характеристики внутреннего нагрузочного трансформатора я говорил выше по тексту) и кабеля меньшего сечения из стандартного комплекта РЕТОМ-21.

Подключаем одни концы кабеля к источнику 3 (выход I5 переменного тока), а другие — к первому полюсу (1-2) автоматического выключателя.

Срабатывание автомата, как и в предыдущей схеме, будем фиксировать по обрыву тока в цепи с помощью измерительного преобразователя РЕТ-ДТ. Обхватываем жилу силового кабеля с помощью измерительного кольца и защелкиваем замок.

Выставляем на интеграторе переключатель в диапазон измерений «300А (10мВ/А)» и включаем его.

Выходной кабель с интегратора подключаем к РЕТОМу-21 (канал PV1).

Готово. Можно приступать к измерениям.

Наводим ток 200 (А) и отсчитываем время отключения автомата.

Автомат отключился за время 191,9 (сек.).

Измеренные значения по всем полюсам:

• полюс (1-2) — 191,9 (сек.)
• полюс (3-4) — 188,1 (сек.)
• полюс (5-6) — 151,3 (сек.)

Пределы работы теплового расцепителя ВА57-31 соответствуют заводским данным, ПУЭ (п.1.8.37.3.2), ПТЭЭП (п.28.6) и требованиям ГОСТ Р 50030.2-2010 (п.8.3.3.1.3).

По результатам измерений оформляем протокол утвержденной формы.

Для наглядности процесс проверки теплового расцепителя по одному полюсу я снял на видео (к сожалению, на остальные полюса не хватило заряда аккумулятора, так что как-нибудь в другой раз):

P.S. Вот таким образом проводятся проверки действия расцепителей автоматических выключателей промышленного назначения. Автоматы бытового назначения проверяются несколько иначе. Об этом я расскажу Вам в ближайшее время. Спасибо за внимание.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

zametkielectrika.ru

Принцип работы автоматического выключателя | Электрика в доме

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.

Тоже интересные статьи

electricavdome.ru

Автоматический выключатель с регулируемыми расцепителями

Я стараюсь быть объективным и при возможности не рекламировать различных производителей, тем более что они мне за это не платят Но в этой статье придется мне отступить от своих принципов и рассказать о силовом автоматическом выключателе серии ВА-99С.

Автомат торговой марки EKF предназначен для нечастых включений и отключений, а также для защиты от перегрузки и токов короткого замыкания. Казалось бы ничего особенного…

В чем же особенность силового автоматического выключателя серии ВА-99С?

Выключатели до 400А комплектуются термомагнитными расцепителями ТМ, а на токи выше 400А предусмотрен электронный расцепитель STR23SE.

Автоматический выключатель с регулируемыми расцепителями серии ВА-99С

Как видим, на картинке снизу видны регуляторы уставок расцепителей, которые позволяют установить нужные нам параметры. Это и есть их особенность.

Термомагнитные расцепители автоматов до 100А не имеют регулируюемую уставку по току короткого замыкания. Тепловой расцепитель имеет регулировку 0,8-0,9-1,0 от номинального тока. Выключатели, выполненные в габарите 250А позволяют отрегулировать  уставку по току в пределах (5-10) Ir.

 

Автоматический выключатель серии ВА-99С с термомагнитным расцепителем ТМ

Стоит также обратить внимание на то, что у данной серии автоматических выключателей имеются аппараты с термомагнитными расцепитялеями на токи 180 и 225А.

Автоматические выключатели с электронными расцепителями STR23SE (200-630)А имеют грубую и тонкую регулировку по защите от перегрузки, что позволит достаточно точно настроить аппарат. По защите от токов короткого замыкания автоматы с электронным расцепителем позволяют установить уставку от 2 до 10.

Автоматический выключатель серии ВА-99С с электронным расцепителем STR23SE

В общем данные аппараты будут полезны для выполнения селективной защиты значительно не завышая номинальные токи автоматических выключателей. Кроме этого, на эти автоматы при необходимости можно установить дополнительные устройства, включая электропривод.

Еще одним немало важным достоиством выключателя серии ВА-99С считаю  его цену.  Предложите аналог по меньшей цене?

 

Советую почитать:

220blog.ru

Автоматические выключатели

Реферат

по дисциплине «Электрооборудование»

на тему «Автоматические выключатели»

Курчатов 2008

Содержание

Введение

1. Автоматические выключатели

2. Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями

3. Автоматические выключатели с комбинированным расцепителем

4. Выбор автоматических выключателей

Заключение

Список литературы

Введение

В настоящее время для защиты сетей и электрических приемников от повреждений, вызываемых током, превышающим допустимую величину, все шире применяются автоматические выключатели. Они служат для проведения, включения и автоматического размыкания электрических цепей при аномальных явлениях, (например при токах перегрузки, КЗ, недопустимых снижения напряжения), а также для нечастого включения цепей вручную. Выключатели выпускаются с тепловыми, электромагнитными и комбинированными (тепловыми и электромагнитными) расцепителями с различным числом полюсов — одним, двумя и тремя. В однофазных цепях применяют одно- и двухполюсные, а в трехфазных — трехполюсные.

1. Автоматические выключатели

Автоматические выключатели с электромагнитными расцепителями применяются для защиты сети и электрического приемника от повреждений, вызываемых током короткого замыкания, действующим даже кратковременно. Принципиальная схема такого выключателя изображена на рис 1,а.

Контакт главной цепи замыкается нажатием на кнопку или поворотом рукоятки. При этом преодолевается усилие размыкающей пружины и контакт удерживается в замкнутом положении защелкой 3. Как только ток в защищаемой цепи превысит определенную величину, сердечник 6 втянется в катушку 5 и через рычаг 4 освободит защелку 5. Под действием пружины 1 контакт 2 разомкнётся. На схеме изображен один контакт главной цепи, а практически их может быть два или три, столько же может быть и катушек 5 с сердечниками 6. Всё сердечники при втягивании действуют на одну и ту же защелку 3. Увеличение тока в любом проводе (катушке) до величины, превышающей величину установки тока срабатывания, влечет за собой размыкание всех главных контактов.

Электромагнит с механизмом отключения называется электромагнитным расцепителем. Время отключения автоматических выключателей с электромагнитными расцепителями незначительное (доли секунды), поэтому они относятся к аппаратам максимальной защиты мгновенного действия.

Преимущество автоматических выключателей перед плавкими предохранителями состоит в том, что они обладают многократностью действия. После срабатывания плавкого предохранителя требуется замена плавкой вставки. Автоматический же выключатель после устранения причины срабатывания можно подготовить для повторной работы нажатием на кнопку или поворотом рукоятки.

Автоматические выключатели применяются не только для отключения приемников при токах короткого замыкания, но и для нечастых включений и отключений их вручную при нормальной работе. Возникающая при размыкании цепи электрическая дуга гасится в воздухе или масле. В зависимости от этого автоматические выключатели называются воздушными или масляными. В цепях с напряжением до 500 В применяются в основном воздушные выключатели.

2. Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями

Металлы имеют разные коэффициенты линейного расширения и поэтому при нагревании удлиняются неодинаково. Если две металлические пластины с различными коэффициентами расширения наложить одну на другую и прочно соединить вместе, получится биметаллическая пластина. При нагревании она деформируется выпуклостью в сторону активного слоя металла. Активным называется слой металла, обладающий большим коэффициентом расширения. Другой слой называют пассивным. Активный слой делают из стали, а пассивный — из инвара (сплав, состоящий из 64 % железа и 36% никеля). Коэффициент линейного расширения инвара в 12 раз меньше стали.

Если один конец биметаллической пластины закрепить, то другой при нагревании будет изгибаться в сторону пассивного слоя. Это свойство пластины используется для освобождения защелки автоматического выключателя. Степень деформации пластины зависит от температуры ее нагрева.

Применяются два способа нагревания пластины: непосредственный и косвенный. При первом ток проходит непосредственно через пластину. При этом количество теплоты, которое выделяется в ней, пропорционально квадрату величины тока, времени его прохождения и сопротивлению пластины. При втором способе ток проходит по нагревательному элементу (небольшой спирали), выполненному из нихрома или другого сплава. Спираль располагают рядом с пластиной или наматывают на нее. Выделяющаяся в этой спирали теплота и нагревает биметаллическую пластину. Перед намоткой спирали биметаллическая пластина покрывается электроизоляцией, например слюдой.

На рис.1,6 изображена схема автоматического выключателя с тепловым расцепителем. Контакт 2 главной цепи замыкают вручную кнопкой или рукояткой, g замкнутом положении он удерживается защелкой 3. При прохождении по сети тока, величина которого меньше определенного значения, биметаллическая пластина 7 нагревается незначительно, и ее изгиба вверх недостаточно для того, чтобы передать усилие на защелку 3. Если же по спирали 8 будет проходить ток, величина которого превысит это определенное значение, то через некоторое время правый конец пластины 7 изогнется вверх настолько, что через толкатель 4 поднимет рычаг защелки 3. Под действием пружины 1 разомкнётся контакт 2. Время, через которое произойдет размыкание контакта, зависит от степени перегрузки сети. Тепловые расцепители не могут срабатывать мгновенно, особенно при косвенном нагреве биметаллической пластины. Нагрев и деформация ее не происходят мгновенно даже при очень большом выделении теплоты в спирали.

Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями отключают сеть с выдержкой времени в обратной зависимости от величины тока перегрузки. При больших перегрузках отключение происходит быстрее. На схеме изображен один контакт выключателя, а их может быть два или три.

3. Автоматические выключатели с комбинированным расцепителем

В этих выключателях устанавливают как электромагнитные, так и тепловые расцепители. Обмотки электромагнитов и нагревательные элементы тепловых расцепителей включают последовательно электрическому приемнику. Электромагнитные расцепители мгновенно отключают электроприемник при токе короткого замыкания хотя бы в одном проводе сети. Тепловые же расцепители отключают электроприемник при незначительных, но длительных токах перегрузки. Последние превышают номинальный ток приемника, но значительно меньше токов короткого замыкания.

Автоматические выключатели с комбинированным расцепителем получили широкое применение в сетях с различными электроприемниками. В сетях с электродвигателями они незаменимы.

Величина тока электродвигателя зависит от нагрузки на его валу и колебания напряжения сети. Она увеличивается при обрыве провода в процессе работы трехфазного электродвигателя. Во время холостого хода двигателя потребляемая им мощность и ток наименьшие. С возрастанием нагрузки на валу до номинальной величины Р2н ток I и подводимая мощность Р1 увеличиваются до номинальной величины.

Если нагрузка на валу выше номинальной, то потребляемая мощность и ток также превышают номинальную величину. В этом случае обмотки электродвигателя через некоторое время перегреваются, и изоляция начинает разрушаться и может даже воспламениться. Тепловые расцепители должны предотвратить это, несколько ранее отключив двигатель от сети. При кратковременных небольших перегрузках, которые неопасны для двигателя, тепловые расцепители не успевают срабатывать и отключить его.

Если нагрузка остается неизменной, но произошел обрыв одного провода, то по двум проводам будет проходить ток, значительно превышающий номинальную величину. При этом обмотки двигателя быстро перегреваются. Отключение двигателя в этом случае должны производить тепловые расцепители.

Уменьшение напряжения на двигателе также влечет за собой увеличение тока в его обмотках.

Для защиты двигателя от перегрева при пониженном напряжении кроме автоматических выключателей с тепловыми расцепителями применяются выключатели с расцепителями минимального напряжения. При значительном снижении или исчезновении напряжения якорь расцепителя минимального напряжения отпадает и, воздействуя на защелку, размыкает главные контакты автоматического выключателя. При нормальном напряжении якорь втянут,

mirznanii.com

Принцип работы автоматического выключателя. Как работает автоматический выключатель

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

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

Как работает автоматический выключатель?

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

В аварийных режимах автоматический выключатель отключает защищаемую цепь за счет срабатывания механизма свободного расцепления, приводимого в действие тепловым или электромагнитным расцепителем. Причиной такого срабатывания является перегрузка или короткое замыкание.

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

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

Как работает автомат в режиме перегрузки

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

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

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

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

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

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

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

Как работает автомат в режиме короткого замыкания

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — сохрани на стену!

electricvdome.ru