Ikea73.ru

IKEA Стиль
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Типы и виды автоматических выключателей

Типы и виды автоматических выключателей.

Основное предназначение автоматических выключателей —защита кабельно-проводниковой продукции (КПП), а также конечных потребителей от перегрузки выходных устройств и токов короткого замыкания. В этой главе я не буду рассматривать все типы, виды и категории автоматических выключателей, так как их есть великое множество, коснусь только тех, которые применяются для защиты жилых и офисно-магазинных помещений. То есть, современные автоматы евростандарта, которые крепятся на DIN-рейку. Самые распространённые автоматы принадлежат следующим компаниям: «Аско (Украина)«, «ИЕК» (Россия), «ABB» и «Moeller» (Германия), «Schneider Elektrik» (Франция), «Hager» (Франция), «Sez» (Cловакия), «SIEMENS», и др. Автоматы больших габаритов, применяемые на предприятиях, здесь рассматриваться не будут.

Модульные автоматические выключатели распределяются по следующим характеристикам:

Внешний вид, тип автоматического выключателяВ—домовая, на освещение. В таком типе автоматов установка тока срабатывания магнитного расцепителя отрегулирована в пределах 3÷5 Iном. Тип В позволяет устранить короткое замыкание с малым значением тока короткого замыкания (если защищается линия большой длины). Чтобы исключить ложные срабатывания такие выключатели не используют в установках с большими пусковыми токами.

С—общепромышленная. Ток срабатывания магнитного расцепителя выставлен в пределах 5÷19 от Iном. Данный тип является универсальным и применяется при обычных нагрузках.

D—для защиты электродвигателей. Данный тип используется в устройствах с повышенными пусковыми токами при включении. Ток мгновенного расцепителя установлен в пределах от 10 до 20 Iном.

Модульный означает что это один автомат с одним рычажком, это и есть один модуль, который имеет толщину самого автомата около 18 мм (рис.1). Далее на рисунке видно винтовые зажимы (1). На них можно подключать провод или же кабель на суммарное значение до 25 мм². Рычажный выключатель (2) позволяет включать и выключать автоматический выключатель, а механический индикатор (3) сигнализирует о положении выключателя. Основные параметры, на которые следует обратить внимание при покупке автомата это его тип (категория) (4), подводимое напряжение (6) и ток срабатывания (в Амперах) (5) при перегрузке или же при коротком замыкании .
При выбивании автомата нужно сначала устранить причину поломки, а только потом включить автоматический выключатель. Если при повторном включении автомат сразу выбивает, то есть факт наличия короткого замыкания на выходе и нужно определять причину. А если он начинает выбивать через 10÷600 сек., то параметры автомата не соответствуют подводимой нагрузке. В этом случае нужно уменьшить нагрузку и попробовать снова включить. Если снова выбивает, то автомат можно считать непригодным, вероятнее всего внутри подгорели контакты, и из-за этого возникает повышенный ток, что и приводит к ложному срабатыванию. Определиться с неисправностью поможет грамотный электрик.

Однофазные автоматы имеют следующий токовариат: 6; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63 Ампер. Они бывают однополюсные и Однополюсные и двухполюсные автоматические выключателидвухполюсные (1р+N). Последний имеет две пары винтовых зажимов: одна—вход фаза и ноль, а вторая—выход тех же. Двухполюсный занимает два модуля. Трёхфазные автоматы (на 380 В) бывают трёхполюсные (3р) и четырёхполюсные (3р+N). Последние применяются в устройствах с трёхфазной электрической системой (чаще всего асинхронные электродвигатели), а также в местах с повышенными нагрузками, где её необходимо равномерно распределить. Трёхфазные автоматы чаще применяются на производстве, иногда в частных домах и в некоторых современных квартирах с электрическими плитами. В квартирах применяются однофазные автоматические выключатели (рис.1). О том, как устроен однофазный автоматический выключатель изнутри, можно посмотреть, нажав сюда .

Типы автоматических выключателей могут быть разными. Выбрать автомат нужно исходя из сечения провода и предстоящей нагрузки.

Лекция № 14 Автоматические выключатели

Автоматические выключатели (автоматы) низкого напряжения (до 1500 В) предназначены для автоматической защиты электрических сетей и оборудования от аварийных режимов (ограничение токов КЗ, токов перегрузки, снижение и исчезновение напряжения, изменение направления тока и др.), а также для оперативной коммутации номинальных токов. Для обеспечения селективной (избирательной) защиты в автоматах предусматривается возможность регулирования уставок по току и времени. Быстродействующие автоматы снижают время срабатывания и ограничивают отключаемый ток сопротивлением возникающей электрической дуги в автомате. Нередко эти факторы определяют принцип устройства и особенности конструкции автоматов.

Основными параметрами автоматов являются: номинальные напряжение и ток, отключающая способность, время отключения.

Отключение автоматических выключателей происходит под действием расцепителей. Различают максимальные, минимальные и независимые расцепители. Для защиты электрооборудования от перегрузок используют максимальные расцепители. В качестве максимальных расцепителей наибольшее применение получили электромагнитные и тепловые. Время – токовая характеристика расцепителя должна быть как можно ближе к характеристике защищаемого объекта. Минимальные расцепители выполняются электромагнитного типа, для большинства автоматов напряжение отключения расцепителя регулируется в пределах 30-70% от номинального напряжения. Независимые расцепители служат для дистанционного отключения автоматов.

Принципиальная схема универсального автомата приведена на рис.14.1. В автоматическом выключателе имеются три основных узла: контактно-дугогасительная система (элементы 10-16), узел привода и передаточного механизма (элементы 5-9), блок управления и защиты (элементы 1-4).

Рис.14.1. Устройство автоматического выключателя

Аппарат коммутирует электрическую цепь с током, в результате чего цепь отключается и дуга в аппарате гасится. Для ручного включения автомата поворачивают рукоятку 5 в указанном направлении до момента, когда привод не встанет на защелку (на рисунке не изображена). Главные контакты 15 и дугогасительные контакты 11 будут замкнуты, а отключающая пружина 6 взведена. Кроме ручного в автомате могут быть электромагнитный привод 8 и электродвигательный привод, в котором после отключения автоматически включается электродвигатель небольшой мощности, взводящий включающую пружину (на рисунке не изображены).

При включении первыми замыкаются дугогасительные контакты 11, после них – главные контакты 15. При отключении в начале расходятся главные контакты и ток переходит в дугогасительные контакты. В результате на главных контактах предотвращается образование дуги большой мощности. Дуга гасится в дугогасительном устройстве 12. Гибкая латунная связь 16 необходима для создания цепи тока, когда он переходит в дугогасительные контакты 11.

Читайте так же:
Измерение времени отключения выключателя

Детали 13 образуют компенсатор электродинамических сил, который создает дополнительное электродинамическое усилие взаимодействия двух шарнирно связанных деталей с противоположно направленными токами. Это усилие суммируется с усилием контактной пружины 14 и компенсирует электродинамическую силу, возникающую в самих контактах и отталкивающую их друг от друга. Эти факторы, пропорциональные квадрату тока, приобретают особое значение при токах короткого замыкания.

Деталь 9, осуществляющая связь между рукояткой 5 и валом 7 аппарата, является механизмом свободного расцепления, который разрывает связь между рукояткой и валом при автоматическом отключении аппарата от блока управления и защиты или при дистанционном отключении. При включении на существующее КЗ он предотвращает «прыгание» (повторные включения – отключения) аппарата. Если бы не было механизма 9 и существовала бы жесткая связь между рукояткой 5 и валом 7, то при нажатой кнопке аппарата после включения аппарат тут же отключился бы от защиты. Но если сигнал на включение еще не был снят, то аппарат включится еще раз и быстро отключится и т. д., что может привести к аварии аппарата.

Расцепитель 1 с биметаллическим элементом осуществляет защиту от токов перегрузки, электромагнитный расцепитель 2 – от токов КЗ, расцепитель 3 – от снижения напряжения в сетях (минимальный расцепитель), независимый расцепитель 4 – дистанционное отключение. Минимальный расцепитель 3 при номинальном напряжении развивает электромагнитную силу, которая больше силы пружины, и подвижная система расцепителя удержится в нижнем положении. Когда напряжение в сети снизится меньше допустимого, электромагнитная сила станет меньше силы пружины, подвижная деталь переместится вверх, ударит по рычагам 9 и переведет их через мертвую точку. Связь между рукояткой 5 и валом 7 нарушится под действием пружины 6 и автомат отключится.

Отключаемые автоматом токи достигают величины 70-80 кА. Для гашения электрической дуги используются щелевые камеры, дугогасительные решетки или их сочетание.

В отечественной промышленности широкое применение нашли быстродействующие автоматические выключатели серии ВАБ. Они выпускаются на токи от 1500 до 12 000 А с напряжением от 825 до 3300 В. Полное время отключения автомата лежит в пределах от 0,02 до 0,05 с. На рис.14.2 поясняется принцип действия автомата ВАБ. Основная токоведущая шина 5, включенная в цепь главного тока, охвачена магнитопроводом 4. С ней механически связаны якорь 8 электромагнита и вал 7, имеющий возможность поворачиваться вокруг оси О1. Протекающий по шине 5 ток создает магнитный поток, который может замыкаться как через зазоры δ2, так и через зазоры δ1. Левые полюсные наконечники 6 охвачены короткозамкнутыми витками 10. Если ток в шине 5 не изменяется во времени, то в короткозамкнутых витках нет вихревых токов и создаваемое ими реактивное магнитное сопротивление равно нулю. Поток, созданный током шины 5, замыкается в основном через зазоры δ2, т.к. они значительно меньше воздушных зазоров δ1. В результате возникает сила притяжения якоря к полюсам 6, которая передается шине 5 и жестко связанным с нею подвижным контактам К главной цепи. Сила притяжения контактов с увеличением тока возрастает. Это явление наблюдается при номинальных токах.

Рис. 14.2. Принцип действия автомата ВАБ

Когда же в цепи возникает короткое замыкание и ток резко увеличивается, изменяющийся магнитный поток наводит в короткозамкнутых витках большие вихревые токи. Реактивное магнитное сопротивление в этих частях магнитопровода резко возрастает и основная доля магнитного потока от тока в шине 5 замыкается уже через воздушные зазоры δ2. Результирующая электромагнитная сила перемещает якорь 8 и шину 5 вправо. Связанные с нею контакты размыкают цепь главного тока IО. Одновременно поворачивается по часовой стрелке рычаг 7. Установленный на нем валик 9 западает в выступ детали 1. Подвижная система выключателя останется в крайнем правом положении, соответствующем отключенному состоянию автоматического выключателя.

Для включения выключателя необходимо подать напряжение на питающую катушку WВ. Тогда к полюсам притянется якорь 3, а связанный с ним выступ 2 переместится вверх, поднимет рычаг 1 и валик 9 выйдет из зацепления с выступом рычага 1. Под действием силы пружины РП рычаг 7 и подвижная система автомата перейдут в крайнее левое положение и автомат включится. Дистанционное отключение автомата осуществляется подачей напряжения на отключающую катушку WО.

Быстродействующие выключатели ВАТ (выключатели автоматические, токоограничивающие) выпускаются на токи 1250 – 12500 А и постоянное напряжение 460, 660, 1050 В.

Механизм быстродействующего привода выключателя ВАТ-42 имеет электромагнит с удерживающей катушкой, параллельно которой включены конденсаторы, якорем и отключающей пружиной. Во включенном положении якорь притянут к электромагниту, усилие которого превосходит усилие отключающей пружины. Главные контакты в этом положении якоря замкнуты. При разрыве цепи удерживающей катушки возникает колебательный процесс в контуре LC, созданном индуктивностью катушки и емкостью конденсаторов. За счет отрицательной полуволны тока уничтожается остаточная намагниченность электромагнита, что обеспечивает быстродействие выключателя.

Датчиком аварийного тока этих выключателей является дифференциальное реле типа РДШ-3000 (реле дифференциальный шунт), которое при достижении током значения уставки разрывает своими вспомогательными контактами цепь удерживающей катушки выключателя.

Принцип действия реле поясняется на рис. 14.3. Токоведущая шина 1 реле разделена на две параллельные ветви, на одну из которых насажены пластины 5 из электротехнической стали. К шине прикреплен магнитопровод реле 2.

Рис. 14.3. Устройство реле РДШ-3000

Реле РДШ чувствительно к крутизне нарастания тока: при быстром его нарастании в момент короткого замыкания уставка реле снижается. Это вызвано тем, что проходящие через магнитопровод 2 токи двух ветвей шины 1 направлены навстречу друг другу. При медленном нарастании тока разность токов определяется соотношением активных сопротивлений двух ветвей шины 1. Небольшая разность токов создает магнитный поток, и при достижении током значения уставки якорь 4 притягивается к магнитопроводу 2, размыкая контакт 3 в цепи удерживающей катушки выключателя.

При коротком замыкании ток в защищаемой цепи возрастает очень быстро и соотношение между токами двух ветвей определяется в основном их индуктивным сопротивлением. А так как на ветвь меньшего сечения насажены стальные пластины 5, то ее индуктивное сопротивление будет велико. Разность токов резко возрастает, и реле сработает раньше, чем ток защищаемой цепи достигнет значения статической уставки.

Читайте так же:
Когда ставиться узо или выключатель

На выключателях ВАТ-42 установлен дополнительный индукционно-динамический привод (ИДП), обеспечивающий уменьшение собственного времени выключения до 1 – 2 мс. Принцип действия привода ИДП поясняется на рис. 14.4.

Рис. 14.4. Индукционно-динамический привод

В исходном состоянии накопительный конденсатор С1 заряжается от вспомогательного зарядного трансформатора TV1 через однополупериодный выпрямитель с полярностью, показанной на рисунке.

При срабатывании реле РДШ его контакты в цепи постоянного оперативного напряжения размыкаются, и при этом на первичной обмотке импульсного трансформатора TV2 через дифференцирующий конденсатор C2 формируется импульс напряжения, который, трансформируясь во вторичную обмотку, вызывает включение тиристора VT, что, в свою очередь, приводит к разряду конденсатора C1 на катушку 6 индукционно-динамического привода. В результате действия электродинамических сил на медный диск 7 он отталкивается от катушки и через систему рычагов 3 – 5 приводит в движение подвижный контакт выключателя 2. При быстром расхождении подвижного 2 и неподвижного 1 контактов выключателя между ними возникает электрическая дуга и наступает токоограничение аварийного тока.

Bыкпючатели автoматические серии А3700 предназначены для зaщиты элeктрических установок при коротких замыканиях, перегрузках и нeдoпустимых снижениях напряжения, для нечастых (до тpex включений в час) оперативных включений и отключений электрической цепи. Они применяются в цепях постоянного тока с номинальным напряжением до 440 В и в цепях переменного тока частотой 50 или 60 Гц напряжением до 660 В.

по роду тока — для установки в цепях постоянного или переменного тока;

по номинальному току — 160, 250, 400, 630 А;

по числу полюсов — двухполюсные или трехполюсные (габаритные размеры двух- и трехполюсных выключателей одинаковы);

по номинальному напряжению главной цепи — 440 В (постоянного тока), 380 или 660 В (переменного тока);

по частоте переменного тока — 50 или 400 Гц;

по роду защиты и виду максимальных расцепителей тока:

токоограничивающие с электромагнитными и полупроводниковыми pacцепитeлями максимального тока, с электромагнитными и тепловыми расцепителями, с элeктpoмагнитными расцепителями максимального тока;

селективные с полупроводниковыми расцепителями максимального тока;

нетокоограничивающие с элeктpoмагнитными и тепловыми расцепителями, с электромагнитными расцепителями максимального тока;

без расцепителей максимального тока;

по способу монтажа — стационарные или выдвижные;

по способу присоединения внешних проводников главной цепи у стационарных выключателей — с передним присоединением (с передней стороны выключателя), с задним присоединением (с задней стороны выключателя), с комбинированным присоединением (заднее — к выводам неподвижных кoнтактов, переднее — к выводам подвижных контактов);

по наличию дополнительных сборочных единиц — независимого расцепителя, расцепителя нулевого напряжения, электромагнитного привода, вспомогательных контактов, выдвижного устройства.

В условном обозначении выключателей А3700 указывают порядковый номер разработки (37), величину выключателя (1 — для тока 160 А, 2 — для тока 250 А, 3 — для тока 400 А, 4 либо 9 — для тока 6З0 А), исполнение выключателя по числу полюсов, виду установки максимальных расцепителей тока и по максимально-токовой защите.

Для тиристорных электроприводов используются автоматические выключатели токоограничивающие с электромагнитными расцепителями (двухпoлюсныe типов А3711Б, АЗ721Б, А3731Б, А3741Б или тpexпoлюсныe типов A3712Б, A3722Б, А3732Б, A3742Б), токоограничивающие с электромагнитными и тепловыми расцепителями (двухполюсные типов А3715Б, А3725Б, А37З5Б или трехполюсные типов А3716Б, А3726Б, А3736Б), нетокоограничивающие с электромагнитными и тепловыми расцепителями (двухполюсные типа А3795Н или трехполюсные типа А3796Н).

Если далее не требуется конкретное обозначение исполнения выключателя по величине, числу полюсов, виду установки максимальных расцепителей, то указанные выключатели обозначаются А3701Б, А3702Б, А3705Б, АЗ706Б, АЗ790Н.

Для тиристорных электроприводов используются выключатели с независимыми расцепителями, расцепителями нулевого тока, электромагнитным приводом и вспомогательными контактами. Heзaвисимый расцепитель отключает выключатель при подаче на выводы его катушки напряжения постоянногo тока или однофазного переменного тока частотой 50 или 60 Гц. Номинальное напряжение постоянного тока независимого расцепителя 110 В (допустимые колебания на выводах катушки 77-132 В) или 220 В (допустимые колебания 154-264 В); номинальное напряжение переменного тока 440 В (пределы номинального рабочего напряжения 110-440 В, допустимые колебания на выводах катушки 77-528 В).

Полное время отключения выключателя при номинальном токе с момента подачи номинального напряжения на выводы катушки независимого расцепителя не более 0,04 с.

Расцепитель нулевого напряжения рассчитан на номинальные напряжения 127, 220, 230, 240, 300, 380, 400, 415 и 660 В однoфазного переменного тока или 110 и 220 В постoянного тока.

К автоматическим выключателям относятся и устройства защитного отключения (УЗО), расцепитель которых срабатывает при определенном значении тока утечки. Например, для защиты от прикосновения к токоведущим деталям ток утечки УЗО равен 30 мА.

Назначение автоматических выключателей

Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для оперативных включений и отключений низковольтных электрических цепей и защиты их от токов КЗ и перегрузок, а также от исчезновения или снижения напряжения сети.
Роль защитных элементов, реагирующих на отклонение той или иной контролируемой величины от своего нормального значения, выполняют расцепители. В автоматах могут быть установлены следующие расцепители:
максимального тока, срабатывающие мгновенно при токе КЗ в цепи;
минимального напряжения, срабатывающие в случае понижения или исчезновения напряжения;
обратного тока, которые срабатывают при изменении направления тока в цепи постоянного тока;
независимые (ни от каких параметров электрической цепи), которые служат для дистанционного отключения автоматов;
тепловые, применяемые для защиты от перегрузок (по типу тепловых реле пускателей);
комбинированные, включающие электромагнитные и тепловые расцепители одновременно.
Автоматические выключатели снабжаются механизмом свободного расцепления (МСР), который позволяет обеспечить отключение автомата в процессе включения или после него.
На рис. схематично представлена конструкция автоматического выключателя, имеющего дугогасительные 1 и главные 2 контакты. Главные контакты, выполняемые из меди, имеют малое переходное сопротивление и могут длительного пропускать большой ток. Дугогасительные контакты, выполняемые из металлокерамики, включаются параллельно главным.
Включение автомата осуществляется вручную при повороте рукоятки 7 по часовой стрелке вокруг оси 03 или дистанционно электромагнитным приводом 8. При этом рычаги 5 механи: ма свободного расцепления перемещают вправо контактный рычаг 3, преодолевая усилие отключающей пружины 4. Пр: повороте рычага 3 вокруг оси О, замыкаются дугогасительные контакты 7, сжимая свою амортизационную пружину, затем — главные 2: Включенный автомат становится на защелку при перемещении шарнирного со единения Ог вниз.

Читайте так же:
Заказной номер автоматического выключателя

Принципиальная конструкция автоматического выключателя
Отключение автомата осуществляется вручную путем поворота рукоятки против часовой стрелки или автоматически и дистанционно при протек нии тока по обмотке отключа щего электромагнита расцепителя 6. Его сердечник перемещает шарнир Ог вверх и жесткая система рычагов 5 "ломается" по шарниру. Отключающая пружина 4 отключает выключатель. Возникающая между контактами 1 дуга гасится в дугогасительной камере путем деления на ряд дуг металлическими пластинами 9.
Резьбовой автомат с комбинированным рацепителем показан на рис. 2. Включение автомата вручную осуществляется нажатием кнопки 1, отключение — кнопки 2. При включенном автомате ток протекает от центрального контакта 10 через неподвижные контакты 6 и 11, соединенные контактным мостиком 5, биметаллическую пластину 13, гибкую связь 14, обмотку электромагнитного рацепителя 15 к резьбовой гильзе 7.
При коротком замыкании сердечник 16 электромагнита втягивается вниз, рычаг защелки 3 поворачивается вокруг оси О,, освобождая рычаг 4. Подвижная система выключателя под действием сжатой пружины 9 перемещается вверх, толкатель 8 размыкает контакты.
При длительной перегрузке биметаллическая пластина 12 нагревается и изгибается, штифт защелки 13 перемещается влево, освобождая рычаг 4, автомат отключается.
Внешний вид автоматического выключателя показан на рис. 2, а. Он собран в пластмассовом корпусе, имеет металлический цоколь с резьбой, при помощи которой ввертывается в резьбовую гильзу основания пробочного предохранителя.

Рис. 2. Резьбовой автоматический выключатель: а — внешний вид; б — принцип устройства
Широкое распространение получили автоматические выключатели, у которых ручное управление осуществляется с помощью Рукоятки 8 (рис. 3), Выключатель состоит из электромагнитного расцепителя максимального тока 1, корпуса 2, контактов 3, выводных зажимов 4, дугогасительной камеры 5, механизма свободного расцепления, крышки 7, регулятора теплового реле 9. Рукоятка управления 8 является одновременно указателем положения выключателя: верхнее положение — выключатель включен, нижнее — отключен.

Рис. 3. Автоматический выключатель с рукояткой управления
Таким образом, автоматические выключатели являются как коммутационными так и защитными аппаратами низковольтных электрических цепей.

Автоматические выключатели. Назначение, разные виды, число полюсов, группы «A», «B», «C», «D»

Выключателями называют обширный класс коммутационных аппаратов, способных соединять, разъединять и служить проводниками в электрических цепях в условиях протекания рабочих и аварийных токов.

Именно способность коммутировать повышенные токи, возникающие при отклонениях условий работы электрических сетей от нормального режима, отличает выключатели от других коммутирующих устройств, среди которых:

  • разъединители, предназначенные для коммутации только токов холостого хода;
  • выключатели нагрузки, способные разрывать номинальный рабочий ток электроустановки.

Назначение

Таким образом, технические свойства, которыми обладают автоматические выключатели (краткое обозначение ВА), позволяют использовать их в следующих целях:

  • коммутирование электрических цепей;
  • защита электроустановок путём их автоматического отключения при возникновении аварийного значения тока.

ВА используются в электрических сетях и электроустановках всех уровней напряжения, однако, общепринятый термин «автоматические выключатели» подразумевает низковольтные аппараты, работающие в условиях до 1000 вольт.

Популярные автоматы

Часто встречаемые производители: ABB, IEK, Schneider-Electric, Legrand.

Те автоматы, что функционируют в сетях более высокого напряжения, называть «автоматическими» не принято что, конечно же, не вполне логично. Уровень автоматизации работы оборудования высокого напряжения обычно выше, чем низковольтного. Но главное не путаться в терминологии, чтобы понимать, о чём идёт речь.

Размеры в мм

Габариты на примере ABB (мм) в зависимости от числа полюсов. Размеры могут отличаться от других производителей, например, высота бывает 80, 88, 90, 104 мм.

Устройство и принцип работы

Одним из основных узлов автомата являются его силовые контакты. Включение ВА обычно осуществляется вручную — путём нажатия кнопки включения или поднятием вверх рукоятки управления. При этом производится взвод пружинного механизма, а элементы контактной группы прижимаются друг к другу с определённым усилием. Сохранение взведённого состояния пружинного механизма обеспечивается благодаря фиксирующей защёлке, удерживающей механический привод во включенном положении.

Устройство

В разрезе, типовой примерный вид.

Отключение может быть произведено как вручную, так и автоматически, при срабатывании органа защиты выключателя. В простейшем случае, защитные функции выполняются двумя компонентами — электромагнитным и тепловым расцепителями.

Электромагнитный расцепитель

ЭР представляет собой токовую катушку (соленоид) с подвижным электромагнитным сердечником — бойком. Через катушку постоянно проходит ток питаемой электроустановки. Срабатывание соленоида происходит при определённом значении тока, протекающего через контакты автомата. Обычно это величина тока, в несколько раз, а то и на порядки превышающая номинальное значение. При возникновении в защищаемой цепи короткого замыкания, под воздействием аварийных значений, стержень соленоида выдвигается и давит на защёлку механического привода расцепителя. В результате ее освобождения, привод выключателя под действием силы пружины разрывает контакт.

Тепловой расцепитель

Тепловой расцепитель обычно состоит из биметаллической пластины, по которой протекает ток. На самом деле, ток может протекать не по самой пластине, а по намотанному на неё высокоомному проводнику, нагреваемому током и передающему тепло пластине. Биметаллическая пластина — это спаянные между собой тонкие полоски двух металлических сплавов. Материалы подбираются таким образом, чтобы коэффициент их теплового расширения имел большое различие. Необходимо это для того, чтобы при нагревании биметалла пластина изогнулась — ведь один из её слоёв расширяется гораздо более активно.

Далее, при достижении некоторого критического изгиба пластина воздействует на фиксатор защёлки, отключая выключатель. СтабЭксперт.ру напоминает, что параметры системы подобраны таким образом, чтобы разогрев пластины начинался при протекании по ней тока, превышающего номинальное значение на величину порядка 20%. При этом, чем больше значение тока, тем активнее происходит нагрев, следовательно, быстрее достигается критический изгиб и инициируется отключение автомата.

Читайте так же:
Блокиратор выключателя от детей

Разница расцепителей

Резюмируя описание работы этих двух механизмов, можно отметить, что расцепитель электромагнитного типа представляет собой токовую защиту без выдержки времени, которую называют токовой отсечкой. Токовая отсечка реагирует на сверхтоки, возникающие при коротких замыканиях в защищаемой сети.

Тепловой расцепитель позволяет реализовать интегральную зависимость времени срабатывания защиты от величины тока. Тепловая защита обеспечивает отключение оборудования при его перегрузке, когда потребляемый ток больше номинального на 20% и более. В этих условиях отсечка ещё не срабатывает, но длительное функционирование оборудования в таком режиме недопустимо.

Читайте еще: что такое и зачем нужен автомат диф?

Отличие от прочих коммутационных устройств

Может возникнуть вопрос, в чём заключается отличие автоматического выключателя от других коммутационных аппаратов, не способных коммутировать значительные токи. Дело в том, что коммутация токовых нагрузок, а именно их отключение, сопровождается возникновением электрической дуги. Причём, чем больше значение тока, тем сильнее дуговой разряд при отключении контактов. Горение дуги происходит в ионизированном воздушном пространстве, то есть, воздух становится электропроводящим. В зависимости от разрываемого тока и напряжения сети, дуговой разряд в промежутке определённой величины может вообще не погаснуть после отключения контактов.

Примером может служить дуговая электрическая сварка, где установив между электродом и деталью требуемый зазор, дугу можно поддерживать постоянно. Кроме этого, горящая в разрыве контактов электрическая дуга ионизирует окружающее пространство и вызывает междуфазное короткое замыкание в случае многополюсных коммутационных аппаратов.

Но это относится только к разъединителям. Автоматический выключатель оборудован специальными дугогасительными камерами, типовая конструкция которых содержит ряд параллельно расположенных пластин, они разделяют дугу на отдельные участки, где та и затухает. Также предусмотрен путь отвода образующихся при горении дуги газов. Персональной дугогасительной камерой оборудован каждый полюс автомата, что препятствует распространению ЭД на контакты соседних фаз.

Типы ВА (полюса и четыре группы)

Классифицировать типы автоматических выключателей можно по нескольким признакам, остановимся на некоторых из них.

Число полюсов: 1p, 2p, 3p и 4p

Данная характеристика показывает, какое количество независимых электрических цепей может коммутировать автомат. По этому параметру ВА делятся на однополюсные (обозначение 1p), двухполюсные (2p), трёхполюсные (3p) и четырёхполюсные (4p).

Каждый из полюсов представляет собой обособленный механический контакт, имеющий два вывода для подключения внешних электрических цепей. Иногда полюса называют главными цепями, т.е. это цепи контактов, предназначенных для коммутации токов защищаемой нагрузки.

Полюса

Количество полюсов (1п, 2п, 3п, 4п) каждого выключателя можно определить без труда.

Понятие главных полюсов или цепей было введено, т.к. некоторые разновидности автоматов имеют до нескольких вспомогательных контактов. Эти контакты не предназначены для коммутации силовой электрической нагрузки и не оборудованы устройствами дугогашения. Есть еще вспомогательные контакты (называемые также блок-контактами), они работают в цепях сигнализации и блокировки.

Время-токовая характеристика

В зависимости от особенностей электрической цепи, автоматический выключатель должен обладать соответствующими свойствами защит. Значение токов короткого замыкания является характеристикой питающей сети, а не подключаемой нагрузки. Нагрузку одной и той же номинальной мощности и напряжения можно подключить к мощным шинам подстанции, либо к длинной линии электропередачи, на большом удалении от источника питания. СтабЭксперт.ру напоминает, что в первом случае ток короткого замыкания будет иметь максимальное значение, во втором, из-за влияния сопротивления линии электропередачи может быть значительно снижен. Таким образом, при выборе подходящего автоматического выключателя недостаточно учитывать только характеристики нагрузки, нужно иметь расчётные значения токов короткого замыкания в месте предполагаемой установки.

Деление на группы A, B, C, D

Для работы в различных сетях выпускаются автоматические выключатели, обладающие различными время–токовыми характеристиками. По этому признаку, в соответствии с ГОСТ Р 50345-99, все автоматы делятся на четыре группы — «A», «B», «C» и «D». К аппаратам каждой из этих групп предъявляются свои требования в части защитных характеристик. Рассмотрим их подробнее.

К расцепителям автоматов с характеристикой типа «A» предъявляется одно требование: при протекании токов, превышающих номинальное значение в 5 раз, его отключение должно происходить за время, меньшее 0,1 с.

Например, выключатель рассчитан на номинальный ток 25 ампер, то есть, Iном = 25А. При токе 5*Iном= 125А, время срабатывания расцепителя должно быть меньше 0,1 с.

Что касается автоматов с характеристиками «B», «C» и «D», существуют как общие для всех трёх групп, так и индивидуальные требования. Они нормируют время отключения при различных уровнях превышения номинального тока:

  • при токе 1,13 Iном, то есть, превышающем номинальное значение на 13%, автоматы с номиналом до 63 ампер должны работать до отключения не менее одного часа, выключатели на ток свыше 63 ампер, соответственно не менее двух часов;
  • ток 1,45 Iном должен приводить к отключению автоматов с номиналом до 63 ампер менее, чем за один час, автоматов свыше 63 ампер – менее, чем за два часа;
  • при превышении номинального тока на 155% (2,55 Iном), автоматические выключатели до 32 ампер отключаются в течение времени от 1 до 60 секунд, автоматы более 32 ампер — от 1 до 120 с.

Характеристики отключения каждой из групп, выглядят следующим образом:

  • тип «B» отключается более, чем за 0,1 секунду при троекратном превышении номинального тока и менее, чем за 0,1 сек. при десятикратном;
  • отключение выключателей типа «C» — более 0,1 сек. при 5*Iном, менее 0,1 сек. при 50 Iном;
  • автомат типа «D» не должен срабатывать ранее 0,1 сек. при десятикратном увеличении номинального тока.

Выключатели с выдержкой времени

Автоматические выключатели, оснащённые механизмом установки времени срабатывания вне зависимости от значения тока, называются селективными. Соответственно аппараты, не обладающие этим качеством относятся к неселективным. Рассмотрим, что такое селективность и зачем она нужна.

Читайте так же:
Выключатели для открытой установки iek форс

Селективность — это одно из основных качеств, которым должна обладать защита. Селективность заключается в необходимом и достаточном объёме защитных отключений повреждённого участка сети. Это означает, что в случае повреждения оборудования (например, короткого замыкания), защита должна отработать так, чтобы отключенным оказался только повреждённый сегмент схемы. Всё остальное оборудование должно при этом по возможности оставаться в работе. Какое отношение к этому имеет выдержка времени выключателя, покажем на примере.

Предположим, на вводе питания секции 0,4 кВ установлен выключатель «1». От этой секции питаются несколько отходящих линий через линейные выключатели. Пусть на одной из отходящих линий установлен выключатель «2».

Теперь предположим, что в самом начале этой линии произошло короткое замыкание. Какой выключатель должен быть отключен защитами, чтобы выделить только повреждённый участок? Конечно же, «2». Но ведь ток короткого замыкания в этой ситуации протекает через два выключателя – «1» и «2» (короткое замыкание подпитывается от источника через выключатель ввода «1»). Каким же образом обеспечить отключение только выключателя «2», ведь значение тока, протекающего через эти выключатели практически одинаково. Вот здесь и приходит на помощь возможность установления искусственной задержки времени отключения на автомате ввода «1». При этом защита просто не успевает сработать, так как линейный выключатель «2» отключит ток короткого замыкания без выдержки времени.

Автоматические выключатели постоянного тока: что это такое и где они применяются?

Многие знают из школьного курса физики, что ток бывает переменным и постоянным. Если о применении переменного тока мы еще что-то можем с уверенностью сказать (все бытовые электроприемники питаются от переменного тока), то о постоянном мы не знаем практически ничего. Но раз существуют сети постоянного тока, значит есть и потребители, и соотвественно защита таким сетям тоже нужна. Где встречаются потребители постоянного тока и в чем отличие аппаратов защиты для этого рода тока мы рассмотрим в этой статье.

Ни один из типов электрического тока не «лучше», чем другой — каждый подходит для решения определенных задач: переменный ток идеален для генерации, передачи и распределения электроэнергии на большие расстояния, в то время как постоянный ток находит свое применение на специальных промышленных объектах, установках солнечной энергии, центрах обработки данных, электрических подстанциях и пр.

Шкаф распределения постоянного оперативного тока электрической подстанции

Понимание отличий переменного и постоянного тока дает четкое представление о задачах, с которыми сталкиваются автоматические выключатели постоянного тока. Переменный ток промышленной частоты (50 Гц) меняет свое направление в электрической цепи 50 раз в секунду и столько же раз «переходит» через нулевое значение. Этот «переход» значения тока через ноль способствует скорейшему гашению электрической дуги. В цепях постоянного тока значение напряжения постоянно — также как и направление тока постоянно во времени. Этот факт существенно затрудняет гашение дуги постоянного тока, и потому требует специальных конструкторских решений.

Совмещенные графики нормального и переходного режимов при отключении: а) переменного тока; б) постоянного тока.

Одно из таких решений — использование постоянного магнита (4). Движение дуги в магнитном поле является одним из способов гашения в аппаратах до 1 кВ и находит применение в модульных автоматических выключателях. На электрическую дугу, которая по своей сути является проводником, воздействует магнитное поле, и та затягивается в дугогасительную камеру, где окончательно затухает.

1 — подвижный контакт
2 — неподвижный контакт
3 — серебросодержащая контактная напайка
4 — магнит
5 — дугогасительная камера
6 — скоба

Полярность надо соблюдать

Еще одним и, пожалуй, ключевым отличием между автоматическими выключателями переменного и постоянного тока, является у последних наличие полярности.

Схемы подключения однополюсного и двухполюсного автоматического выключателя постоянного тока

Если вы защищаете однофазную сеть переменного тока при помощи двухполюсного автоматического выключателя (с двумя защищенными полюсами), то нет разницы в какой из полюсов подключать фазный или нулевой проводник. При подключении же в сеть постоянного тока автоматических выключателей необходимо соблюдать правильную полярность. При подключении однополюсного выключателя постоянного тока питающее напряжение подается на клемму «1», а при подключении двухполюсного — на клеммы «1» и «4».

Почему это так важно? Смотрите видео . Автор ролика проводит несколько тестов с 10-ти амперным выключателем:

1) Включение выключателя в сеть с соблюдением полярности — ничего не происходит.
2) Выключатель установлен в сеть обратной полярностью; параметры сети U=376 В, I=7,5 А. Как итог: сильное дымовыделение с последующим воспламенением выключателя.
3) Выключатель установлен с соблюдением полярности, а ток в цепи составляет 40 А, что в 4 раза превышает его номинал. Тепловая защита, как это и должно быть, разомкнула защищаемую цепь через несколько секунд.
4) Последний и самый жесткий тест проводился с таким же 4-х кратным превышением по току и обратной полярностью. Результат не заставил себя долго ждать — мгновенное воспламенение.

Этот ролик наглядно демонстрирует то, почему необходимо соблюдать полярность при подключении автоматических выключателей постоянного тока. Подключение с обратной полярностью, и с током цепи, не превышающим номинал автоматического выключателя, выводит его из строя. Во избежание повторения подобных «печальных опытов» производители маркируют клеммы выключателей «+» и «-», а также дают схемы подключения в руководствах по эксплуатации.

Таким образом, автоматические выключатели постоянного тока — это устройства защиты, применяемые для объектов альтернативной энергетики, систем автоматизации и управления промышленных процессов и пр. Специальные исполнения защитных характеристик Z, L, K позволяют защищать высокотехнологичное оборудование промышленных предприятий.

Для их электроустановки всегда рекомендуется пользоваться услугами квалифицированных инженеров и техников, чтобы убедиться, что соответствующие автоматические выключатели постоянного тока будут выбраны и установлены правильно.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector