Принцип работы автомата электрического – «Почему в автоматических выключателях используют два различных механизма защитного отключения электрической цепи?» – Яндекс.Знатоки

Содержание

Устройство и принцип работы УЗО

Автоматы защиты в электрических цепях представляют собой устройства, автоматически выключающие электропитание путём размыкания контактов. Контакты размыкаются при коротком замыкании, превышении токовой нагрузки сверх расчётной и при появлении ненормированных токов утечки в сети. Автоматы защиты служат также в качестве выключателя для ручного размыкания сети.
В свою очередь, автоматы защиты делятся на следующие группы:

В последнее время появились также комбинированные приборы, совмещающие автомат защиты и УЗО, так называемые диффавтоматы.

В данной статье мы рассмотрим автоматы защиты, особенности их устройства, выбора и монтажа.

разнополюсные автоматические выключатели

  • 2.Для размыкания контактов достаточно отодвинуть защёлку, и пружина размыкания, прикреплённая к размыкающему контакту (контактам), разомкнёт цепь. Возникающая при размыкании контактов электрическая дуга гасится специальным устройством гашения. Защёлка отодвигается для размыкания, во-первых, соленоидом, включённым в цепь последовательно при определённом
камера автоматического выключателя

значении протекающего через него тока, и, во-вторых, биметаллической пластиной, тоже включённой последовательно, изгибающейся при нагреве и сдвигающей защёлку для размыкания. Можно так же разомкнуть контакты вручную, нажав на кнопку, которая механически связана с защёлкой.Сверху и снизу расположены контакты (клеммы) для соединения с проводами. Крепится устройство защёлкиванием на так называемой DIN — рейка (DIN – Дойче Индустри Нормен – немецкие стандарты промышленности) DIN – рейка оснащаются входные щитки электросетей, в эти щитки также устанавливаются электросчётчики. Ставится автомат на DIN-рейку простым защёлкиванием, а для снятия необходимо отвёрткой сдвинуть специальную рамку фиксации.

дин-рейка для крепления автоматов защиты

Автомат защиты, защищает электросеть и приборы, подключённые после него.
При коротком замыкании сила тока, протекающего через соленоид, многократно увеличивается, соленоид втягивает сердечник, соединённый с защёлкой и цепь размыкается. Если же токовая нагрузка увеличивается (до срабатывания соленоида) и это вызывает сверхнормативный нагрев проводов, срабатывает биметаллическая пластина. При этом если время срабатывания соленоида составляет около 0,2 сек., то время срабатывания биметаллической пластины – около 4 сек.

автомат защиты

Номинальный ток и ток мгновенного расцепления автомата. Выбор автомата защиты

Основной характеристикой при выборе автомата является номинальный ток, который указывается на маркировке автоматов. Чтобы понять его смысл, нужно знать, что любая электросеть состоит из так называемых групп, каждая группа образует независимую «петлю», все петли подключены к входным проводам параллельно, то есть независимо. Это делается, во-первых, для повышения надёжности работы электросети и уменьшения возможности перегрузок, во-вторых, с помощью групп все токовые нагрузки выравниваются и приводятся к некоторым стандартным значениям, что позволяет экономить на проводах – для каждой группы выбирается своё сечение проводов.

Как правило, одну группу составляют приборы освещения, другую – розетки, третью энергопотребляющие электроплиты, стиральные машины и т.д. По каждой группе при проектировании сети электроснабжения определяется номинальный ток, исходя из которого, рассчитывается поперечное сечение проводов. Нужно заметить, что номинальный ток группы потребителей рассчитывается не простым суммированием мощностей потребителей, а с учётом вероятности одновременного включения нескольких потребителей в сеть. Для этого вводится так называемый коэффициент вероятности, рассчитываемый по специальной методике.

схема подклюючения автоматов защиты

Исходя из расчётных номинальных токов каждой группы потребителей, рассчитывается необходимое сечение проводов, и выбираются автоматы защиты (на каждую группу ставится свой автомат). Выбираются автоматы таким образом, что по известному номинальному току группы выбирается автомат с ближайшим в большую сторону значением номинального тока. Например, при номинальном токе группы 15А, выбираем автомат со значением номинального тока 16А.

номинал автоматических выключателей

Нужно понимать, что автомат защиты срабатывает не при небольшом превышении номинального тока, а при токе в сети, в несколько раз превышающем номинальный. Этот ток называется – ток мгновенного расцепления (в отличие от тока срабатывания биметаллической пластины) автомата защиты. Это второй параметр, который нужно учитывать при выборе автомата. По величине тока мгновенного расцепления, вернее по его отношению к номинальному току, автоматы делятся на три группы, обозначаемые латинскими буквами В; С; и D. (В Европейском Союзе выпускаются автоматы и класса А.) Что означают эти буквы?

Автоматы класса В рассчитаны на мгновенное расцепление при токе выше 3-х и до 5-ти номинальных токов.
Класс С соответственно выше 5-ти и до 10-ти номинальных токов.
Класс D – выше 10-ти и до 20-ти номинальных токов.

классификация автоматических выключателей

Для чего введены эти классы?

Дело в том, что существует такое понятие как пусковой ток нагрузки, который может для некоторых потребителей превышать номинальный рабочий ток в несколько раз. Например, любые электродвигатели в момент пуска (пока ротор двигателя неподвижен) работают практически в режиме короткого замыкания, то есть нагружают сеть только активным сопротивлением медных обмоток, которое невелико. И лишь когда ротор двигателя набирает обороты, появляется реактивное сопротивление, уменьшающее ток. Пусковые токи электродвигателей в 4-5 раз превышают номинальные (рабочие токи). (Правда длительность протекания пусковых токов невелика, биметаллическая пластина автомата защиты сработать не успеет).

Если мы для защиты двигателей применим автоматы класса В, то получим при каждом пуске двигателя ложное срабатывание автомата на пусковой ток. И возможно вообще не сможем запустить двигатель. Именно поэтому для защиты двигателей нужно применять автоматы класса D.

защита автомата от пусковых токов — электродвигатель

Класс В – для защиты осветительных сетей, нагревательных приборов, где пусковые токи минимальны или вообще отсутствуют. Соответственно класс С – для приборов со средними пусковыми токами.

средние пусковые токи — лампы освещения

Естественно для выбора автомата защиты нужно учитывать напряжение, тип тока, рабочую среду и т.д., но всё это в особых комментариях не нуждается.

Установка и монтаж автоматов защиты

Сразу отметим, что работы по установке и монтажу автоматов защиты должны проводиться квалифицированным персоналом, прошедшим соответствующее обучение и имеющим допуск на право проведения подобных работ. Это – требование безопасности, изложенное в ПУЭ.

монтаж электрического щита

Установка и монтаж автоматов производятся на основе принципиальной схемы, которая должна быть прикреплена на видном месте внутри входного щитка электропитания. Принципиальная схема конкретной установки разрабатывается на основе типовых схем. Как правило, во входном щитке располагается следующее оборудование:

электрический щит с автоматами защиты
  1. На входе устанавливается выключатель – рубильник, пакетный выключатель или общий автомат защиты (в современных щитках ставятся автоматы защиты). Это делается для того, чтобы можно было проводить электромонтажные работы внутри щитка, просто отключив весь щиток от электропитания.
  2. Далее подключается электросчётчик, который пломбируется для защиты от всякого рода «умельцев» «экономить» электроэнергию.
  3. После счётчика питающие провода разветвляются на группы, и на входе каждой группы ставится свой автомат защиты, а после него – УЗО (устройство защитного отключения). УЗО выбираются таким образом, чтобы их номинальный ток превышал номинальный ток автомата защиты. Далее провода выходят из щитка к группам потребителей, к каждой группе своим отдельным кабелем.

Автоматы защиты и УЗО крепятся на DIN-рейке. Сам монтаж сложностей не представляет, нужно только заметить, что для облегчения монтажа существуют готовые планки перемычек или перемычки – это для подачи, к примеру, на все автоматы фазного напряжения, входной провод подключается к первому автомату, а к остальным – с помощью перемычек. Также в щитке устанавливаются общие зажимные планки для нулевых проводов и для проводов заземления. Всё это значительно облегчает монтаж.

автоматы защиты для дома и офиса

Автоматический выключатель: устройство, принцип действия

Несмотря на многообразие типов автоматических выключателей (автоматов), многие работают по схожим принципам и построены на базе стандартного набора функциональных элементов. В связи с широким применением автоматов модульного типа (особенно, в бытовых и низковольтных электросетях), изучать работу автоматического выключателя резонно на их примере. В качестве подопытного образца будет выступать недорогого однополюсный автомат марки ДЭК типа ВА-101-1 C3.

 

Автомат модульного типа внешне представляет собой стандартизированный по габаритам аппарат в пластмассовом корпусе, имеющий две или более входных клемм (в зависимости от количества полюсов) для подключения питания с одной стороны (обычно, сверху) и подсоединения нагрузки с другой (снизу). На передней панели автомата находится рычаг управления, с помощью которого осуществляется включение и отключение автомата (нагрузки) вручную. По бокам корпуса имеются технологические отверстия для установки дополнительных устройств, например, контактов состояния автомата, независимого расцепителя и некоторых других. Сверху автомат имеет отверстия для доступа к регулировочному винту теплового расцепителя и выхода продуктов горения дугового разряда. Монтаж (крепление) модульного автомата в электрошкафу осуществляется на так называемую DIN-рейку – металлический или пластмассовый профиль определенной формы.



Крепление автомата на DIN-Рейку и снятие в неё.

 



Окна для подсоединений дополнительных устройств к автомату.

 


Автомат ДЭК. Вид сверху.
1 — отверстие выхода продуктов горения дуги; 2 — отверстие с регулировочным винтом теплового расцепителя.

 

В электрическую цепь автомат подключается последовательно — в разрыв цепи питания нагрузки (потребителей). Принцип действия автоматического выключателя состоит в контроле силы электрического тока через автомат и, в случае необходимости, разрыве цепи (отключении нагрузки) с той или иной скоростью (задержкой), начиная с момента превышения тока и в зависимости от «серьезности» (кратности) этого превышения.


Схема подключения однополюсного автомата в цепь питания лампы накаливания.

 

Корпус модульного автомата, в большинстве случаев, неразборный. Для его вскрытия, с целью изучения, потребуется удалить (высверлить и извлечь) все заклепки и разделить корпус на две части. Элементы корпуса выполнены из пластмассы, не поддерживающей горение, с достаточной (расчетной) электроизоляционной способностью. С внутренней стороны полукорпусов имеются пазы и направляющие для установки функциональных элементов автомата.



Процесс вскрытия автомата.


Автоматический выключатель ДЭК внутри.


Автомат полностью разобран.

 


Устройство автоматического выключателя с подписями его функциональных элементов.

Механизм взвода и расцепления – механическая система из пружин и рычажков, выполняющая две основные функции: удержание контактов в сомкнутом состоянии при штатном режиме работы, и, при возникновении аварийной ситуации, по командам расцепителей или оператора (ручное отключение) быстро отвести подвижный контакт от неподвижного.


Автомат включен, механизм взведен.

 

Электромагнитный расцепитель представляет собой электромагнит с подвижным сердечником (якорем), который работает как толкатель. Когда ток через обмотку достигает определенного значения, якорь надавливает на рычажок спускового механизма, что приводит к его срабатыванию и отключению нагрузки. Число витков катушки и сечение обмоточной проволоки электромагнита рассчитано так, чтобы срабатывать только при относительно больших превышениях номинального тока автомата (например, при коротком замыкании), а так же чтобы выдерживать такие превышения неоднократно.


Нижняя клемма, катушка электромагнитного расцепителя и биметаллическая пластина соединены сваркой.


Якорь электромагнитного расцепителя в собранном (слева) и разобранном (справа) виде.

 


При движении якоря вниз в направлении красной стрелки, курок спускового механизма выходит из зацепления (красный кружок).


При движении якоря вниз, он увлекает за собой подвижный контакт, чем помогает механизму расцепления развести контакты.

 

Тепловой расцепитель – биметаллическая пластина, изгибающаяся в определенную сторону при нагреве в результате прохождения тока через специальный проводник повышенного сопротивления, намотанный поверх неё (биметаллическая пластина косвенного нагрева). При определенном угле изгиба пластины, её кончик надавливает на рычажок спискового механизма – автомат отключается. В отличие от электромагнитного расцепителя, тепловой расцепитель более медлителен и не способен срабатывать за доли секунды, однако, он более точен и поддается тонкой настройке.


При изгибании кончика биметаллической пластины в направлении красной стрелки, курок спускового механизма выходит из зацепления (красный кружок).

 

Дугогасительная камера, имеющаяся в устройстве автоматического выключателя, обеспечивает быстрое гашение дугового разряда, который может образовываться при размыкании контактов. Она представляет собой набор металлических пластин, находящихся на небольшом расстоянии друг от друга. Попадая на пластины, дуга разделяется, завлекается внутрь дугогасительной камеры и тухнет. Продукты горения дуги и избыточное давление сбрасываются наружу через специальный канал в корпусе автомата.

 

Автоматический выключатель устроен и работает по принципу постоянного слежения за силой электрического тока, использует сразу два детектора-расцепителя: электромагнитный и тепловой. Первый обладает высокой скоростью реакции, которая необходима для защиты от быстрорастущих сверхтоков, вторая – точностью и определенной задержкой в срабатывании, что позволяет исключить ложные отключения нагрузки при кратковременном и небольшом превышении силы тока.

Похожие статьи:

Виды и принцип работы электрических автоматов

Автоматы электрические выполняют функцию защиты проводки от перегрузок, замыканий, аварий, которые могут возникнуть при скачках напряжения. Чтобы не случилась чрезвычайная ситуация, необходимо в квартирах, частных домах, гаражах, дачах и хозяйственных постройках устанавливать электрические автоматические выключатели. Когда случаются перегрузки или скачки, то прибор реагирует и работает неодинаково. В той или иной ситуации происходит срабатывание отдельных частей устройства, в то время как другие части продолжают работать, обеспечивая безопасность жилища.

Принцип работы защитного автомата

Выключатель имеет компактные, небольшие размеры, устройство помещено в пластмассу из термостойких материалов. На одной стороне —лицевой — установлена рукоятка, позволяющая включать и выключать прибор, на другой — сзади — фиксатор-защелка, который крепится на специальную DIN-рейку. Снизу и сверху расположены винтовые клеммы.

Принцип работы выключателей зависит от состояния сети и протекания тока по проводке. Когда прибор электрического выключателя находится в нормальном режиме, то через автомат проходит ток, показатели которого могут быть равны или меньше установленного номинального значения. Напряжение от внешней сети идет на верхнюю клемму с неподвижным контактом. Отсюда ток поступает на замкнутый подвижный контакт, а далее переходит на катушку соленоида, которая является гибким медным проводником. Уже отсюда ток идет на тепловой расцепитель, с которого поступает на нижнюю клемму. Именно она подключена к сети.

Таблица номиналов автоматов по току

Штатный ток, который проходит по проводке, может быть больше или меньше установленных значений. На их основании составлена классификация времятоковых характеристик для расцепителей в устройствах. Каждый вид в государственном стандарте отмечен латинской буквой, а допустимое превышение следует искать по формуле коэффициента — k=I/In.

В таблице 1 указаны нормы каждого типа времятоковых показателей.

Таблица 1

Тип время тока Значение
А Допустимое троекратное превышение, которое является максимальным
В От 3 до 5
С Превышение больше штатного возможно в 5-10 раз
D Превышение возможно в 10-20 раз
К От 8 до 14
Z Превышение разрешено в пределах 2-4 раз больше нормы

В таблице 2 приведены времятоковые характеристики приборов автоматического выключения тока.

Таблица 2

Тип Характеристика Виды цепей
А Защита на отрезке АВ активируется, когда коэффициент будет равен 1,3. Отключение тока происходит в течение 60 мин. Если ток будет и дальше увеличиваться, то время отключения сокращается ровно в два раза. Электромагнитная защита со скоростью 0,05 сек. сработает, если номинал превысит в 2 раза. Не подвержены кратковременным перегрузкам, применяются в промышленных масштабах, а не быту.
В Штатный номинал может быть превышен в 3-5 раз. Активация соленоида происходит, если перегрузка возрастет в 5 раз. Тогда обесточивание произойдет в течение 0,015 сек. Термоэлемент отключится в течение 4 сек. уже при троекратном превышении. Характерны для цепей без высоких пусковых токов.
С Перегрузка происходит чаще, чем при других видах, допустимые показатели выше нормы — в 5 раз. Как только произойдет превышение штатного режима, автоматически отключиться термоэлемент. В бытовых сетях, где часто присутствует нагрузка разного типа.
D Превышение штатной нормы происходит в 10 раз, после чего отключается термоэлемент, и в 20 раз — для соленоида. Используется для того, чтобы защитить пусковые устройства, по которым проходит высокий ток.
К Отключение соленоида произойдет, если ток превысит показатели в 8 раз. Такие приборы надо ставить на цепи, имеющие индуктивную нагрузку.
Z Характерно небольшое превышение — от 2 до 4 раз. Используется, чтобы подключать электронные приборы.
MA Термоэлемент не применяется, чтобы отключить нагрузку. Устанавливается на устройствах с электрическими двигателями.

Подбор автоматического выключателя по мощности

Одним из главных показателей, по которому осуществляется выбор автоматического выключателя, является мощность нагрузки. Это позволяет рассчитать нужное значение тока для устройства, его защиты от перепадов напряжения. Расчет проводится по номинальному току, поэтому рекомендуется выбирать по мощности отдельных участков. Во внимание стоит принимать меньшие или номинальные показатели расчетных токов. Допустимый ток электропроводки будет больше, чем номинальная мощность выключателя.

Необходимо учитывать и такой показатель, как времятоковая характеристика устройства. Основным параметром для определения номинального показателя мощности является сечение провода. Допустимое значение тока, которое указывается на автоматическом выключателе, должно быть немного меньше, чем максимальный ток для сечения провода. Выбирают устройство по наименьшему сечению провода, который проложен в проводке.

Чем опасно несоответствие кабеля сетевой нагрузке

Если автомат не будет соответствовать сетевой мощности и нагрузке, тогда он не будет защищать проводку от того, что сила тока и напряжение резко возрастет или упадет.

Сечение кабеля для сетевой нагрузки должно точно соответствовать мощности аппарата. Если мощность по разным участкам будет по сумме больше, чем номинальная величина, то станет увеличиваться температура. Из-за этого может произойти плавление изоляционного слоя кабеля. В результате чего начнется возгорание электрической проводки. Также, если сечение кабеля не будет отвечать нагрузке, то будут наблюдаться следующие явления:

  • Задымление.
  • Запах горелой изоляции.
  • Возникает пламя.
  • Выключатель не будет отключаться от сети, поскольку номинальные показатели тока по проводке не будут превышать допустимые нормы.

Процесс плавления изоляционного слоя через время спровоцирует короткое замыкание. Далее произойдет отключение автоматического выключателя, огонь способен в это время охватить весь дом.

Защита слабого звена электроцепи

Правила устройства электроустановок гласят, что выключатель для электрической сети обязан максимально защитить самый слабый участок или же содержать такой номинал тока, который будет полностью соответствовать параметру установок, которые включены в сеть. Чтобы подключить провода к сети, необходимо, чтобы их поперечные сечения имели суммарную мощность всех подключенных аппаратов.

Соблюдение подобных правил способно защитить квартиру или дом от возникновения аварии из-за слабого участка электропроводки. Игнорировать описанные требования нельзя, поскольку владелец жилья способен потерять не только прибор автоматического выключения тока, но и квартиру.

Как рассчитать номинал автоматического выключателя

Данный параметр можно рассчитать по следующей формуле: I=P/U, где:

  • I — показатель/величина номинального тока.
  • Р — суммарная мощность всех установок, которые включены в цепь. В расчет берутся лампочки и другие устройства, потребляющие электричество.
  • U — напряжение тока в сети.

Для расчета номинала можно использовать таблицу 3:

Вид подключения Однофазное в киловаттах Трехфазное (треугольник) в киловаттах Трехфазное (звезда) в киловаттах
U, B

Автоматическое,

в амперах

220 380 220
1 Ампер 0,2 1,1 0,7
2 0,4 2,3 1,3
3 0,7 3,4 2
6 1,3 6,8 4
10 2,2 11,4 6,6
16 3,5 18,2 10,6
20 4,4 22,8 13,2
25 5,5 28,5 16,5
32 7,0 36,5 21,1
40 8,8 45,6 26,4
50 11 57 33
63 13,9 71,8 41,6

Используя таблицу 3, можно легко рассчитать, сколько киловатт нагрузки способен выдержать конкретный вид номинального тока. Выбирать надо четко по указанным значениям, чтобы напряжение и вид подключения точно совпадали и соответствовали друг другу. Это поможет избежать превышения нагрузки и возможных аварий.

Недопустимые ошибки при покупке

Покупка автоматического выключателя не проводится каждый день. Поэтому к выбору устройства надо отнестись внимательно, чтобы не устроить дома пожар, замыкание проводки. Во время покупки нельзя допускать следующие виды ошибок:

  • Правильно выбрать автомат по мощности электрической проводки в многоквартирном или частном доме. Многие потребители делают совсем все наоборот — ориентируются на мощность эксплуатируемых электроприборов. Это неправильно, поскольку электропроводка может не выдержать, начать плавиться.
  • Расчет номинала АВ по номинальному току надо делать по средним показателям. Так проводка точно выдержит нагрузку тока.
  • Для дачи или гаража номинал АВ должен быть мощнее, поскольку используемая техника в таких местах имеют большую мощность, чем в квартире.
  • Устройства надо покупать только у проверенных производителей, чтобы все технические характеристики были точными и качественными, не угрожали безопасности жилья и жильцов.
  • Приобретать автоматические выключатели надо только в специализированных магазинах, не пользоваться услугами посредников. Это исключает риск приобретения подделок и некачественной продукции.

Покупка автоматов электрических — не очень сложная задача. Следует придерживаться вышеперечисленных рекомендаций, чтобы избежать ошибок в выборе такого устройства для дома. Рекомендуется приобретать автоматический выключатель с человеком, который разбирается в электричестве, специальной технике, видах сечения, мощности устройства, напряжениях тока в сети и фазах.

типы и назначение устройства, функциональные возможности автоматов

В статье вы узнаете про устройство и принцип работы автоматического выключателя. Такие средства защиты от короткого замыкания и перегрузок на сегодняшний день можно встретить в каждом доме и на производстве. Ушли в небытие так называемые пробки, которые, по сути, выполнены по такой же схеме, как и автоматические выключатели. И даже принцип действия у них схож, вот только использовать не очень удобно – на дин-рейку такую пробку не поставить.

А что уж говорить о плавких вставках – предохранителях, в которых при коротком замыкании перегорает тонкий провод. Такие можно встретить разве что в трансформаторных подстанциях. И то в них используются плавкие вставки, которые наполнены песком. В слаботочных цепях, если так можно выразиться, применяются исключительно автоматические выключатели. Типы и устройство будет рассмотрено в статье. И начнем с описания работы автоматов, которые используются чаще всего в быту.

Штатный режим работы

Итак, давайте рассмотрим устройство и принцип действия автоматического выключателя. У него имеется несколько режимов работы, каждый будет рассмотрен отдельно. В штатном режиме через автоматический выключатель течет ток, который меньше номинального или равен ему. При этом напряжение питания поступает на верхнюю клемму, которая соединена с неподвижным контактом. С последнего ток идет к подвижному контакту, затем по гибкому медному проводнику на соленоид. Далее ток с соленоида поступает на расцепитель (тепловое реле) и после на клемму, расположенную снизу. Именно она соединяется с потребителями электроэнергии.

Аварийные режимы работы

Принцип работы автоматического выключателя переменного тока таков, что при аварийной ситуации (перегрузка или короткое замыкание) происходит отключение защищаемой цепи. Начинает работать механизм свободного расцепления, он приводится в действие специальным расцепителем (обычно электромагнитные или тепловые используются в конструкциях). Давайте рассмотрим особенности обоих типов расцепителей.

Автоматические воздушные выключатели принцип работы

Тепловой – это пластина из биметалла, которая состоит из двух слоев сплавов, у которых разные коэффициенты термического расширения. Когда ток проходит по пластине, происходит ее нагрев и она изгибается в то сторону, на которой находится металл с наименьшим коэффициентом. Когда значение силы тока превышает допустимые значения, изгиб становится таким, что его достаточно для того чтобы привести в действие весь расцепительный механизм. При этом размыкается цепь.

Электромагнитные расцепители состоят из соленоида с сердечником (подвижным), который удерживается пружиной. Когда происходит превышение максимального тока, то в катушке начинает наводиться поле. Под его действием сердечник начинает втягиваться внутрь соленоида, пружина при этом сжимается. В этот же момент начинает срабатывать расцепитель. В штатном режиме в катушке также происходит наведение поля, но у него маленькая сила, ее недостаточно для того, чтобы сжать пружину.

Режим перегрузки

Режим перегрузки – это когда ток, потребляемый подключенной к автомату нагрузкой, становится выше, нежели номинальное значение прибора. При этом ток, который проходит через расцепитель, вызывает нагрев пластины из биметалла, что приводит к увеличению ее изгиба. Это приводит к тому, что срабатывает расцепительный механизм. В этот момент выключается автомат, и цепь размыкается.

Принцип работы автоматического выключателя

Тепловая защита срабатывает не мгновенно, так как для нагрева пластины нужно некоторое время. И оно варьируется в зависимости от того, насколько превышено номинальное значение силы тока. Промежуток времени может колебаться от пары секунд до часа. Задержка позволит избавиться от отключения питания при непродолжительном и случайном повышении тока. Часто такие превышения можно наблюдать при запуске электродвигателя.

Ток срабатывания

Минимальное значение силы тока, при котором обязан срабатывать тепловой расцепитель, регулируется специальным винтом на заводе-изготовителе. Значение примерно в полтора раза выше, нежели номинал, который указывается на корпусе выключателя. Как видите, принцип работы расцепителя автоматического выключателя не очень сложен. Но на силу тока, при котором происходит срабатывание тепловой защиты, огромное влияние оказывает и то, какая у окружающей среды температура.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя

Если в помещении жарко, то прогрев и выгибание биметаллической пластины начнут происходить при малом значении тока. А если в помещении холодно, то тепловой расцепитель начнет работать при более высоком токе. Поэтому один и тот же автоматический выключатель с биметаллической пластиной будет работать по-разному зимой и летом. Это к автоматам с электромагнитными расцепителями не относится.

Перегрузка в электроцепи

Стоит отметить, что принцип работы автоматического выключателя постоянного тока примерно такой же, как и аналогичного прибора, работающего на переменном. Суть сводится к тому, что при превышении допустимой нагрузки происходит нагрев пластины и отключение цепи. Что может быть причиной перегрузки? Самая частая причина – это подключение большого числа потребителей, у которых мощность больше, нежели расчетная.

Если вы одновременно подключите к автомату несколько потребителей – электрочайник, холодильник, утюг, стиральную машинку, кондиционер, электроплиту, — то вполне возможно, что сработает расцепитель. Даже если вы используете автоматический выключатель с номинальным током 16 А, он может отключиться. Все зависит от того, какая мощность у потребителей.

Автоматический выключатель вк 45 принцип работы

Если происходит частое отключение, то нужно решить, от каких электроприборов можно отказаться на время. Стоит ли включать электроплиту и стиралку одновременно? Зная назначение и устройство автоматических выключателей, можно, конечно, установить прибор с большим значением номинального тока. Но здесь стоит ожидать подвоха со стороны электропроводки дома и ввода – выдержат ли они большую нагрузку?

Режим короткого замыкания

А теперь давайте рассмотрим один из «главных» режимов работы – при коротком замыкании. Вы знаете общее устройство и принцип работы автоматического выключателя в режиме перегрузки. Но частный случай – это режим КЗ. Работает автомат несколько иначе. Ток возрастает при этом до бесконечности, изоляция электропроводки может расплавиться. Чтобы не произошло этого, нужно мгновенно произвести размыкание цепи.

Именно от КЗ помогает защититься электромагнитный расцепитель. Чуть ранее мы говорили о том, из каких элементов состоит этот узел автоматического выключателя. Когда ток возрастает в несколько раз, то в обмотке начинает увеличиваться магнитный поток. Под его действием сердечник втягивается, пружина сжимается. При этом происходит нажатие на спусковую планку, которая находится в механизме расцепления. И питание прерывается, так как силовые контакты мгновенно размыкаются.

Автоматический выключатель устройство и принцип действия

Электромагнитный расцепитель – это устройство, которое способно защитить от КЗ и возгорания электропроводки. Срабатывает защита буквально за сотые доли секунды, следовательно, проводка не успевает прогреться до опасной температуры.

Размыкание силовых контактов

Нужно отметить, что по силовым контактам течет очень большой ток. И когда они размыкаются, то образуется дуга, у нее очень высокая температура – порядка 3000 градусов. Для защиты контактов и остальных компонентов от разрушений, в конструкцию вносится один небольшой элемент – дугогасительная камера. Это решетка из нескольких металлических пластинок, изолированных друг от друга.

В том месте, в котором размыкаются контакты, появляется дуга. И один ее край начинает двигаться вместе с тем контактом, который расцепляется. А второй край дуги как бы скользит по неподвижному контакту, после чего переходит на проводник, соединенный с ним. Этот проводник соединяется с дугогасительной камерой. Затем дуга начинает дробиться на пластинках, постепенно слабеет, а затем и вовсе гаснет.

Если присмотреться внимательно к автоматическому выключателю ВК-45 (принцип работы его рассмотрен в нашем материале), то можно увидеть, что внизу есть небольшие отверстия, именно через них уходят газы, которые появляются при горении. Если автомат отключился из-за срабатывания электромагнитного расцепителя, то вы не сможете его включить, пока не устраните причину КЗ. Что касается теплового расцепителя, то заново включить автомат можно после остывания биметаллической пластины.

Как работают воздушные выключатели?

Выше мы рассмотрели устройства, которые применяются в быту и на производстве. Но стоит рассмотреть и принцип работы автоматических воздушных выключателей – это совершенно иная категория приборов. Классифицируют их по типу движения воздуха:

  1. Поперечные.
  2. Продольные.

Воздушные автоматы могут иметь большое количество разрывов контактов, все зависит от того, на какое напряжение они рассчитаны. Чтобы облегчить гашение дуги, с контактами соединяется сопротивление в качестве шунта.

Дугогасительная камера – это набор перегородок, разбивающих дугу на маленькие составляющие. Именно поэтому дуга не может разгореться и достаточно быстро она тухнет. Высоковольтные выключатели, работающие со сжатым воздухом, отличаются тем, что у них либо есть отделитель, либо нет. Если в конструкции имеется отделитель, то силовые контакты соединяются с поршнями. В итоге получается единый механизм. Отделитель включается последовательно с контактами гасителя дуги.

Принцип работы автоматического выключателя постоянного тока

Отделитель и контакты гасителя дуги – это первый полюс автомата. При подаче сигнала на отключение происходит срабатывание механического пневмоклапана. Он открывает пневматический привод, а воздух начинает воздействовать на контакты гасителя дуги. Контакты размыкаются, а дуга при этом тушится при помощи сжатого воздуха. После этого происходит отключение и разделителя. Стоит отметить, что необходимо четко отрегулировать подачу воздуха, чтобы его количества хватило для тушения дуги.

Классификация воздушных автоматов

Все высоковольтные воздушные выключатели можно разделить на несколько групп:

  1. Сетевые – работают при напряжении свыше 6 кВ, могут использоваться в цепях переменного тока для выключения и включения потребителей в штатных режимах (неаварийных). А также для отключения нагрузки при возникновении короткого замыкания.
  2. Генераторные – работают в электросетях с напряжением 6-24 кВ для подключения генераторных установок. Могут выдерживать значительные пусковые токи. Имеется режим работы при КЗ.
  3. Для использования в электротермических установках – у них диапазон напряжений 6-220 кВ. Работают как в штатном, так и в аварийном режимах.
  4. Автоматы спецназначения – такие приборы выпускаются только под заказ, серийных образцов нет. Их делают с учетом всех особенностей эксплуатации.

Классификация по типу и местоположению механизма нагнетания воздуха:

  1. Конструкции опорного типа.
  2. Подвесные.
  3. Встраиваемые в комплектные распределительные устройства.
  4. Выкатного типа.

Плюсы и минусы воздушных автоматов

Среди преимуществ можно выделить следующие:

  1. Используют такие устройства давно, поэтому опыта в их эксплуатации и ремонте предостаточно.
  2. Более современные приборы (например, элегазовые) не поддаются ремонту.

Но есть и недостатки, например:

  1. Необходимо иметь дополнительную пневматическую аппаратуру или компрессор.
  2. При отключении (особенно при аварийном) издает много шума.
  3. Для установки нужно большое пространство – у прибора довольно большие габариты.
  4. Нельзя устанавливать в пыльных и влажных помещениях. Поэтому приходится применять дополнительные меры, чтобы уменьшить запыленность и влажность.

Дифференциальный автомат – что это такое?

Назначение и устройство автоматических выключателей

И напоследок разберемся с принципом работы дифференциального автоматического выключателя. Это устройство для защиты, которое при аварии отключает сразу и ноль, и фазу. В функции прибора входит:

  1. Слежение за током короткого замыкания, а также отключение цепи при его появлении.
  2. Отключение цепи при превышении допустимой нагрузки.
  3. Имеются ли токи утечки. В том случае, если кто-то прикасается к оголенным проводам, происходит утечка тока. Дифференциальный автомат при этом отключается.

По сути, этот прибор совмещает в себе два устройства – простой автоматический выключатель и УЗО. Главный плюс в том, что ваша безопасность и электропроводка всегда под защитой (конечно, если все сделано по правилам). Также можно выделить еще один плюс – нет необходимости в установке УЗО. Кроме того, в щитке прибор занимает немного места. И подключить к электросети прибор не составит труда.

Но есть и недостатки. В частности, на некоторых моделях отсутствуют флажки, поэтому сразу определить причину срабатывания сложно. Второй недостаток – если вышла из строя одна половина прибора, придется менять все устройство полностью. Ремонтировать его нельзя. И самый главный недостаток – это стоимость. Она значительно выше, чем у УЗО и обычного автомата. Поэтому, прежде чем ставить дифференциальные выключатели, решите, нужно ли вам это. Вполне возможно, что проще окажется поставить УЗО и обычный автомат.

Принцип работы автоматического выключателя | Электрика в квартире, ремонт бытовых электроприборов

Автор DUNDUK На чтение 6 мин. Опубликовано

Для защиты электропроводки в квартирах и частных домах от короткого замыкания и токовой перегрузки практически всегда используют электрические автоматические выключатели модульной конструкции. Они компактны, легко монтируются и заменяются, в случае необходимости, этим и объясняется их широкое применение в быту.

На вид автомат (АВ) представляет собой корпус из термостойкой пластмассы. На лицевой поверхности расположена рукоятка (флажок) включения и выключения, на тыльной стороне – фиксатор-защелка для крепления на DIN-рейке, а сверху и снизу – металлические винтовые клеммы.

В данной статье рассмотрим принцип работы автоматического выключателя, устанавливаемого в наших квартирах и домах.

Принцип работы автомата

Принцип работы автоматического выключателя
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.

Принцип работы автомата в режиме перегрузки цепи

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).

Используйте на своих сайтах и блогах или на YouTube кликер для adsense

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

Работа выключателя во время 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.

Автоматический выключатель, принцип работы, характеристики, выбор

Автоматический выключатель (его еще иногда называют «автомат защиты») предназначен для отключения, оборудованной им, электрической цепи при коротком замыкании или превышении тока более определенной величины.

Работа автоматического выключателя может быть основана на тепловом или электромагнитном принципах. Стоит отметить, что большинство современных выключателей одновременно используют оба эти принципа. Как это работает поясняет рисунок 1.

Ток, протекающий между точками подключения автомата (А-В), проходит через катушку электромагнита L и биметаллическую пластину 2.

Работа автоматического выключателя

При превышении предельно допустимого значения тока происходит нагрев биметаллической пластины (тепловой принцип), она деформируется, приводя в действие расцепитель S — устройство, размыкающее электрическую цепь.

Однако, здесь имеет место достаточно высокая инерционность, определяющая большое время срабатывания теплового расцепителя.

Электромагнитный расцепитель срабатывает при значительном превышении тока через катушку L, что вызывает перемещение сердечника 1, который также воздействует на контакт S, вызывая срабатывание выключателя, причем происходит это очень быстро.

Таким образом, комбинация перечисленных принципов работы автоматического выключателя позволяет отслеживать достаточно длительные, но не мгновенные превышения тока (тепловой) и резкое значительное возрастание тока, например, при коротком замыкании (электромагнитный).

ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Перед тем как выбрать автоматический выключатель стоит ознакомиться с его основными техническими характеристиками. Предлагаю сделать это на конкретном примере (рисунок 2).

Выбор автоматического выключателя

Если посмотреть на выключатель, то на его корпусе можно увидеть ряд маркировок.

  1. Торговая марка (производитель), ниже каталожный или серийный номер. Производитель нам может быть интересен с точки зрения репутации, соответственно качества.

    Серийный номер указывает на ряд таких технических характеристик выключателя как количество рабочих циклов, класс защиты, устойчивость к вибрационным нагрузкам и пр., то есть достаточно специфическая справочная информация. Однако, он характеризует еще отключающую способность выключателя, которую по-хорошему учесть следует.


  2. Находящийся вверху буквенно цифровой индекс определяет номинальный ток (In) — здесь 10 Ампер и тип (класс), определяющий ток мгновенного расцепления (выключения) (Ic):
    • B (Ic=свыше 3*In до 5*In) — применяется при достаточно длинных силовых линиях, собственное сопротивление которых может существенно ограничить ток короткого замыкания,
    • C (Ic=свыше 5*In до 10*In) — наиболее распространенный тип, подходит для бытовых линий с низкой индуктивной нагрузкой,
    • D (Ic=свыше 10*In до 20*In) — рекомендован для защиты цепей питания мощных электродвигателей, других устройств, имеющих большие значения пусковых токов (индуктивная нагрузка).

    Под ним указаны пределы рабочих напряжений, их тип — переменное (~) или постоянное (-).

  3. Это схема выключателя, она похожа на ту, что я приводил выше. На ней видно, что данный выключатель имеет электромагнитный (а) и тепловой (в) автоматические расцепители.

Таким образом, выбор автоматического выключателя следует производить с учетом токовой нагрузки, которая определяется мощностью потребителей электроэнергии (про это можно посмотреть здесь) и описанных выше условий его эксплуатации.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов


Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о