Самовосстанавливающийся предохранитель PolySwitch – АС Энергия

Автоматический выключатель (для защиты от сверхтока) (circuit-breaker) — это контактное коммутационное устройство, способное к включению, проведению и отключению электрических токов при нормальных условиях электрической цепи, а также способное к включению, проведению в течение установленного времени и автоматическому отключению электрических токов при установленных анормальных условиях электрической цепи, например при коротком замыкании.

Устройство

Для начала разберёмся из чего состоит автоматический выключатель. Чтобы его разобрать нужно извлечь заклёпки на боковых гранях, после этого разделить корпус на две половины.

scale_1200

Здесь мы видим основные элементы автоматического выключателя:

  1. Клеммы для подключения проводов.
  2. Силовые контакты. Неподвижный (а) и подвижный (б).
  3. Механизм взвода и расцепления.
  4. Рычаг управления.
  5. Электромагнитный расцепитель.
  6. Тепловой расцепитель.
  7. Дугогасительную камеру.
  8. Механизм крепления на дин-рейку.

Электрическая цепь автоматического выключателя устроена следующим образом: подвижный силовой контакт соединён с катушкой электромагнитного расцепителя, а второй конец катушки с тепловым расцепителем соединены очень гибким плетёным проводником с помощью сварки. Пластина электромагнитного расцепителя соединяется с нижней клеммой. К верхней клемме, как правило, подключают проводники от источника питания, а к нижней — от нагрузки.

zen.yandex.ru

Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку с сердечником, намотанную толстым проводом.

Катушка электромагнитного расцепителяКатушка электромагнитного расцепителя

Катушка электромагнитного расцепителя

Тепловой расцепитель – это биметаллическая пластина, которая изгибается при нагревании.

Тепловой расцепитель — биметаллическая пластинаТепловой расцепитель — биметаллическая пластина

Тепловой расцепитель — биметаллическая пластина

Механизм взвода и расцепления состоит из трёх рычагов, назовём их верхний, средний и нижний, они связаны с рычагом управления на лицевой панели. Давайте разберёмся, как они взаимодействуют друг с другом.

zen.yandex.ru

Верхний рычаг удерживается в исходном (отключённом) положении за счёт пружины (1 на рисунке ниже), расположенной под ним. Он приводит в движение подвижный силовой контакт (2), у которого есть своя мощная пружина. Силовые контакты замыкаются. Средний рычаг фиксирует подвижный контакт во включённом состоянии. Нижний рычаг фиксирует средний рычаг во включённом состоянии (3).

При срабатывании любой из расцепителей толкает нижний рычаг (4), в результате чего средний рычаг высвобождается из зацепления c нижним (5) и под действием пружин размыкаются контакты (6).

zen.yandex.ru

Кроме перечисленного в автоматическом выключателе есть дугогасительная камера. Из названия ясно, что она нужна для предотвращения горения и быстрого гашения электрической дуги. Она обычно возникает при размыкании цепи с высокой нагрузкой и индуктивностью (электродвигатели, трансформаторы, длинные кабельные линии).

Дугогасительная камера состоит из набора пластин с V -образным вырезом, закреплённых на изоляционном основании. Пластины электрически не связаны друг с другом. Принцип её действия состоит в том, что дуга, возникшая между контактами, под действием собственного магнитного поля удлиняется и попадает в дугогасительную камеру.

zen.yandex.ru

Плазма дуги, попадая на пластины, охлаждается и разбивается на несколько мелких дуг, горящих между пластинами решётки. В месте контакта дуги с каждой из пластин возникает падение напряжения, а её общее сопротивление увеличивается. В результате увеличения сопротивления и падения температуры снижается количество ионов, происходит рекомбинация носителей заряда и дуга гаснет.

zen.yandex.ru

Между прочим, дугогасительную камеру изобрёл в 1912 году Михаил Осипович Доливо-Добровольский — популяризатор электротехники, который изобрёл двигатель переменного тока и активно продвигал идею передачи энергии по трёхфазной системе.

zen.yandex.ru

Функции автоматического выключателя

Защитные устройства предназначены для выполнения следующих основных задач:

  • Коммутация электроцепи (возможность отключения защищаемого участка при возникновении неполадок с питанием).
  • Обесточивание вверенной цепи при возникновении в ней токов КЗ.
  • Защита линии от перегрузок при прохождении сквозь аппарат тока чрезмерной величины (такое бывает, когда суммарная мощность приборов превышает максимально допустимую).

Говоря кратко, АВ одновременно осуществляют защитную и управляющую функцию.

Автоматическим выключателем можно просто включать свет

Назначение приборов

Основная функция, возлагаемая на автоматические выключатели, сводится к защите кабеля от коротких замыканий и его перегрузки. Кроме этого, в комплекс задач для устройства входит:

  • пропускание тока номинальной нагрузки при его длительном использовании;
  • стабильное поддержание потенциала напряжения сети с гарантией ее изоляции;
  • возможность ручного управления состоянием силового контакта;
  • способность определения момента возникновения перегрузки и обеспечение необходимого времени для безопасной работы, после чего питание снимается с подключенных потребителей.

автоматические выключатели

Важно правильно подбирать тип электрических автоматов с учетом технических характеристик сети, так как частое отключение электросети чревато губительными последствиями для подключенных приборов.

Для этого стоит понять, как работает автоматический выключатель. Прибор, рассчитанный на высокую мощность, не всегда уместен, так как опасная ситуация для бытового помещения может не распознаться. Сила тока, выходящая за пределы допустимой для кабеля нормы, чаще не определяется автоматическим выключателем как аварийное положение. Тогда короткое замыкание может вызываться расплавлением изоляции, но к этому времени есть риск возникновения возгорания. Устройство автоматического выключателя меньшей мощностью способно часто и регулярно останавливать подачу напряжения на потребителя. В результате автомат перестанет функционировать из-за выхода из строя контактов.

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели - фото 1

  • Автоматические выключатели
  • Принцип действия автоматического выключателя
  • Конструкции автоматических выключателей
  • Модульные автоматические выключатели
  • Типы автоматических выключателей
  • Штатный режим работы
  • Аварийные режимы работы
  • Режим перегрузки
  • Ток срабатывания

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 работы

Харечко Ю.В. описывает в своей книге [5] принцип работы автоматического выключателя следующим образом:

« Автоматический выключатель замыкает и размыкает одну или несколько подключенных к нему электрических цепей с помощью своих главных контактов. Под замыканием понимают оперирование, в результате которого автоматический выключатель переводится из разомкнутого положения в замкнутое; под размыканием – из замкнутого положения в разомкнутое. »

внешний вид автоматических выключателейРис. 1. Пример внешнего вида автоматических выключателей (А — однополюсный автоматический выключатель серии S 200, Б — трехполюсный автоматический выключатель серии S 200 P)

« Замкнутое положение автоматического выключателя обеспечивает предопределенную непрерывность его главной цепи, разомкнутое положение – предопределенный зазор между разомкнутыми контактами главной цепи автоматического выключателя. »

« При коммутации электрических цепей автоматический выключатель выполняет включение и отключение, а также включение с последующим автоматическим отключением. »

« Замыкание и размыкание, выполняемые без протекания электрического тока в главной цепи автоматического выключателя, относят к его механическому оперированию, т. е. к оперированию автоматического выключателя в условиях отсутствия электрического тока в его главной цепи. »

« Включение и отключение, осуществляемые при протекании электрического тока в главной цепи автоматического выключателя, относят к электрическому оперированию, т. е. к оперированию автоматического выключателя в условиях протекания электрического тока в его главной цепи. Электрическое оперирование называют также коммутацией. »

« Автоматическое оперирование автоматического выключателя происходит при появлении в его главной цепи тока перегрузки или тока короткого замыкания. Время отключения сверхтока зависит от индивидуальной время-токовой характеристики автоматического выключателя, которая должна находиться в пределах стандартной время-токовой зоны. »

Что представляет собой устройство

Каждый пользователь сталкивается в течение жизни с разнообразными выключателями, при помощи которых вручную включается электроэнергия в доме. Автоматическая современная пробка функционирует по схожему принципу, только отключает подачу электроэнергии она самостоятельно, без стороннего вмешательства, защищая тем самым сеть от перегрузок или короткого замыкания. Одним словом, данное устройство – предохранитель.

Если через предохранитель автоматический резьбовой пройдет ток, вдвое больший номинального показателя, выключатель сработает почти моментально. Мгновенное выключение происходит при резком (в 7 раз) возрастании силы тока.

С помощью выключателей защищаются однофазные осветительные электрические сети, трехфазные с различными показателями силы тока и так далее. Современные компании производят автоматические выключатели разных видов и марок, что делает их широко распространенными. Кроме того, их используют не только как выключатели, но и как предохранители. Теперь рассмотрим принцип действия устройства.

Как функционирует выключатель понятно: контакты электроцепи соединяются и разъединяются. У предохранителя несколько иной принцип. В автомате предохранителем выступает тепловое и электромагнитное реле. Также применяется реле комбинированного типа – расцепитель. Если через выключатель проходит ток выше номинального показателя тока расцепителя, реле активируется и разрывает цепь. Защита от перегрузок достигается за счет теплового расцепителя. Если данный элемент сработал, следует выждать немного времени, чтобы биметаллическая пластинка остыла, после чего перевести рычажок в положение «отключено» и заново включить предохранитель.

Что касается электромагнитного расцепителя, он функционирует как реле максимального тока. При достижении током заданного показателя, автоматический выключатель срабатывает мгновенно. Каждый автомат имеет те или иные значения. Как правило, указывается сила номинального тока и сила, при которой срабатывает расцепитель.

Важно, чтобы аппарат был изготовлен из качественных материалов. Так, для корпуса используются высококачественные термопласты, которым не страшны механические воздействия. Важно, чтобы в составе материала не присутствовали вредные вещества – галогены. Сам пластиковый корпус должен быть с добавками антипиренов – веществ, предупреждающих распространение горения.

iEK BA88-32

iEK BA88-32

Для изготовления проводящих элементов выключателей применяются материалы, имеющие низкое сопротивление электротоку, к примеру, медь. Контактные площадки производятся из сплавов серебра, что делает их долговечными, обеспечивает хорошую сопротивляемость свариванию.

Автоматы пользуются большим спросом, по сравнению с плавкими предохранителями, что обуславливается следующими их преимуществами:

  • Более надежное срабатывание;
  • Защищая трехфазное устройство, оно не станет работать в однофазном режиме. Если случается перегрузка или короткое замыкание, отключатся все три фазы;
  • Снижение простоев электрического оборудования. Включить сработавший автомат быстрее, нежели заменить перегоревший предохранитель.

Разновидности по полюсам

Автоматы могут иметь от 1 до 4 полюсов, что определяется мощностью подключаемого электрооборудования и количеством фаз сети.

Автоматы могут иметь от 1 до 4 полюсов

Классификация по числу полюсов автоматических выключателей:

  1. Однополюсный автомат способен защитить сеть, к которой подключены маломощные приборы. Монтаж производится на фазный провод, нулевой при этом исключается.
  2. Двухполюсный прибор актуален для линии, к которой подключается достаточно мощная бытовая техника (стиральная машина, электроплита, бойлер).
  3. Трехполюсная модель. Предназначается для полупромышленного масштаба с подключением установок: насосов, устройств для автомастерских или строительных работ.
  4. Четырехполюсный автомат защищает от коротких замыканий, перегрузок четырехпроводных сетей.

Для четырехжильного кабеля устанавливаются только трех- и четырехполюсные автоматы выключения.

Основные типы выключателей

Существует три основных вида АВ, отличающихся друг от друга по конструктивному исполнению и предназначенные для работы с нагрузками разной величины:

  • Модульный. Он получил свое название из-за стандартной ширины, кратной 1,75 см. Рассчитан на токи небольшой величины и устанавливается в сетях бытового электроснабжения, для дома или квартиры. Как правило, это однополюсный автомат или двухполюсный.
  • Литой. Называется так из-за литого корпуса. Может выдерживать до 1000 Ампер и используется преимущественно в промышленных сетях.
  • Воздушные. Предназначен для работы с токами величиной до 6300 Ампер. Чаще всего это трехполюсный автомат, однако сейчас выпускают аппараты этого типа и с четырьмя полюсами.

Автомат защитный однофазный представляет собой автоматический выключатель, который наиболее распространен в бытовых сетях. Он бывает 1- и 2-х полюсным. В первом случае к аппарату подключается только фазная жила, а во втором – еще и нулевая.

Кроме перечисленных видов, существуют также устройства защитного отключения, обозначаемые аббревиатурой УЗО, и дифференциальные автоматы.

Автоматический выключатель, УЗО и дифавтомат

Первые нельзя считать полноценными АВ, их задача заключается не в защите цепи и включенных в нее приборов, а в предотвращении удара электрическим током при касании человеком открытого участка. Дифференциальный защитный автомат представляет собой объединенные в одном устройстве АВ и УЗО.

Классификация по времятоковому показателю

Количество ложных срабатываний автоматов при неравномерной нагрузке на сеть оптимизируется благодаря разной скорости реагирования на превышение номинального тока. Зависимость времени отключения сети от силы протекающего тока определяет следующие виды автоматических выключателей:

виды автоматических выключателей

  • A. Встречается у европейских изготовителей. Самая чувствительная модель. На отклонение от нормы отзывается мгновенно. Обычно используется для защиты линий с подключенным высокоточным оборудованием. (Номинал тока 2-3). Устанавливаются редко.
  • B. Предусмотрен для помещений, оснащенных старой алюминиевой проводкой. Подходит для длинных линий, осветительных линий или цепей без возможных резких перепадов напряжения. Отключается с незначительной задержкой в 5-20 секунд при токе номиналом 3-5.
  • C. Чаще встречается в современных квартирах для защиты розеточных линий, в которые подключается достаточное количество электрооборудования (стиральные, посудомоечные машины, морозильные камеры, обогреватели, микроволновые печи, ЖК-телевизоры). Отключение происходит на 1-10 секунде при токе кратном 5-10. Такой принцип нужен для стабилизации работы при незначительном перепаде.D6
  • D. Защита оптимальна для линий с трансформаторами или большими пусковыми токами. Автоматические выключатели этого класса нельзя подключать к потребителям, ориентированным на работу с защитой классов C и B. При 10-20 номинальном токе отключается за 1-10 секунд. Наиболее низкая чувствительность к увеличению тока. Иногда принято устанавливать на самом здании с целью подстраховки квартирных автоматов. Если те вдруг не сработают, то произойдет отключение от сети всего здания.

Это самые распространенные типы. Ряд производственных моделей дополнен еще тремя группами: L, K и Z.

Условия использования

Воздушный автоматический выключатель

Силовой предохранительный автомат выпускается в 5 климатических категориях и рассчитан на эксплуатацию при следующих условиях:

  • монтаж на высоте до 1000 м над уровнем моря;
  • температура воздуха снаружи от -40 до +40 градусов без учета инея и росы;
  • относительная влажность воздуха 90 % (+20 градусов) и 50 % (+40 градусов);
  • помещения без пыли, агрессивной концентрации паров и газов, на улице нет взрывоопасной среды и пыли;
  • монтаж на поверхности, куда не достанут капли воды, масла, частицы радиации.

Зависимость эксплуатационных параметров выключателей от условий окружающей среды прописана в ГОСТ 17516.1-90.

Молниеотвод – один или несколько?

Кроме защиты от непосредственного попадания молнии в ЛЭП, УЗИПы спасают от наводок и импульсов в низковольтных цепях, когда молния ударила рядом с объектом или в молниеотвод.защита от молнии молниеотводы

Однако в первую очередь для снижения таких негативных последствий от грозы нужно все же делать упор на традиционные методы (молниеотводы и качественно выполненное заземление).модульно штыревое заземления для частного дома как сделать своими руками

Нельзя полагаться только на УЗИП, не имея хорошего молниеотвода и контура заземления. Устанавливать их нужно в случаях, когда другие средства оказываются, либо не дееспособны и через чур дорогими, либо попросту физически отсутствует возможность для их монтажа.

Что нам дает традиционная молниезащита? Молниеотводы перехватывая молнию, не устраняют полностью воздействие эл.магнитного поля.

При этом забудьте здесь про правило – “чем выше, тем лучше.” Излишне высокий молниеотвод, только увеличивает число проблем.высокий молниеотвод хорошо это или плохо

Ваша задача – обеспечить достаточный уровень защиты при минимально возможной высоте.

Как известно, радиус притяжения молнии равняется трем высотам молниеотвода. При снижении его габарита вы автоматически уменьшите радиус стягивания молний.

Все это говорит о том, что на крупных объектах нужно отказываться от одиночных молниеотводов и переходить к мультиэлектродным. Именно это и не любят как проектировщики, так и исполнители.

Для них гораздо проще (но не надежнее), просчитать что-то одно, чем распыляться на несколько элементов системы.

Список использованной литературы

  1. ГОСТ IEC 60050‑441-2015
  2. ГОСТ IEC 60898-1-2020
  3. ГОСТ IEC 60898-2-2011
  4. Харечко Ю.В. Защитные устройства модульного исполнения. – М.: ООО «АББ Индустри и Стройтехника», 2008. – 336 с.
  5. Харечко Ю.В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 5// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». – 2017. – № 2. – 160 c

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.

Режимы работы - фотография 33

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.

Реакция на короткое замыкание - изображение 34

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...