Aviatreid.ru

Прокат металла "Авиатрейд"
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство автоматического выключателя (АВ)

Устройство автоматического выключателя (АВ)

Предшественником АВ в быту был автоматический предохранитель, он вворачивался в штатное гнездо «пробки». Такие предохранители были рассчитаны на токи 5, 6,3, 10, 16 и 25 ампер.

Автомат

Устройство автоматического выключателя в разрезе

В свое время автоматические предохранители стали шагом вперед в защите сети от аварий, но их конструкция была несовершенной: при эксплуатации более года параметры сильно изменялись, и отключения начинали происходить даже, когда сила тока в цепи была намного меньше защитного.

Предохранитель

Предшественник АВ — автоматический предохранитель

Следующим шагом в повышении безопасности при эксплуатации бытовой электросети стало внедрение автоматических выключателей, они уже выполняли не только функции защиты, но и штатных выключателей. Механизм этих устройств более совершенный и надежный.

Существует целая линейка АВ это: одно-, двух-, трех- и четырехполюсные. Первые два вида преимущественно используются в быту, а остальные в трехфазной сети, в промышленности и производстве.

Автомат

Одно-, двух-, трехполюсные автоматические выключатели

Однополюсный АВ

Далее приведено устройство однополюсного АВ, но все, что сказано о нем, справедливо и для всех остальных видов.

На рисунке изображен механизм автоматического выключателя. Если проследить путь тока через АВ, то станет понятен принцип его работы.

Схема

Схема строения автоматического выключателя

Электрический ток проходит от правой клеммы 2 через замкнутые подвижный 3 и неподвижный 4 контакты, через медную шину и катушку 7, далее биметаллическую пластину 5, к левой клемме 6.

Абсолютно не важно, течет ток от правой клеммы к левой или, наоборот, все процессы в электрической цепи переменного напряжения всегда протекают одинаково.

Аварийное отключение при превышении номинального тока
Температурный (биметаллический) расцепитель представляет собой пластину, которая изготовлена из двух слоев разных металлов. При протекании по ней электротока она нагревается, а так как металлы имеют различные коэффициенты расширения, то пластина изгибается.

Чем больший ток протекает по ней, тем сильнее она изгибается, а когда ток становится больше номинального, на который рассчитан автомат, он действует на спусковой механизм и разрывает цепь.

Этот же ток протекает и через катушку, но возникающая магнитная сила не может преодолеть сопротивление пружины, и сердечник не втягивается внутрь катушки, поэтому отключение происходит только благодаря работе температурного расцепителя.

Аварийное отключение

В случае короткого замыкания ток в цепи возрастает до бесконечной величины в течение нескольких миллисекунд.

Протекающий через катушку магнитного расцепителя (7) ток создает мощный магнитный импульс, который втягивает сердечник внутрь. А так как он связан с подвижным контактом (3), то цепь разрывается, другим концом сердечник нажимает на спусковой механизм, тот срабатывает и не позволяет замкнуть цепь после окончания действия магнитного импульса.

Магнитный расцепитель – это катушка (соленоид) из довольно толстого медного провода. Если по ней течет ток, значительно, в 3-20 раз, превышающий номинальный(In), магнитное поле в катушке достигает порога срабатывания, сердечник втягивается, отводит подвижный контакт от неподвижного, а другим концом воздействует на спусковой механизм, происходит выключение нагрузки.

Соленоид

Магнитный расцепитель в виде катушки

При аварийном или ручном отключении между контактами возникает электрическая дуга, это явление вредное. Для уменьшения воздействия дугового разряда на поверхность контактов применяется дугогасительная камера, она состоит из ряда металлических пластин, закрепленных на двух параллельных стенках из электротехнического картона.

Электрическая дуга – это плазма, под действием собственного магнитного поля она втягивается в промежутки между пластинами, отдавая им тепло, быстро остывает и гаснет. В автоматическом выключателе реализованы два независимых канала слежения за состоянием электрической цепи.

Читайте так же:
Схема распайки для проходного выключателя

Один из них – тепловой, он следит за «медленным» изменением силы тока, и если она превышает предельное значение в течение длительного времени (до нескольких десятков минут), то происходит отключение.

Второй канал – электромагнитный, он следит за быстрым изменением: если в цепи возникает «бросок» силы тока, то в катушке этого канала появляется мощный магнитный импульс, он отключает потребителя от сети.

Следует иметь в виду, чтоавтоматический выключатель защищает электропроводку от повреждения, но предотвратить поражение человека электрическим током в случае пробоя на корпусе он не может!

Принцип подбора

Для выбора автомата необходимо знать силу тока в сети, которую необходимо защищать от перегрузки. Ее можно легко посчитать.

Сила тока в проводке зависит от мощности имеющихся в доме бытовых приборов:

o I – сила тока в сети (в Амперах).
o W – суммарная мощность всех бытовых приборов (в ваттах).
o U – напряжение сети (обычно 220 вольт).
o Ко – коэффициент «одновременности».

Разумеется, все имеющиеся в доме приборы одновременно работать не будут, поэтому полученный результат нужно умножить на коэффициент «одновременности», его можно определить из приведенной таблицы.

Мощность бытовых приборов обычно указывается на шильдике или прямо на корпусе, также ее можно узнать в паспорте этого изделия.

Соответствие мощности (W) коэффициенту спроса (Ко)

Мощность бытовых приборов (W), кВтдо 14203040506070 и более
Коэффициент одновременности (спроса) (Ко)0,80,650,60,550,50,480,45

В тоже время полезно учитывать тот фактор, что в быту во многих приборах, например, холодильниках, кондиционерах, системах вентиляции, электроинструментах используются довольно мощные электродвигатели.

В технических характеристиках часто указывается cos(φ) – это так называемый коэффициент мощности, он показывает сдвиг фаз тока и напряжения, который обусловлен индуктивностью обмоток электродвигателей.

Соответствие значений коэффициента мощности cos(φ)

Значение коэффициента мощностиВыск.Хорош.Уд.Низк.Неуд.
cos(φ)0,95. 10,8. 0,950,65. 0,80,5. 0,650. 0,5

Также сдвиг фаз вызывают люминесцентные лампы старой конструкции, потому что в них использовались дроссели большой индуктивности, а они вызывают сдвиг фаз. В современных лампах этого типа для управления и регулирования используются электронные схемы.

Поэтому для более точной оценки потребляемого тока необходимо учитывать и cos φ этих приборов.

Окончательная формула будет выглядеть так:

Коэффициент мощности для двигателя указывается на бирке, прикрепленной к корпусу двигателя. По приведенной выше таблице можно определить «качество» двигателя.

Проделав эти нехитрые вычисления, можно приблизительно оценить, какой ток будет в сети.

Теперь необходимо подобрать автомат по параметрам, учитывая, что I <= In <= Iдоп, где:

o I – сила тока в сети (в Амперах);
o In – номинальный ток автоматического выключателя;
o Iдоп – допустимый ток в сети.

Допустимый ток в сети зависит от того, какие сечение провода и материал, из которого он изготовлен: медь или алюминий.

Величину тока можно приблизительно определить по таблице ниже.

Допустимые токовые нагрузки кабелей с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена

Номинальное сечение жилы, мм 2Допустимые токовые нагрузки кабелей, А
одножильныхмногожильных
на постоянном токена переменном токена переменном токе
на воздухена землена воздухена землена воздухена земле
1,5294122302127
2,5375530392736
4507139503647
6639050624659
108612468836379
161131598910784102

Основные характеристики, на которые необходимо обращать внимание при выборе модели автоматического выключателя, представлены на рисунке.

Характеристики

Технические характеристики на моделях выключателей

Номинальный ток In – это ток в сети, не вызывающий отключения нагрузки в течение всего времени работы.

Время-токовая характеристика – обозначается В, С, D; она показывает, при какой перегрузке в сети произойдет аварийное отключение потребителей. Если это нижний предел, то время срабатывания более 0,1 сек, а если верхний – менее 0,1 сек:

  • B – 3-5 раз.
  • С – 5-10 раз.
  • D – 10-20 раз.

В быту чаще всего применяются C или D, реже B. Наиболее часто используемые в быту номиналы стандартного ряда In – 6,3, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80 А.

Окончательный выбор делается согласно следующей схеме: номинальный ток автомата (In) должен быть выше или равен току в сети (I) при всех включенных приборах в доме, но меньше или равен допустимому току (Iдоп).

I <= In <= Iдоп

Если автомат предназначен для работы в сети со скрытой проводкой, то номинальный ток (In) необходимо уменьшить на 25-30%, так как условия охлаждения такой проводки значительно хуже, чем открытой.

Мощность домашних приборов 9 квт. По таблице находим, что сечение провода должно быть не менее 4 мм2, а сила тока будет 41 А. Из стандартного ряда выбираем ближайший: меньший – 40. Значит, подойдет С40.

Устройство. Видео

В видео будет произведена разборка дифавтомата, что позволит лучше понять его строение и принцип работы.

Приведенная информация поможет не ошибиться с выбором автоматического выключателя и не нарушить правила эксплуатации в дальнейшем.

Устройство автоматического выключателя

Устройство автоматического выключателя

Электрика

Электрический автоматический выключатель (автомат) — это коммутационное устройство, предназначенное для защиты электрической цепи от токовых перегрузок и коротких замыканий. Он используется для принудительного включений и отключения электропитания, а также для автоматического обесточивания электросети при увеличении тока нагрузки выше номинального значения (перегрузка сети) или резкого скачка напряжения при коротком замыкании в электропроводке.

Устройство автомата

Автомат состоит из корпуса, выполненного из электроизоляционного материала (диэлектрика). Внутри корпуса расположены контакты, которые замыкают и размыкают электрическую цепь (контактная система). Также здесь находится один или несколько расцепителей (тепловой и электромагнитный) — это устройства, которые обеспечивают размыкание контактов при увеличении токовой нагрузки, обеспечивая тем самым автоматическое отключение автомата.
На фронтальной стороне автоматического выключателя располагается рычажок (флажок), которым производится принудительное (ручное) включение и отключение.
устройство автоматического выключателя
Следующая группа в устройстве автоматического выключателя — это силовые контакты. Контакты, как правило, покрываются специальным сплавом (серебро и пр.) для того, чтобы обеспечить минимальное сопротивление электрическому току в месте соприкосновения контактов. Один из контактов обязательно является подвижным, второй — стационарен, т.е. неподвижен. При давлении на рукоятку управления автоматом (флажок) усилие посредством системы рычагов передается на силовые контакты — происходит соединение или разъединение последних.

Сам процесс автоматического отключения прибора защиты происходит за счет действия расцепителей -теплового или электромагнитного.

Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, которая при прохождении повышенного тока нагревается и изгибается. Пластина своим изгибом воздействует на защелку, в следствии чего происходит быстрое размыкание силовых контактов. Автомат «срабатывает», «выбивает», «вырубается» и т.п., как говорят электрики. Главное — происходит обесточивание электрической цепи.

Электромагнитный расцепитель представляет из себя соленоид (катушку из проводника), через который протекает ток нагрузки. При резком скачке напряжения в сети, а как следствие и электрического тока, который возникает при коротком замыкании, магнитное поле, имеющиеся в соленоиде, втягивает сердечник, что приводит к размыканию контактов.

Время срабатывания данного расцепителя минимально и при резком скачке напряжения происходит почти мгновенное быстродействие автомата и отключение электрической цепи.

Ток, при величине которого срабатывает электромагнитный расцепитель, как правило, в несколько раз больше тока срабатывания теплового расцепителя. Таким образом, тепловой расцепитель автоматического выключателя является защитой от перегрузок в сети, а электромагнитный — от сверхтоков при коротком замыкании.

автомат
Также в устройстве электрического автоматического выключателя имеется дугогасительная камера, которая обеспечивает быстрое гашение электрической дуги. Электрическая дуга возникает в автомате при разрыве силовых контактов (отключении), если через них при этом проходит большой ток нагрузки. Сама камера представляет собой решетку из металлических пластин (чаще всего медные), закрепленных на плотном электрокартоне.

Кроме этого в автомате имеются клеммы для подключения к нему электрических проводов или шинок. Затяжка клемм производится винтом, который в них установлен.

На лицевой стороне прибора защиты указывается номинальный ток — это ток, на который рассчитан выключатель, при работе в длительном режиме. В данном случае «С16» говорит о том, что номинальный ток автомата — 16 Ампер. Цифра 4000 в рамке — это максимальный кратковременный ток, который способен отключить выключатель без повреждений. В нашем примере — 4500 Ампер.

Принцип работы автоматического выключателя: конструкция, устройство, характеристики и варианты подключения (130 фото)

Автомат – один из видов электрических аппаратов защиты. Его главная задача – отключать и включать электрическую цепь. Благодаря этому, он предохраняет кабели, провода и электрические приборы от повреждений, которые могут возникнуть вследствие нештатного тока.

Если сказать кратко, автоматический выключатель выполняет две функции – коммутация и защита цепи. Давайте подробнее рассмотрим эти особенности.

Краткое содержимое статьи:

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.

Когда возникает короткое замыкание, показатели электрического тока мгновенно растут. Это приводит к тому, что в соленоиде перемещается сердечник, который в свою очередь «включает» расцепитель.

Таким образом, происходит размыкание силовых контактов, и как следствие, защищаемая цепь выключается. Благодаря почти мгновенному действию, удается спасти изоляцию на проводах, электроприборы и сам автомат.

Устройство электрического автоматического выключателя

Главная />Статьи />Устройство автоматического выключателя

Устройство автоматического выключателя

Автоматический выключатель (автомат) служит для нечастых включений и отключений электрических цепей и защиты электроустановок от перегрузки и коротких замыканий, а также недопустимого снижения напряжения. По сравнению с плавкими предохранителями автоматический выключатель обеспечивает более эффективную защиту, особенно в трёхфазных цепях, так как в случае, например, короткого замыкания производится отключение всех фаз сети. Предохранители в этом случае, как правило, отключают одну или две фазы, что создаёт неполнофазный режим, который также является аварийным.

Автоматический выключатель (рис. 1) состоит из следующих элементов: корпуса, дугогасительных камер, механизма управления, коммутирующего устройства, расцепителей.

Автоматический выключатель, серия ВА 04-36 (устройство выключателя)

Рис. 1. Автоматический выключатель, серия ВА 04-36 (устройство выключателя): 1- основание, 2- камера дугогасительная, 3, 4-пластины искрогасительные, 5-крышка, 6-пластины. 7-звено, 8-звено, 9-рукоятка, 10-рычаг опорный, 11-защелка, 12- рейка отключающая, 13- пластина термобиметаллическая, 14-расцепитель элетромагнитный, проводник гибкий, 16-токопровод, 17- контактодержатель, 18-контакты подвижные

автоматический выключатель ВАДля включения автоматического выключателя, находящегося в расцепленном положении (положение «Отключено автоматически»), механизм должен быть взведен путем перемещения рукоятки 9 выключателя в направлении знака «О» до упора. При этом происходит зацепление рычага 10 с защелкой 11, а защелки – с отключающей рейкой 12. Последующее включение осуществляется перемещением рукоятки 9 в направление знака «1» до упора. Провал контактов и контактное сжатие при включении обеспечивается за счет смещения подвижных контактов 18 относительно контактодержателя 17.

Автоматическое отключение автомата происходит при повороте отключающей рейки 12 любым расцепителем независимо от положения рукоятки 9 выключателя. При этом рукоятка занимает промежуточное положение между знаками «О» и «1», указывая, что выключатель отключен автоматически. Дугогасительные камеры 2 установлены в каждом полюсе выключателя и представляют собой деионные решетки, состоящие из ряда стальных пластин 6.

Искрогасители, содержащие искрогасительные пластины 3 и 4, закреплены в крышке 5 выключателя перед отверстиями для выхода газов в каждом полюсе автоматического выключателя. Если в защищаемой цепи, хотя бы одного полюса ток достигает величины равной или превышающей значение уставки по току, срабатывает соответствующий расцепитель и выключатель отключает защищаемую цепь независимо от того, удерживается ли рукоятка во включенном положении или нет. Электромагнитный максимальный расцепитель тока 14 устанавливается в каждом полюсе выключателя. Расцепитель выполняет функцию мгновенной защиты от короткого замыкания.

Дугогасительные устройства необходимы в электрических аппаратах, коммутирующих большие токи, так как возникающая при разрыве тока электрическая дуга вызывает подгорание контактов. В автоматических выключателях применяются дугогасительные камеры с деионным гашением дуги. При деионном гашении дуги (рис. 2.) над контактами 1, помещенными внутри дугогасительной камеры 2, располагается решетка из стальных пластин 3. При размыкании контактов образовавшаяся между ними дуга потоком воздуха выдувается вверх, попадает в зону металлической решетки и быстро гасится.

Устройство дугогасительной камеры автоматического выключателя

Рис. 2. Устройство дугогасительной камеры автоматического выключателя: 1- контакты, 2- корпус дугогасительной камеры, 3 — пластины.

Схема и основные элементы автоматического выключателя представлены на рисунке 3.

Устройство автоматического выключателя

Рис. 3. Устройство автоматического выключателя: 1 — максимальный расцепитель, минимальный расцепитель, независимый расцепитель, 4 — механическая связь с расцепителем, 5- рукоятка ручного включения, 6- электромагнитный привод, 7,8- рычаги механизма свободного расцепления, 9- отключающая пружина, 10- дугогасительная камера, 11- неподвижный контакт, 12- подвижный контакт, 13- защищаемая цепь, 14- гибкая связь, 15- контактный рычагу, 16- тепловой расцепитель, 17- добавочное сопротивление, 18- нагреватель.

Механизм управления предназначен для обеспечения ручного включения и выключения аппарата при помощи кнопок или рукоятки.

автоматический выключательКоммутирующее устройство автоматического выключателя состоит из подвижных и неподвижных контактов (силовых и вспомогательных). Пара контактов (подвижный и неподвижный) образуют полюс автоматического выключателя, количество полюсов бывает от 1 до 4. Каждый полюс комплектуется отдельной дугогасительной камерой.

Механизм, который отключает автоматический выключатель при аварийных режимах, называется расцепителем . Различают следующие виды расцепителей:

— электромагнитный максимального тока (для защиты электроустановок от токов короткого замыкания),

— тепловой (для защиты от перегрузок),

— комбинированный, имеющий электромагнитный и тепловой элементы,

— минимального напряжения (для защиты от недопустимого снижения напряжения),

— независимый (для дистанционного управления автоматическим выключателем),

— специальный (для реализации сложных алгоритмов защиты).

автоматический выключатель АП50Электромагнитный расцепитель автоматического выключателя представляет собой небольшую катушку с обмоткой из медного изолированного провода и сердечником. Обмотка включается в цепь последовательно с контактами, то есть по ней проходит ток нагрузки.

В случае возникновения короткого замыкания ток в цепи резко возрастает, в результате создаваемое катушкой магнитное поле вызывает перемещение сердечника (втягивание в катушку или выталкивание из неё). Сердечник при перемещении действует на отключающий механизм, который вызывает размыкание силовых контактов автоматического выключателя. Существуют автоматические выключатели с полупроводниковыми расцепителями, реагирующими на максимальный ток.

Тепловой расцепитель автоматического выкючателя представляет собой биметаллическую пластину, изготовленную из двух металлов с различными коэффициентами линейного расширения, жестко соединенных между собой. Пластина не является сплавом металлов, их соединение производится обычно прессованием. Биметаллическая пластина включается в электрическую цепь последовательно с нагрузкой и нагревается электрическим током.

автоматический выключатель ВАВ результате нагрева происходит изгибание пластины в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения. В случае возникновения перегрузки, то есть при небольшом (в несколько раз) увеличении тока в цепи по сравнению с номинальным, биметаллическая пластина, изгибаясь, вызывает отключение автоматического выключателя.

Время срабатывания теплового расцепителя автоматического выключателя зависит не только от величины тока, но и от температуры окружающей среды, поэтому в ряде конструкций предусмотрена температурная компенсация, которая обеспечивает корректировку времени срабатывания в соответствии с температурой воздуха.

Независимый расцепитель минимального напряжения по конструкции аналогичны электромагнитному и отличаются от него условиями срабатывания. В частности, независимый расцепитель обеспечивает отключение автомата при подаче напряжения на расцепитель независимо от наличия аварийных режимов.

автоматический выключатель ВАУказанные расцепители являются дополнительными и могут отсутствовать в конструкции автоматического выключателя. Имеются также выключатели без каких-либо расцепителей, в этом случае они называются в ыключателями- разъединителями .

В настоящее время распространены автоматические выключатели типов АП50Б, АЕ10, АЕ20, АЕ20М, ВА04-36, ВА-47, ВА-51, ВА-201, ВА88 и др. Автоматические выключатели АП50Б выпускают на номинальные токи до 63А, АЕ20, АЕ20М – до 160А, ВА-47 и ВА-201 – до 100А, ВА04-36 – до 400 А, ВА88 – до 1600А.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector