Призначення трифазного автоматичного вимикача. Автоматичний вимикач: характеристика. Струмові характеристики автоматичних вимикачів

1. Принципова схема автоматичного вимикача
2. механізм розчеплення
3. Робота автоматичного вимикача
4. На чому заснований принцип дії
5. Класифікація автоматичних вимикачів
6. Основні елементи автоматичних вимикачів
7. Контактна група і дугогасительная решітка
8. расцепители
9. необхідність
10. Конструктивні особливості
11. Як працює автомат
12. Пристрій розчеплення та взводу
13. тепловий расцепитель
14. іскрогасні камера
15. вибір
16. Пристрій автомата. Відео

Наша сеть партнеров Banwar

Автоматичний вимикач або скорочено іменований як «автомат» - найпоширеніший апарат, що відключає від мережі електротехніку при аварійних ситуаціях , Що відбуваються в електричних мережах напругою до 1000 Вольт. Автоматичний вимикач призначений для захисту електричного обладнання від струмів короткого замикання і тривалих за часом перевантажень (якщо вбудовано), що включаються і відключаються як вручну, так і дистанційно. Використовується в мережах постійного і змінного струмів. На заводах - виробниках випускають одно-, дво- і триполюсні автоматичні вимикачі.

В даний час автомати випускають різних марок, але всі вони мають однакові конструктивні частини:

Головні силові контакти;

Дугогасильні камери;

Електромагнітний расцепитель;

Тепловий расцепитель;

Механізм включення і відключення.

Струм з автоматичного вимикача протікає в наступному порядку: силові контакти, теплової расцепитель, електромагнітний расцепитель.

Силові контакти складаються з нерухомого і рухомого, що приводиться в рух механізмом включення. При включенні автомата або замиканні його силових контактів необхідно прикладати зусилля, тому що складові частини включає пристрої входять в зачеплення один з одним, здійснюючи тривалий натискання силових контактів. Відключення автомата відбувається при легкому натисканні на привід механізму. Це пояснюється тим, що при розриві силових контактів, за якими протікає великий струм (коротке замикання, перевантаження) виникає електрична дуга, що володіє руйнівним впливом. І, відповідно, чим швидше розімкнуться контакти, тим менше за тривалістю «існування» дуги!

Стінки дугогасильні камери, куди поміщаються силові контакти, зроблені з фібри, в які вставлено деіонная решітка у вигляді «вилочок». Поява електричної дуги супроводжується виділення теплоти, що викликає виділення газу з фібри. Газ, в свою чергу, скорочує горіння дуги. Деіонная решітка ділить дугу кілька коротких дуг, тим самим послаблюючи руйнівну дію.

Електромагнітний расцепитель складається з котушки (3-7 витків силового мідного дроту ) І сердечника, поміщеного всередині котушки. При протіканні струму по силовим контактам в 3-4 рази перевищує номінальний струм автомата, магнітний потік котушки виштовхує сердечник, який впливає на механізм відключення силових контактів.

На корпусі автоматичного вимикача вказують величину напруги на яке він розрахований, рід струму (змінний чи постійний), номінальний струм, струм спрацьовування електромагнітного розчеплювача, кількість полюсів.

Автоматичний вимикач застосовується в електричній мережі для забезпечення захисту електроприладів, кабелів і проводів від струмів, пуску і зупинки однофазних і трифазних електричних двигунів а також від тривалих перевантажень в мережі. Є одним з основних приладів.

Основна класифікація автоматів безпосередньо залежить від їх роботи, області застосування. Так вимикачі одне - двополюсні застосовуються при експлуатації більшості електричних приладів . Трьох - чотириполюсні автомати застосовуються, як правило, в електроланцюгах змінного струму при навантаженні для захисту електродвигунів.

Принципова схема автоматичного вимикача

Елементи автоматичного вимикача

1. корпус з термостійкого пластика
2. рукоятка з пластика для його включення і виключення
3. засувка-фіксатор для замикання пристрою на DIN-рейці

Схема і принцип роботи автомата

При включенні автомата напруга йде на клему 4, розташовану зверху, потім прямує через біметалічну пластину 6 де відбувається теплове розмикання і далі через обмотку соленоїда 9 на рухливий контакт 7. Потім, проходячи через нерухомий контакт 8 напруга йде на нижню кручені клему. До нижньої гвинтовий клеми під'єднується провід - навантаження. При захисному відключенні автомата відбувається спрацьовування механізму розчеплення. При цьому рухливий контакт 7 розмикається.

механізм розчеплення

• При короткому замиканні, коли різко збільшується сила струму, створюється магнітне поле, втягує сердечник, що приводить в дію механізм розщеплення. Цей спосіб є магнітним розщепленням.
• При різкому збільшенні напруги, що перевищує допустимі норми, відбувається нагрівання біметалічної пластини 6. Ця дія викликає вигин пластини і подальше розмикання контактів.

В тому і іншому випадку при утворенні сильного струму виникає електрична дуга. Для її ліквідації в автоматі є дугогасильні камери 5, що складається з набору металевих пластин спеціальної конфігурації.

Для посилення захисту корпусу автомата від дії високої температури використовується спеціальна металева пластина 10.

Кожен автоматичний вимикач повинен бути відмічений наступними символами

Маркування повинна бути не стирається і чітка, добре видно.

Для перевірки працездатності автоматичних вимикачів застосовується пристрій прогрузки. Найбільш поширеними моделями є УПА-10М і УПА-20.

При установці або необхідний ремонт потрібно обов'язково користуватися - фахівця з хорошою кваліфікацією.

В даний час все більшого поширення набуває продукція компанії АВВ, яка є світовим лідером за новітніми технологіями для енергетики та автоматизації.

Характеристика його і принцип роботи також будуть описані. Цей нехитрий прилад сьогодні використовується в побуті і промисловості, він прийшов на зміну плавких вставок (запобіжників). Правда, останні все ще використовуються, але здебільшого в якості захисту від короткого замикання на високовольтних лініях. Але вони мають конструкцію, відмінну від тієї, яку ви звикли спостерігати в побутовій техніці. Це керамічні ємності, наповнені піском, всередині якого розташований провідник - робоча плавка частина.

Робота автоматичного вимикача

Але варто поговорити саме про таку конструкції, як автоматичні вимикачі, технічні характеристики і сфери застосування їх розглянути більш детально. По суті, цей пристрій для комутації. З його допомогою здійснюється проведення струму в ланцюзі, але найголовніше - захист від короткого замикання і перевантажень. Варто також відзначити, що захист відбувається також при зниженні або підвищенні напруги живлення, зміні напрямку руху струму. Правда, часто такі прилади використовують в якості вимикача електроустаткування (освітлення, розеток, інших споживачів).

Але варто звертати увагу і на те, що у приладу є певний ресурс, тому для частого включення і відключення його використовувати не рекомендується. Набагато ефективніше виявиться використання простих вимикачів. Велика частина автоматичних вимикачів здійснює комутацію ланцюга вручну. Ви самостійно переводите важіль в положення «Вкл.» Або «Викл.». Але існують моделі, які працюють за допомогою електричного приводу. Завдяки впровадженню таких вузлів є можливість управління роботою автоматичного вимикача на будь-якій відстані.

На чому заснований принцип дії

Як було сказано раніше, автоматичні вимикачі, технічні характеристики яких розглядаються в статті, можуть відключатися вручну. Правда, є невеликий нюанс - під час стрибка напруги або перевищення сили струму відбувається автоматичне спрацьовування. Але це аварійні режими роботи - саме від них проводиться захист електрообладнання, включеного в ланцюг. Можна провести поділ всіх автоматичних вимикачів на три категорії:

1. Максимального значення струму.
2. Зниження напруги живлення.
3. Збільшення зворотного потужності.

Саме такі функції виконують автоматичні вимикачі. Перші розмикають ланцюг, коли відбувається збільшення струму. Виникає це при короткому замиканні або ж збільшенні навантаження понад допустимих меж.

Але автоматичний вимикач, характеристика якого наводиться, має перевагу перед плавким запобіжником - він відновлюється, отже, для замикання ланцюга потрібно тільки перемістити важіль. Варто відзначити, що установка приладів повинна проводитися в спеціальні щитки. При виборі необхідно керуватися даними про те, які умови є в наявності в приміщенні. Виходячи виходячи з них і проводиться вибір класу захисту щитка.

Класифікація автоматичних вимикачів

А тепер про те, яку класифікацію мають автоматичні вимикачі ВА, технічні характеристики яких практично однакові і відрізняються лише значеннями. Отже, категорії стандартних приладів:

1. Автоматичні вимикачі установчого класу виготовляються в пластиковому корпусі, який повністю захищений. Отже, їх можна монтувати в місцях із загальним доступом. Зокрема, для комутації ланцюгів освітлення.
2. Без корпусу випускаються універсальні типи. Їх призначення - монтаж виключно всередині розподільних пристроїв.
3. Автоматичні вимикачі з часом спрацювання менше 5 мілісекунд відносяться до класу швидкодіючих. Отже, з часом спрацьовування в діапазоні 10 мілісекунд - відносяться до категорії небистродействующіх. Ще один у яких час спрацьовування є основною характеристикою - це селективні. Користувач може змінювати самостійно значення часу. Для цієї мети передбачений невеликий пластиковий диск з градуюванням.
4. Автоматичні вимикачі зворотного струму необхідні для захисту ланцюгів тільки в одному випадку: якщо існує ймовірність зміни напрямку руху струму по ланцюгу.
5. Неполяризовані і поляризовані. Перші відключають ланцюг при протіканні струму в різних напрямках. Другі - тільки при зміні струму в прямому напрямку.

Основні елементи автоматичних вимикачів

В основі лежить пластина з біметалу, але вона одна не може забезпечити повноцінну роботу пристрою. Складається автоматичний вимикач, характеристика якого розглянута в статті, з кількох елементів, які безпосередньо впливають на всі параметри. Отже, основні частини будь-якого автомата:

1. Контактна система.
2. Дугогасительная решітка.
3. Расцепители.
4. Механізм управління.
5. Механізм для вільного розчеплення.

Звичайно ж, якщо є корпус, то його теж необхідно вказати в цьому списку. Зверніть увагу на те, що конструкція не передбачає проведення ремонту пристрою, тому при виробленні ресурсу або ж найменшої поломки необхідно замінити автомат новим. Навіть не варто намагатися зробити його ремонт, все одно нічого не вийде.

Контактна група і дугогасительная решітка

Зверніть увагу, що струмові характеристики автоматичних вимикачів відрізняються, отже, різняться і конструкції елементів. Чим вище струм, тим міцніше і надійніше конструкція всіх складових. Група контактів - це нерухомі металеві елементи, розташовані на корпусі автомата і важелі. З їх допомогою відбувається замикання електричного кола.

При відключенні або включенні між контактами утворюється невеликий іскровий проміжок. Система для гасіння дуги - це камера, всередині якої знаходиться сталеві грати. За допомогою цього нескладного механізму відбувається поліпшення характеристик, збільшення ресурсу приладу, так як контакти не ушкоджуються і на них не залишається нагар.

расцепители

Пристрій для вільного розчеплення - це механізм, що складається з шарнірів. З його допомогою виробляється замикання і розмикання контактної групи в усіх режимах. Існують електромагнітні расцепітельние пристрою. В їх основі знаходиться електромагніт, якір якого управляє групою контактів. Іноді в конструкції можна зустріти гідравлічну систему уповільнення.

У багатьох автоматах використовуються теплові расцепители. Завдяки нагріванню при протіканні великого струму відбувається деформація і расцепляются контакти. Але одним з найбільш сучасних є расцепитель на основі напівпровідників. У його конструкції є трансформатор струму, завдяки якому постійно відбувається завмер параметрів. Ось такий непростий автоматичний вимикач. Характеристика спрацьовування його залежить від типу расцепителя.

Ланцюги електропроводки в промислових і побутових приміщеннях обов'язково включають в свій склад не один автоматичний вимикач. Цей елемент забезпечує безпечну експлуатацію не тільки електромереж, а й будівель, споруд в цілому.

Пристрій захисного відключення - автоматичний вимикач

необхідність

У разі короткого замикання або перевищення допустимих струмових навантажень він автоматично розмикає ланцюг. Відключення навантаження запобігає загоряння ізоляції кабелів і поширення пожежі, виходу з ладу дорогого устаткування, травмування людей.

Існує багато типів автоматичних вимикачів, вони відрізняються по потужності теплових і струмових навантажень, за габаритами, конструктивним виконанням та іншими ознаками. На побутовому рівні більшість використовуваних типів автоматичних вимикачів мають загальні принципи спрацьовування і однаковий набір складових елементів.

Навіть форми корпусів, отвори і окремі елементи кріплення приведені до спільного стандарту. Будь-який тип низьковольтного автоматичного вимикача, який використовується в адміністративних будівлях, квартирах, приватних будинках, легко встановлюється на стандартні елементи кріплення розподільних щитів. Розглянемо часто застосовується в побуті тип модульного автоматичного вимикача марки ДЕК серія ВА.

Панель вимикача АВ

Конструктивні особливості

Автоматичний вимикач типу ВА побудований на модульній основі, це дозволяє використовувати його в однофазної і трифазної, одно- і багатополюсною мережах. Для захисту однофазної мережі потрібен однополюсний автоматичний вимикач: один модуль, котрого більш ніж достатньо.

Електроустановки, що працюють від трифазної мережі , Захищаються триполюсними автоматами захисту від трьох модулів, по одному на кожну фазу. В цьому випадку автоматичні вимикачі збираються в єдиний блок.

Для синхронного спрацьовування всієї групи автоматів при перевищенні допустимого порогу струму на одній з фаз важелі управління фіксуються загальної планкою. Для синхронного спрацьовування важелі управління також можуть фіксуватися загальної пластикової планкою.

Стандартні отвори дають можливість встановити на автоматичний вимикач додаткові пристрої промислового типу: окремі расцепители, сигнальні контакти та інші. Встановлювані елементи часто використовуються на виробничих об'єктах для дистанційного контролю за спрацьовуванням і управлінням роботою електроустановок.

Пластикові корпуси типових модулів нерозбірні, вони мають стандартизовані розміри. Зверху і знизу розташовані клеми для проводів з гвинтовим пристроєм затиску.

У верхній частині корпусу 2 отвори:

1. для відводу газів, від нагрівання;
2. для доступу до гвинта регулювання порога спрацьовування, біметалічного елемента теплового захисту.

Корпус автомата: вид зверху

З тильного боку корпусу передбачені пази і затискні елементи, що дозволяють одягати і фіксувати автоматичний вимикач на стандартну DIN-рейку в розподільних щитах . Така конструкція дозволяє пересувати перемикачі уздовж рейки, що не відключаючи від ланцюга, розділяти групи, вона зручна при складанні, монтажних і ремонтних роботах.

Автоматичний вимикач на ДІН-рейці

Як працює автомат

На прикладі одного модуля типу АВ розглянемо, як працює автоматичний вимикач і окремі його елементи. Автоматичне управління спрацьовуванням на вимикання здійснюється двома параметрами: силою струму, що проходить через контакти вимикача, і температурою нагріву.

Для контролю значень цих параметрів автоматичний вимикач має два елементи:

• обмотка електромагнітної котушки зі сталевим сердечником розрахована на певну силу струму;
• біметалеві пластини відкалібровані, загинаються пропорційно величині проходить через них струму, при перевищенні номінального значення надають механічний вплив на расцепитель, який здійснює контроль температурного режиму.

Пристрій автомата в розрізі

Підключається автоматичний вимикач в розрив ланцюга послідовно. На верхню клему затискається провід від джерела живлення, внизу кріпляться дроти, що йдуть до навантаження.

Автоматичний вимикач має два типи детектора і елемента розчеплення, які постійно контролюють силу струму.

У кожного пристрою своє призначення:

• Електромагнітний расцепитель миттєво реагує на короткочасне значне перевищення струму номінального значення при короткому замиканні;
• Регулюється тепловий захист, вона точніша і інерційна в вимірі значень струму, має більший час спрацьовування. Це дозволяє не реагувати на короткочасні незначні перевищення допустимих струмових значень. Всі ці заходи забезпечують стабільну безпечну роботу електроустановок.

Схема будови автоматичного вимикача

Пристрій розчеплення та взводу

Це механічний пристрій складається з металевих пружин і пластикових важелів. Його завдання в звичайному режимі утримувати замкнуті контакти, в аварійних ситуаціях, при перевищенні струму або температури заданих граничних значень, розімкнути контакти вимикача, для чого застосовується автоматичний або ручний режим відключення.

Це електромагнітна котушка з вільно рухається металевим сердечником. Шток сердечника при розрахованій сумі гранично допустимого струму штовхає важелі розчіплює пристрою, воно спрацьовує, контакти розмикаються.

Перетин дроту на котушці електромагніту і кількість витків розраховуються на багаторазове спрацьовування. Обмотка котушки виштовхує сердечник при значному перевищенні номінального струму вимикача, в разі короткого замикання в ланцюзі.

Один кінець котушки підключений до рухомого контакту механізму розчеплення, другий - до біметалічною пластині. З'єднання виконані гнучким багатожильним проводом , Контакти зварні, це забезпечує надійне з'єднання в умовах високих температур. Припій на паяних контактах при нагріванні може розплавитися.

При перевищенні номінального струму в котушці електромагніта в кілька разів сердечник виштовхується. Він тисне зверху на важіль спускового механізму, відбувається розчеплення, рухливий контакт під дією пружини відскакує від нерухомого контакту, вони розмикаються. Зусилля розмикання дублюється штоком сердечника, закріпленого на рухомому контакті.

Одночасно з тиском на спусковий важіль сердечник відтягує рухливий контакт.

тепловий расцепитель

Тут використовується принцип роботи теплового реле. Такий спосіб широко застосовується для аварійних відключень електрообладнання та сигналізації в електричних ланцюгах . В основі технології закладені властивості біметалічної пластини. Ще в XIX столітті Джоуль-Ленц зазначив пропорційність температури на ділянці ланцюга квадрату сили струму і опору.

Використовуючи цю залежність і властивості біметалів, пластини стали застосовувати для механічного замикання і розмикання контактів. Біметалічні пластини пропорційно змінюють свою форму в залежності від сили струму і температури. За ступенем вигину пластини можна судити про величину струму і температурі.

Біметалічні пластини: структура

У всіх металів коефіцієнти теплового розширення відрізняються: при нагріванні пластин одного розміру з різного металу до однакової температури довжина однієї з них стане більше. Завдяки цій властивості, якщо скріпити ці дві пластини разом при нагріванні, вони почнуть загинатися, при охолодженні - випростатися.

У нашому випадку биметаллическая пластина знаходиться в теплостійкому ізоляційному матеріалі, зазвичай для цих цілей одягається трубка зі скловолокна. Зверху ізоляції намотаний провід з високим опором, це робиться для непрямого нагріву пластини.

При прямому нагріванні термін служби пластини істотно зменшується. Зі збільшенням струму температура пластини підвищується, вона загинається вгору, натискаючи на спусковий важіль механізму розчеплення. В результаті автоматичний вимикач спрацьовує, контакти розмикаються.

іскрогасні камера

Значну частину в корпусі модуля захисту займає іскрогасник. У більшості випадків автоматичний вимикач спрацьовує під струмом великого навантаження. При проходженні струму великої сили в момент розриву ланцюга між контактами виникає дуга електричного розряду.

Вона має високі температури, може розплавити контакти і інші елементи автоматики. Для того щоб цього уникнути, ставлять дугогасітель; його конструкція нагадує решітку з металевих пластин. У камері з пластинами дуга руйнується і гасне, продукти горіння і гази відходять через спеціальний отвір.

вибір

У приватних будинках можна встановити четирехполюсний і трьохполюсний автоматичний вимикач для трифазної мережі 380 В. Найчастіше використовуються триполюсні, двополюсний та однополюсні для однофазної мережі 220 В.

Вибираючи елементи захисту, в першу чергу треба виходити з номінальних значень напруги. Воно повинно бути вище або відповідати напрузі мережі.

Одне з головних умов вибору і наступного налаштування автомата захисту - відключення групи споживача раніше, ніж це зроблять елементи захисту, встановлені в ланцюзі ближче до джерела подачі електроенергії. Для цього враховуються такі параметри.

Максимальна сила струму короткого замикання на ділянці ланцюга, де встановлюється автоматичний вимикач. модульні моделі захисних автоматів витримують 3000А; 4500А; 6000А; 10000А, немодульность розраховані на великі струми короткого замикання. Для житлових будинків і квартир досить 4500 або 6000А.

Номінальна сила струму розчеплювача вибирається трохи більше допустимого струму тривалого навантаження ланцюга. В іншому випадку автоматичний вимикач буде спрацьовувати від незначних стрибків напруги в процесі нормального режиму роботи.

Потрібно обов'язково враховувати Iн - теплового розчеплювача.

Автоматичний вимикач серії АВ з номінальним струмом 10А буде спрацьовувати при струмі 10х1,45 (поправка на теплової расцепитель) = 14,5 А.

Параметри розчеплення мають три класи (В; С; D), вони відрізняються по струмочасовий характеристикам спрацьовування:

• Клас В - спрацьовує расцепитель при перевищенні номінальної сили зазначеної на маркуванні струму в 3-5 разів. Ставлять в групах освітлення і розеток, зазвичай вони реагують на пускові струми при включенні електродвигунів.
• Клас С - расцепитель спрацьовує при перевищенні номінальних струмів в 5-10 разів, ставиться в розеткові і освітлювальні групи, забезпечує захист двигунів водяних насосів з невеликими пусковими струмами. Добре використовувати в заміських будинках і квартирах.
• Клас D - автоматичний вимикач цього класу встановлюється на виробничих об'єктах для захисту електродвигунів з великими пусковими струмами.

Обов'язково враховуйте товщину і перетин проводів в ланцюзі, де встановлюється автоматичний вимикач. Вони повинні відповідати номінальним значенням струмового навантаження елементів захисту. Наприклад, при номінальному струмі автомата захисту в 16А перетин кабелю має бути не менше 2,5 кв. / мм. Iн - 10А відповідає товщині кабелю 1,5 кв. / Мм.

Для цього є спеціальні таблиці визначення площі перетину кабелю по струму, ПУЕ (Правила улаштування електроустановок) табл. 1.3.4, 1.3.5, 1.3.6, 1.3.7, 1.3.8.

Пристрій автомата. Відео

Відео продемонструє пристрій автоматичного вимикача, що допоможе з його монтажем та встановленням.

Знаючи призначення і принципи роботи, вимоги по установці і експлуатації автоматичних вимикачів, легше зробити правильний вибір, що забезпечить стабільну, безаварійну роботу побутової техніки в будинку і квартирі.