Разновидности автоматов

Конструктивно, данные устройства можно разделить на несколько видов, а точнее три. Различают воздушный автоматический выключатель, изделие в литом корпусе и модульный. Различные типы автоматических выключателей используются при разных условиях.

Первый вид распространен на промышленных объектах, где сила тока может достигать тысячу и более ампера. Литой корпус используется в различных диапазонах токов, а модульный знаком практически всем и применим в обычной квартире. Именно последние будем рассматривать детальнее.

Конструктивные особенности

Конструкция автоматических выключателей является сложной – здесь объединено несколько элементов. Для корпуса автомата используются диэлектрические материалы. Передняя панель маркируется в зависимости от технических характеристик. Там обязательно указывается брэнд производителя и номер. Первое, на что обращают внимание – номинальный ток и характеристика времени-тока.

Задняя  часть оснащено креплением и защелками для специальной реи. Она используется в электрических щитках, и для монтажа достаточно защелкнуть фиксатор.

Разобрав пластиковый корпус, можно рассмотреть устройство изделия. Рукоятка используется для включения и выключения тока в цепи. Также, внутри есть биметаллическая пластина, которая играет роль теплового расцепителя. Когда через неё проходит ток высокого значения, пластинка гнется и защищаемая цепь отключается.

Благодаря соленоиду выполняются функции электромагнитного расцепителя. Конструктивно, он представляет собой катушку с сердечником, обмотанным проволокой.

Когда в защищаемой цепи возникает короткое замыкание, катушка наводит магнитные потоки. Они, в свою очередь, перемещают сердечник, который отключает устройство. В современных моделях, этот процесс происходит за доли секунд.

Принцип работы

Как мы упоминали раньше, во время возникновения перегрузки, по цепи проходит ток, превышающий значение номинального. Благодаря биметаллической пластинке, которая изгибается от температуры, срабатывает устройство расцепления. Таким образом, перегруженная сеть разомкнута.

Время срабатывания зависит от того, какой номинальной ток выключателя, и чем больше, тем быстрее произойдет выключение. После остывания, устройство может работать дальше, однако мы советуем, перед включением найти причину, по которой произошло повышение тока.

Устройство, назначение и принцип действия автоматического выключателя

Автоматические выключатели – это устройства, которые предназначаются для защитного отключения цепей постоянного и переменного тока в случаях короткого замыкания, токовой перегрузки, снижения напряжения или его исчезновения. В отличии от плавких предохранителей автоматические выключатели имеют более точный ток отключения, могут многократно использоваться, а также при трехфазном исполнении при срабатывании предохранителя какая – то из фаз (одна либо две) могут остаться под напряжением, что является тоже аварийным режимом работы (особенно при питании трехфазных электродвигателей).

Автоматические выключатели классифицируют по выполняемым функциям, таким как:

• Автоматы минимального и максимального тока;
• Автоматы минимального напряжения;
• Обратной мощности;

Принцип действия автоматического выключателя

Мы рассмотрим принцип действия автоматического выключателя на примере автомата максимального тока. Его схема показана ниже:

Где: 1 – электромагнит, 2 – якорь, 3, 7 – пружины, 4 – ось, по которой движется якорь, 5 – защелка, 6 – рычаг, 8 – силовой контакт.

При протекании  номинального тока система работает нормально. Как только ток превысит допустимое значение уставки, последовательно включенный в цепь электромагнит 1, преодолеет усилие сдерживающей пружины 3 и втянет якорь 2, и провернувшись через ось 4 защелка 5 освободит рычаг 6. Тогда отключающая пружина 7 разомкнет силовые контакты 8. Такой автомат включается вручную.

В настоящее время созданы автоматы, которые имеют время отключения от 0,02 – 0,007 с на токи отключения 3000 – 5000 А.

Конструкции автоматических выключателей

Существует довольно много различных конструкций автоматических выключателей как цепей переменного, так и цепей постоянного тока. В последнее время очень широкое распространение получили автоматы малогабаритные, которые предназначаются для защиты от КЗ и токовых перегрузок сетей бытовых и производственных в установках на токи до 50 А и напряжением до 380 В.

Главным защитным средством в таких выключателях являются биметаллические или электромагнитные элементы, срабатывающие с определенной выдержкой времени при нагревании. Автоматы, в которых присутствует электромагнит, обладают довольно большим быстродействием, и этот фактор очень важен при коротких замыканиях.

Ниже показан пробочный автомат на ток 6 А и напряжением не превышающим 250 В:

Где: 1 – электромагнит, 2 –пластина биметаллическая, 3, 4 – кнопки включения и  выключения соответственно, 5 – расцепитель.

Биметаллическую пластину, как и электромагнит, включают в цепь последовательно. Если через автоматический выключатель протекает ток выше номинального,  пластина начинает нагреваться. При длительном протекании превышающего тока пластина 2 деформируется в следствии нагрева, и воздействует на механизм расцепителя 5. При возникновении в цепи короткого замыкания электромагнит 1, мгновенно втянет сердечник и этим тоже воздействует на расцепитель, который разомкнет цепь. Также данный тип автомата отключается вручную путем нажатия кнопки 4, а включение только ручное путем нажатия кнопки 3. Механизм расцепления выполняется в виде ломающегося рычага или защелки. Принципиальная электрическая схема автомата показана ниже:

Где: 1 – электромагнит, 2 – биметаллическая пластина.

Принцип действия трехфазных автоматических выключателей практически ничем не отличается от однофазных. Трехфазные выключатели снабжаются специальными дугогасительными камерами или катушками, в зависимости от мощности устройств.

Ниже приведено видео подробно описывающее работу автоматического выключателя:

Устройство автоматического выключателя | ehto.ru

Вступление

Устройство автоматического выключателя или автомата защиты вряд ли вам понадобиться на практике, даже если вы своими руками делаете электрику в квартире. Однако для общего понимания процессов в электрической сети квартиры и отдельный групповых цепях квартиры эта информации имеет определенную ценность.

Принцип устройства автоматических выключателей различных производителей принципиально одинаков. Автоматы АББ, Legrand, продукция WEG компании – Бразильская всемирно известная компания выпускающая устройства автоматизации, управления, подключения электрооборудования, используют в устройстве автоматов общие принципы.

Об автоматах защиты

Напомню, автоматический выключатель это электротехническое устройство, устанавливаемое между энергопотребителями квартиры и распределительными цепями дома, а также на входе групповых цепей квартиры.

Назначение автоматов защиты в квартире это защита электропроводки квартиры от перегрузок и короткого замыкания, а также для механического отключения электрических цепей от электропитания. Косвенным образом автоматы защиты защищают и человека, так как отключает подачу электротока при аварийных ситуациях и защищает квартиру от пожаров из-за перегрузок.

Устройство автоматического выключателя устроено таким образом, чтобы решать обе свои задачи защиты.

Устройство автоматического выключателя в выключенном состоянии

Автоматический выключатель имеет пластиковый корпус. На передней части автомата защиты расположен рычаг управления автоматом. С его помощью можно механически отключить электропитание, а также включить электропитание после его автоматического отключения после аварийных ситуаций.

Во внутреннее устройство автоматического выключателя  входят:

• Два расцепителя, тепловой и электромагнитный. Первый обеспечивает отключение при перегрузки цепи, второй расцепитель обеспечивает отключение при коротком замыкании.

Тепловой расцепитель это биметаллическая пластина, которая при перегрузке прогибается и бьет по системе отключения. Получается своеобразный удар по спусковому курку.

Электромагнитный расцепитель это катушка с сердечником. При коротком замыкании ток в цепи возрастает многократно, соответственно ток, протекающий по катушке, возрастает, соответственно возрастает магнитный поток, который и втягивает сердечник. Так как сердечник связан с подвижным контактом, а контакт находится в цепи контакт вход — электромагнитный расцепитель-тепловой расцепитель — контакт выход, то контакт размыкает эту цепь. Все защита сработала.

• При аварийном отключении между контактами образуется мощная электрическая дуга. Для ее подавления, а вернее ее гашения в автомате предусмотрена дуговая камера. Это ряд металлических пластин, ударяясь в которые дуга «рассыпается».
• Контакты входа (вверху) и выхода (внизу) имеют мощные прижимные контакты для проводов. Зажимаются контакты либо винтами под отвертку, либо под шестигранный ключ.
• На тыльной стороне, Устройство автоматического выключателя предусматривает специальный зажим. Это крепление автомата защиты на ДИН – рейку.

©Ehto.ru

Статьи по теме

Похожие посты:

Поделиться ссылкой:

Автоматический выключатель назначение, конструкция классификация

В данной статье узнаете что такое автоматический выключатель, его назначение, конструкция, характеристики и классификации.

Автоматический выключатель — это переключающее устройство, которое прерывает ненормальный ток или ток повреждения. Это механическое устройство, которое нарушает поток тока большой величины (неисправности) и, кроме того, выполняет функцию выключателя. Автоматический выключатель в основном предназначен для замыкания или размыкания электрической цепи, что защищает электрическую систему от повреждений.

Для чего нужен автоматический выключатель

Есть два основных назначения.

• Во-первых, чтобы предотвратить огонь. Разрыв предохранителей и автоматических выключателей срабатывает при превышении их номинального тока. Без них избыточный ток, протекающий в цепи (из-за перегрузки или неисправности), может привести к нагреву кабелей и, в конечном итоге, к перегоранию.
• Во-вторых, для защиты от поражения электрическим током. Если в приборе возникает неисправность, вследствие которой проводник под напряжением должен был войти в контакт с металлическим корпусом, конструкция электрической цепи (в большинстве установок, но не во всех) такова, что это приведет к сильному току, протекающему от проводника под напряжением к земле. Разрыв предохранителей или срабатывание автоматического выключателя, отключение питания и обеспечение безопасности оператора такого оборудования.

Принцип работы выключателя

Автоматический выключатель состоит из неподвижных и подвижных контактов. Эти контакты касаются друг друга и проводят ток в нормальных условиях, когда цепь замкнута. Когда автоматический выключатель замкнут, токонесущие контакты, называемые электродами, зацепляются друг с другом под давлением пружины.

В нормальном рабочем состоянии плечи выключателя могут быть открыты или закрыты для переключения и технического обслуживания системы. Для размыкания выключателя требуется только давление на триггер.

Всякий раз, когда происходит сбой в какой-либо части системы, катушка отключения выключателя получает питание, и подвижные контакты разъединяются каким-либо механизмом, тем самым размыкая цепь.

Конструкция автоматического выключателя

Основной автоматический выключатель состоит из простого выключателя, подключенного либо к биметаллической полосе, либо к электромагниту. Диаграмма выше показывает типичную конструкцию электромагнита.

Горячий провод в цепи соединяется с двумя концами выключателя. Когда переключатель находится в положении «включено», электричество может течь от нижней клеммы, через электромагнит, до подвижного контакта, через стационарный контакт и наружу к верхней клемме.

Электричество намагничивает электромагнит. Увеличение тока повышает магнитную силу электромагнита, а уменьшение тока снижает магнетизм. Когда ток переходит на небезопасный уровень, электромагнит достаточно силен, чтобы опустить металлический рычаг, соединенный с тягой переключателя. Вся связь смещается, отклоняя движущийся контакт от неподвижного контакта, чтобы разорвать цепь. Электричество отключается.

Характеристики

1) Номинальное рабочее напряжение (Ue)

Объяснение: рабочее напряжение, на которое рассчитан автоматический выключатель. Один выключатель может быть рассчитан на несколько напряжений или может быть совместим как с переменным, так и с постоянным напряжением.

2) Номинальное напряжение изоляции (Ui)

Это напряжение, при котором выключатель испытывается в лабораторных условиях. В целях безопасности это значение всегда выше номинального напряжения.

3) Номинальное импульсно-выдерживаемое напряжение (Uimp)

Максимальное пиковое напряжение, которое может выдержать автоматический выключатель без повреждений. Уимп часто имеет значение в несколько тысяч вольт.

4) Номинальный ток (в)

Максимальный ток, который допускает автоматический выключатель без отключения. Все, что выше этого значения, в конечном итоге приведет к отключению. Низкие уровни максимального тока отключают тепловую защиту в течение нескольких минут, а резкие пики тока (неисправность линии, короткое замыкание) вызывают мгновенное отключение.

5) Сервисная разрывная мощность (Ics)

Это самый большой ток короткого замыкания, который автоматический выключатель может прервать, не понеся повреждений.

6) Максимальная разрывная мощность (Icu)

Максимальный ток повреждения, который может прервать автоматический выключатель. Тем не менее, устройство постоянно повреждено при всех токах повреждения выше отключающей способности.

7) Механическая жизнь

Среднее количество раз, когда ручка выключателя может работать вручную до отказа.

8) Электрическая жизнь

Среднее количество раз, когда выключатель может отключиться до отказа.

Классификация

Существует несколько методов классификации выключателей. По типу тока их можно классифицировать как автоматические выключатели переменного тока и автоматические выключатели постоянного тока.

Выключатели переменного тока могут быть классифицированы на основе номинальных напряжений. Автоматические выключатели ниже номинального напряжения 1000 В называются низковольтными автоматическими выключателями, а свыше 1000 В называются высоковольтными выключателями. Тем не менее, наиболее общий способ классификации автоматических выключателей основан на затухании дуги, например, автоматических выключателях / миниатюрных автоматических выключателях, масляных автоматических выключателях (типа бака или наливного масла), минимальных масляных автоматических выключателей, воздуха, автоматические выключатели, выключатели на основе гексафторида серы и вакуумные выключатели. Все высоковольтные автоматические выключатели можно классифицировать по двум основным категориям: масляные автоматические выключатели и безмасляные автоматические выключатели.

В масляных выключателях используется диэлектрическое масло (трансформаторное масло) для гашения дуги. Масляные автоматические выключатели могут быть далее разделены на два класса: автоматические автоматические выключатели и автоматические выключатели с низким содержанием масла или минимальные масляные автоматические выключатели.

В маслобойных автоматических выключателях трансформаторное масло, которым они заправлены, используется для гашения дуги при размыкании контактов выключателя. Масло также служит изолятором для токопроводящих частей друг от друга и от заземленной емкости. Рейтинги варьируются от 25 МВА при 2,5 кВ до 5000 МВА при 230 кВ.

Различные типы устройств доступны как для внутренних, так и для наружных работ при различных уровнях напряжения. В автоматических выключателях с низким содержанием масла или минимальным содержанием масла масло используется для гашения дуги под воздействием взрыва и используется главным образом для этой функции, а не для изоляции токоведущих частей от земли. В таких выключателях камера, заполненная масляной дугой, расположена внутри полости фарфорового изолятора, который изолирует токоведущие части выключателя от земли.

Эти автоматические выключатели могут использоваться для диапазона напряжений от 33 кВ до 220 кВ и отключающей способности от 1500 МВА до 7500 МВА. Другой тип масляного выключателя — масляный импульсный выключатель. В этом выключателе дугогасящая масляная струя создается поршневым насосом, который получает внешнее питание с помощью пружины или сжатого воздуха.

Струя масла направлена ​​на зазор, образованный между разделительными контактами выключателя, чтобы погасить дугу. Масляно-импульсный выключатель имеет много характеристик и характеристик, аналогичных характеристикам воздушных выключателей.

Основные типы безмасляных автоматических выключателей:

1. Водяные автоматические выключатели, в которых вода используется для гашения дуги.

2. Воздушные автоматические выключатели, в которых дуга инициируется и гасится в статическом воздухе, в котором движется дуга. Такие выключатели используются для низких напряжений, как правило, до напряжений 15 кВ и разрывных мощностей до 500 МВА.

3. Воздушные автоматические выключатели, в которых воздушный поток используется для выдувания дуги. В современных воздушно-струйных автоматических выключателях сжатый воздух накапливается в резервуаре и выпускается через сопло для создания высокоскоростной струи, что используется для гашения дуги. Воздушные воздушные выключатели используются для внутренних работ в области среднего высокого напряжения и для средней разрывной мощности — как правило, до напряжений 15 кВ и мощностей до 2500 МВА. Воздушные автоматические выключатели в настоящее время используются в высоковольтных цепях на внешних распределительных устройствах для линий 220 кВ.

4. Автоматические выключатели с гексафторидом серы, в которых SF ₆ под давлением используется для гашения дуги. Газ SF ₆ обладает превосходными диэлектрическими, дугогасящими, химическими и другими физическими свойствами и доказал свое превосходство над другими дугогасящими средами, такими как масло или воздух.

5. Вакуумные выключатели, в которых неподвижные и движущиеся контакты размещены внутри герметичного вакуумного прерывателя. Дуга гасится, поскольку контакты разделены в высоком вакууме. Вакуумные автоматические выключатели являются более эффективными, менее громоздкими, более дешевыми по стоимости, незначительным обслуживанием и более длительным сроком службы.

1. Масляные автоматические выключатели :

Это самый старый тип автоматических выключателей. Разделительные контакты выключателей выполнены с возможностью разделения внутри изоляционного масла, которое обладает лучшими изоляционными свойствами, чем воздух. При возникновении неисправности, когда контакты прерывателя размыкаются под маслом, между ними возникает дуга, и тепло дуги испаряет окружающее масло и диссоциирует ее на значительный объем газообразного водорода (газообразный водород вместе с небольшим процентом метана, этилена и ацетилен) при высоком давлении.

На повышение давления и расход газов влияют конструкция устройства управления дугой, скорость перемещения контакта, энергия, выделяемая дугой и т. Д. Масло отталкивается от дуги, а расширяющийся пузырь водородного газа окружает дугу и соседнюю часть контактов.

Затухание дуги облегчается главным образом двумя процессами:

Во-первых, газообразный водород обладает высокой теплопроводностью и охлаждает дугу.

Во-вторых, газ создает турбулентность в масле и нагнетает ее в пространство между контактами после окончательного прерывания дуги при нулевом токе. В результате дуга гаснет, а ток цепи прерывается.

Масляные выключатели обладают достоинствами надежности, простоты и относительной дешевизны.

Масляные выключатели можно разделить на:

1. Масляные автоматические выключатели, использующие большое количество масла, также называемого типом мертвого резервуара, поскольку резервуар удерживается на потенциале земли. Такие выключатели доступны во всех классификациях напряжения и номинальных напряжений для внутреннего и наружного применения.

2. Автоматические выключатели с низким содержанием масла, которые работают с минимальным количеством масла, поэтому иногда их называют минимальными масляными выключателями или выключателями с небольшим количеством масла. Эти автоматические выключатели также иногда называют автоматическими выключателями в баке, потому что масляный бак изолирован от земли.

Масло может быть перемещено в зону дуги после того, как ток достигнет нуля, с помощью следующих действий:

(i) Из-за давления, вызванного естественным напором масла,

(ii) давлением, создаваемым действием самой дуги,

(iii) давлением, вызванным внешними средствами.

Таким образом, масляные автоматические выключатели могут быть классифицированы как:

(i) Автоматические масляные выключатели.

(ii) Самовзрывные или самогенерируемые масляные автоматические выключатели

(iii) Внешние масляные автоматические выключатели под давлением или масляные автоматические выключатели с принудительной струей или импульсные масляные автоматические выключатели.

Масло как дугогасящая среда имеет следующие преимущества и недостатки:

Преимущества:

(i) Энергия дуги поглощается при разложении масла.

(ii) Образующийся газ, который в основном представляет собой водород, имеет высокую скорость диффузии и высокое поглощение тепла при переходе из двухатомного в монотомное состояние и, таким образом, обеспечивает хорошие охлаждающие свойства.

(iii) Масло обладает высокой диэлектрической прочностью и обеспечивает изоляцию между контактами после того, как дуга будет окончательно погашена, и было время, чтобы масло просочилось в зазор между контактами.

(iv) Охлаждающее масло представляет охлаждающую поверхность в непосредственной близости от дуги.

(v) Используемое масло (такое как трансформаторное масло) является очень хорошим изолятором и обеспечивает меньший зазор между проводниками линии и компонентами заземления.

Недостатки:

(i) Масло является легковоспламеняющимся и может привести к пожару, если неисправный масляный выключатель выйдет из строя под давлением и станет причиной взрыва.

(ii) Существует риск образования взрывоопасной смеси с воздухом.

(iii) Из-за разложения масла в дуге масло загрязняется частицами углерода, что снижает его электрическую прочность. Следовательно, требуется периодическое обслуживание и замена.

Техническое обслуживание масляных выключателей:

После того как автоматический выключатель несколько раз прервал токи короткого замыкания или несколько раз токи нагрузки, контакты могут сгореть из-за искрения. Кроме того, диэлектрическое масло обугливается вблизи контактов, тем самым теряя часть своей диэлектрической прочности. Это приводит к снижению отключающей способности выключателя.

Поэтому для технического обслуживания масляного выключателя требуется проверка и замена контактов и масла. Рекомендуется проверять автоматический выключатель с регулярными интервалами в 3 или 6 месяцев. Согласно ISS 335-1963 масло в хорошем состоянии должно выдерживать 40 кВ в течение одной минуты в стандартной чашке для испытания масла с зазором 4 мм между сферическими электродами.

При проверке масляного выключателя рекомендуется проверить следующее:

1. Все токоведущие части должны быть проверены, и дуговые контакты должны быть проверены в случае необходимости.

2. Необходимо проверить диэлектрическую прочность, состояние и уровень масла. Если диэлектрическая прочность низкая или масло сильно обесцвечено, замените его.

3. Осмотрите изоляцию на предмет возможных повреждений. Очистите поверхность и удалите отложения углерода. Никогда не используйте свободные хлопковые отходы для этой цели.

4. Проверьте механизм закрытия, отключения и блокировки.

5. Проверьте сигнальные устройства и лампы.

6. Перед закрытием резервуара убедитесь, что не осталось никаких инструментов, что накладки и ограждения резервуара находятся на своем месте и надежно закреплены, а прокладка резервуара находится в хорошем состоянии.

2. Воздушные автоматические выключатели:

Прерывание дуги в нефти связано с образованием газообразного водорода вследствие разложения нефти. Этот факт привел к изучению прерывания дуги в воздухе. Без сомнения, дугообразные свойства водорода намного превосходят воздух, но воздух имеет несколько преимуществ по сравнению с нефтью в качестве охлаждающей среды.

Это:

1. Устранение риска возгорания и технического обслуживания, связанных с использованием масла.

2. Отсутствие механических напряжений, которые создаются давлением газа и движением масла.

3. Устранение затрат на регулярную замену масла, возникающую из-за износа масла при последовательной операции разрыва.

Относительно худшие дугогасящие свойства воздуха можно компенсировать с помощью различных принципов управления дугой и работы воздуха при высоких давлениях.

В воздушном выключателе разъединение контактов и гашение дуги происходит на воздухе при атмосферном давлении. В таких автоматических выключателях используется принцип высокого сопротивления. Дуга быстро удлиняется с помощью направляющих и дугогасительных камер, а сопротивление дуге увеличивается за счет охлаждения, удлинения и расщепления.дуга Сопротивление дуги увеличивается до такой степени, что падение напряжения на дуге становится больше, чем системное напряжение, и дуга гаснет при нулевом токе переменного тока.

Воздушные автоматические выключатели используются в цепях постоянного тока и цепях переменного тока до 12 000 вольт. Такие выключатели обычно бывают внутреннего типа и устанавливаются на вертикальных панелях или в распределительном устройстве в помещении. Автоматические выключатели переменного тока широко используются в распределительных устройствах среднего и низкого напряжения внутри помещений.

3. Воздушные выключатели:

Недостатками масляных автоматических выключателей являются опасность пожара из-за воспламеняющегося масла, ухудшения качества масла, необходимости периодической замены и сложности контакта с контактами в целях технического обслуживания. Это привело к разработке автоматических выключателей, использующих сжатый воздух или газ в качестве прерывистой среды. Хотя газы, такие как азот, углекислый газ, водород или фреон, могут быть использованы в качестве среды для прерывания дуги, но сжатый воздух является приемлемой средой для прерывания цепи газовых выключателей.

Причины приведены ниже:

Азот обладает свойствами размыкания цепи, подобными сжатому воздуху, и его использование не дает дополнительных преимуществ. Недостаток диоксида углерода заключается в том, что его трудно контролировать из-за замерзания на клапанах и других ограниченных проходах. Без сомнения, водород увеличил разрывную способность, но он более дорогой и нуждается во вспомогательном оборудовании. Фреон обладает высокой диэлектрической прочностью и хорошими дугогасящими свойствами, но он дорог и разлагается дугой на кислотообразующие элементы. 

4. Серные гексафторидные (SF ₆ ) выключатели:

В автоматических выключателях (масляных автоматических выключателях, автоматических выключателях и пневматических выключателях) сила тушения возрастает относительно медленно после момента разъединения контакта, и, следовательно, дуга обычно гаснет после того, как прошло несколько полупериодов тока нуль. Для предотвращения повторного зажигания дуги требуется высокая диэлектрическая прочность пути дуги и быстрое восстановление после нулевого тока.

В случае высоковольтных автоматических выключателей эти свойства особенно необходимы для быстрого затухания дуги и меньшего времени для быстрого восстановления напряжения восстановления. Вакуумные выключатели и SF ₆выключатели обладают лучшими свойствами в этом отношении по сравнению с обычной объемной нефтью, минимальной нефтью, а также автоматическими выключателями воздушных взрыва. Поэтому современная тенденция заключается в использовании вакуумных выключателей и SF ₆ выключателей в системах высокого напряжения.

Нефть, очевидно легковоспламеняющееся вещество для гашения горячей дуги, является хорошо зарекомендовавшей себя средой, поскольку она выделяет водород, который благодаря своей низкой массе и высокой скорости является отличной охлаждающей средой. Но современные автоматические выключатели используют тяжелый газ SF ₆ в качестве среды для гашения дуги.

Газ SF ₆ благодаря своим превосходным диэлектрическим, дугогасящим, химическим и другим физическим свойствам доказал свое превосходство над другими средами, такими как масло или воздух, для использования в автоматических выключателях. Несколько типов выключателей SF ₆ были разработаны различными производителями в течение последних двух десятилетий для номинальных напряжений от 3,6 до 760 кВ.

До 1970-х годов в диапазоне средних и высоких напряжений использовались выключатели с воздушным, объемным, минимальным маслом и воздушным взрывом. В течение 1970-х годов были внедрены вакуумные выключатели для применений до номинального напряжения 36 кВ. Введены однофазные выключатели SF _{6 с} номинальным напряжением от 3,3 до 760 кВ. Уровни неисправностей и номинальные напряжения в энергосистеме увеличились. Масляные выключатели, автоматические выключатели с минимальным количеством масла, воздушно-струйные выключатели в настоящее время устаревают.

5. Автоматические выключатели постоянного тока:

Легкие выключатели постоянного тока используются с давних пор. Однако для систем HVDC отсутствуют подходящие автоматические выключатели. В настоящее время большинство систем HVDC имеют две клеммы, а в двухполюсной системе HVDC автоматические выключатели HVDC не требуются, поскольку ток короткого замыкания можно контролировать или устранять путем управления углом включения преобразователей. В многоконтактных системах HVDC возникнет необходимость в автоматических выключателях HVDC.

Проблемы прерывания постоянного тока:

Автоматический выключатель переменного тока легко прерывает дугу при нулевом собственном токе в волне переменного тока. При нулевом токе энергия (½Li ² ), которая должна быть прервана, также равна нулю. Контактный зазор должен охлаждать и восстанавливать диэлектрическую прочность, чтобы выдерживать естественное переходное напряжение восстановления. С автоматическими выключателями постоянного тока проблема является более сложной, поскольку форма сигнала постоянного тока не имеет нулей собственного тока. Принудительное прерывание дуги приведет к высокому переходному напряжению восстановления и повторному пуску без прерывания дуги и окончательного разрушения контактов выключателя.

При проектировании автоматических выключателей постоянного тока необходимо решить три основные проблемы.

Это:

(i) Создание искусственного тока ноль

(ii) Предотвращение повторных ударов и

(iii) Рассеяние накопленной энергии.

Принцип искусственного нулевого тока используется в автоматических выключателях постоянного тока для гашения дуги. Вводя параллельную цепь LC, токи дуги подвергаются колебаниям. Эти колебания являются серьезными и имеют несколько искусственных токовых нулей. Выключатель гасит дугу в одном из нулей искусственного тока. Пиковые токи колебаний должны быть больше, чем постоянный ток, который должен быть прерван.

Последовательный резонансный контур с L и C подключен через главные контакты M обычного выключателя переменного тока через вспомогательные контакты S _1, а резистор R подключен через контакты. При нормальных условиях работы главный контакт M и зарядные контакты St остаются замкнутыми, и конденсатор C заряжается до линейного напряжения через высокое сопротивление R. Контакты S ₁ разомкнуты и имеют линейное напряжение на них.

Для прерывания тока I _d главной цепи рабочий механизм размыкает контакты S ₂ и замыкает контакты S ₁. Это инициирует разряд конденсатора C через индуктивность L, главные контакты M и вспомогательные контакты S, создавая колебательный ток, показанный на рис. 10.20 (b). Таким образом создаются нули искусственного тока, и главные контакты M выключателя размыкаются при нулевом токе Z. После этого контакты S ₁ размыкаются, а контакты S ₂ замыкаются.

Другим способом прерывания постоянного тока основной цепи является его отвод на конденсатор, так что величина тока, который прерывается автоматическим выключателем, становится меньше. Это показано на рис. 10.21. Конденсатор С изначально не заряжен. Когда главные контакты М размыкаются, ток главной цепи отводится на конденсатор С. Таким образом, ток, который должен прерываться основными контактами М, становится меньше. Скорость нарастания восстановительного напряжения на М равна dV _c / dt = I _d / C. Нелинейный резистор R поглощает энергию без значительного увеличения напряжения на главных контактах М.

Проблема предотвращения повторных пусков является более острой в автоматических выключателях с постоянным током, где время прерывания тока очень мало (порядка 100 мкс). Таким образом, возникает резкий скачок перенапрягающего напряжения на клеммах выключателя, и автоматический выключатель должен выдерживать это напряжение.

Для создания хорошей деионизирующей дуги пространство между двумя стенками желоба может быть сужено для ограничения дуги, и одновременно оно может быть разделено на несколько более мелких дуг путем вставки решетки из вертикальных металлических пластин.

Большое количество энергии, сохраняемой в индуктивности цепи в начале прерывания и подаваемой выпрямителем в течение времени прерывания, должно рассеиваться, в противном случае она будет передаваться на емкость системы и устанавливать перенапряжения.

Защитный искровой разрядник может быть подключен через автоматический выключатель, чтобы уменьшить размер коммутирующего конденсатора. Это также будет поддерживать ненормальное напряжение, вызванное в момент переключения, на желаемом уровне. С помощью высокочастотных токов искровой разрядник действует как устройство рассеивания энергии. Альтернативно, через разрядник может быть подключен разрядник Zno, который будет ограничивать переходное восстановительное напряжение и поглощать связанную энергию.

Устройство и принцип работы автоматических выключателей в различных ситуациях

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.

Вернуться к содержанию

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.

Вернуться к содержанию

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.

Вернуться к содержанию

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

Вернуться к содержанию

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.

Вернуться к содержанию

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.

Вернуться к содержанию

Видео

Полезно? Сохраните себе на стену! Спасибо за лайк!