Расцепители для модульных автоматических выключателей

Расцепители для модульных автоматических выключателей

Расцепитель – это функциональный элемент автоматического выключателя, отключающее устройство, приводящее в движение его контакты.

Обычно, используется два типа расцепителя: электромагнитный расцепитель короткого замыкания (моментального действия) и расцепитель перегрузки (тепловой расцепитель), скорость срабатывания которого зависит от величины превышения номинального тока.

Расцепитель – это функциональный элемент автоматического выключателя, отключающее устройство, приводящее в движение его контакты.
О конструкции модульного автоматического выключателя читайте в статье.

Обычно, используется два типа расцепителя: электромагнитный расцепитель короткого замыкания (моментального действия) и расцепитель перегрузки (тепловой расцепитель), скорость срабатывания которого зависит от величины превышения номинального тока.

Тепловой расцепитель всегда срабатывает с определенной выдержкой времени, которая обратно пропорциональна величине превышения номинального тока (см. рис. 2). Выдержка времени позволяет избежать нежелательных ложных срабатываний при подключении или отключении нагрузки (т.е. при переходных процессах), или при кратковременном подключении мощной нагрузки. Так, при подключении к сети импульсных блоков питания или включении электродвигателей происходит резкое увеличение тока, который превышает номинальный, что нормально и не имеет отрицательного влияния на электрическую линию, поэтому автомат не должен отключаться при кратковременных скачках тока.

С электромагнитным расцепителем все просто, он должен за доли секунды разомкнуть контакты при коротком замыкании.

Комбинация электромагнитного и теплового расцепителей задают время срабатывания автоматического выключателя в зависимости от величины превышения тока относительно номинала. Эта время-токовая зависимость определяет один из важнейших параметров автоматического выключателя – характеристику отключения (кривую срабатывания). Наиболее распространены характеристики отключения B, C и D. Наибольшая выдержка времени у характеристики D, автоматы с такой характеристикой применяются для защиты линий, к которым подключены электротвигатели и другая сильно-индуктивная нагрузка.

Рисунок 2. Графики кривых срабатывания модульных автоматических выключателей

Рассмотрим график кривой типа B. Автомат с характеристикой отключения B при превышении тока на 13% от номинала сработает больше, чем через 20 минут, а при превышении на 50% сработает примерно через 20 секунд. Работа электромагнитного расцепителя показана на графике зеленым цветом – за 0,1 сек. Он отключит автомат при токе большем от номинального в 3 – 5 раз.

Пример: автомат с номиналом 16 А и характеристикой отключения B может спокойно проработать 20 минут, не отключая нагрузку, если ток в линии будет 18 А; при 24 А срабатывание произойдет через 20 секунд, а при 40 А – через 1 секунду. Электромагнитный расцепитель разомкнет контакты при токе от 48 А до 80 А.

Рассмотрим график кривой типа C. Автомат с характеристикой отключения C гарантировано начинает срабатывать только при превышении тока на 45% от номинала, так при превышении на 50% он сработает примерно через 20 минут или даже больше, а при превышении в 2,5 раза сработает примерно через 75 секунд. Работа электромагнитного расцепителя показана на графике голубым цветом – за 0,1 сек. он отключит автомат при токе большем от номинального в 5 – 10 раз.

Пример: автомат с номиналом 16 А и характеристикой отключения C при токе 23 А может не отключиться и через 20 минут; при 40 А срабатывание произойдет примерно через 75 секунд. Электромагнитный расцепитель разомкнет контакты при токе от 80 А до 160 А.

Устройство автоматического выключателя

Устройство автоматического выключателя в своей конструкции имеет электромагнитный расцепитель, подвижный тепловой расцепитель, дугогасительную камеру и рабочие токонесущие контакты. Суть работы расцепителя состоит в мгновенном отключении автомата в случае возникновения короткого замыкания в нагрузке.

Ток короткого замыкания может значительно быть больше величины номинального тока. Дадим короткое определение номинальному току. Номинальный ток в электрике — это значение тока, когда автомат еще не греется, может работать продолжительное время и сохраняет все характеристики.

Электромагнитный расцепитель в корпусе автомата

Время срабатывания автомата зависит от его времятоковых характеристик — это время отключения автомата от проходящего тока. Этим значениям времятоковых характеристик присвоены индексы А, B, C. Они отражаются в обозначении автомата. Возьмем автомат С25 — это автомат с времятоковыми характеристиками С и номинальным допустимым током 25 ампер.

Время срабатывания автомата с индексом С — это сотые доли секунды. Сам электромагнитный расцепитель — это медная катушка с сердечником, где сердечник соединен с легкоподвижным контактом автомата. При прохождении номинального тока электромагнитного потока недостаточно чтобы катушка втянула сердечник и выбила подвижной контакт. При большом токе короткого замыкания магнитный расцепитель сработает и отключит автомат и обесточит потребителя.

Дугогасительная камера

Отключение автомата вызывает между контактами мощную электрическую дугу, с резким увеличением температуры и давления. Электрическая дуга под действием высокой температуры разрушает корпус автомата, плавит контакты.

Расположение компонентов в корпусе автоматического выключателя

Для устранения негативных действий электрической дуги устанавливается дугогасительная камара в устройстве автомата в области контактов. Возникшая электрическая дуга, попадая на медные пластины камеры, рассыпается на части и остывает. При возникновении дуги возникшие газы отводятся через выведенные отверстия в корпусе конструкции автомата и области дугогасительной камеры.

Особенности теплового расцепителя в конструкции автомата

Если длительные токи, больше номинального, срабатывает устройство теплового расцепителя. На большой и кратковременный ток короткого замыкания механизм теплового расцепителя не реагирует, так как нагреться биметаллическая пластина не успеет.

Отверстия для вывода газов при коротком замыкании

То есть инерционность механизма теплового биметаллического расцепителя в автоматических выключателях используют для защиты от увеличения тока больше чем номинальное значение тока. Металлическая пластина нагревается от тока выше номинального и, выгибаясь, действует на механизм расцепления, который отключает контакты автомата.

Регулируют предельный ток срабатывания механизма теплового расцепителя специальным винтом при сборке и стопорят краской. Трехфазный автомат собирается из трех одинаковых однофазных автоматов. Расцепители всех автоматов соединяются. Отключаются все три автомата, в случае к. з. в одной секции, одновременно.

Принцип действия автоматического выключателя

В наше время в быту уже не встретишь плавких предохранителей – это вчерашний день. Сегодня на смену «пробкам» пришли автоматические выключатели модульного исполнения, которые обеспечивают надежную защиту электропроводки квартиры. Наверняка многие задавались вопросом о том, как работает автоматический выключатель. С другой стороны знание принципа работы автоматического выключателя помогут правильно определить причину его отключения и соответствующую проблему, которая привела к его отключению. Ниже кратко охарактеризуем данный электрический аппарат и рассмотрим его принцип действия. Для начала определимся с понятием автоматический выключатель. Это коммутационный аппарат, который предназначен для включения и отключения в цепях тока нагрузки в обычном, нормальном режиме, а также для автоматического отключения (разрыва цепи) при протекании через него тока перегрузки или тока короткого замыкания. Функции отключения аппарата выполняют так называемые расцепители. Модульный автоматический выключатель, как правило, имеет независимый, тепловой и электромагнитный расцепители. Независимый расцепитель или механизм свободного расцепления предназначен для отключения аппарата вручную. Кроме того, данный механизм отключает автомат при воздействии на него теплового или электромагнитного расцепителей.

Устройство автоматического выключателя

Устройство автоматического выключателя. Тепловой расцепитель предназначен для автоматического отключения выключателя при протекании по нему тока, значение которого больше номинального. Основной конструктивный элемент данного типа расцепителя – биметаллическая пластина, которая деформируется в результате нагрева при протекании определенного значения тока. При достижении заданного положения пластина воздействует на механизм свободного расцепления, чем обеспечивается автоматическое отключение аппарата. Время, в течение которого происходит отключение автоматического выключателя, обратно пропорционально величине протекаемого через него тока. То есть чем больше ток, протекающий через данный автоматический выключатель, тем быстрее произойдет его автоматическое отключение. Например, автоматический выключатель, рассчитанный на номинальный ток в 16 А при протекании через него тока величиной в 19 А отключится в течении 40-45 мин. А при значении тока 32 А отключиться за 5-10 мин. Следует отметить, что на скорость срабатывания теплового расцепителя оказывает влияние температура окружающей среды. Таким образом, летом, при температуре 450 номинальный ток 16-ти амперного аппарата составляет 15 А. В то время как зимой, при температуре -200 величина предельно допустимого тока для данного аппарата увеличивается до 21 А. Благодаря тепловому расцепителю, автоматический выключатель осуществляет защиту конструктивных элементов электропроводки квартиры от перегрузки, которая возникает при включении в бытовую сеть электроприборов, мощность которых больше максимально допустимой для электропроводки. Следующий тип расцепителя – электромагнитный. Он предназначен для отключения автоматического выключателя при протекании через него большого значения тока – тока короткого замыкания. Такой режим работы имеет место при повреждении электропроводки или включенного в сеть бытового электроприбора. Рассмотрим принцип работы электромагнитного расцепителя. Электромагнитный расцепитель конструктивно представляет собой электромагнит с якорем, включенный в цепь последовательно. При протекании через автоматический выключатель номинального тока сердечник электромагнита находится в неподвижном состоянии. Если через электромагнит будет протекать большое значение тока (выше тока уставки), то он втянет сердечник с якорем и воздействует на механизм расцепления автоматического выключателя. То есть при протекании тока короткого замыкания автомат отключится автоматически действием электромагнитного расцепителя. При этом время отключения автоматического выключателя составляет доли секунды. Ток, при котором происходит срабатывание электромагнитного расцепителя можно определить по классу автоматического выключателя. Например, электромагнитный расцепитель аппарата класса В отключается при протекании через него 3-5 номинальных значений тока. Автомат класса С отключится при протекании через него 6-10 номиналов. Данная особенность учитывается при выборе автоматических выключателей для защиты электропроводки. Это связано с тем, что некоторые потребители электрической энергии, в частности электродвигатели, характеризуются большим значением пускового тока. То есть если пусковой ток больше тока срабатывания электромагнитного расцепителя, то данный электродвигатель не запустится по причине отключения автоматического выключателя. Решением проблемы в данном случае является установка автоматического выключателя следующего класса (например, замена аппарата с классом В на аналогичный по номинальному току теплового расцепителя аппарата с классом С).

• Новые материалы
• Популярные

Полиуретан – синтетический полимер, обладающий уникальными физико-механическими свойствами. Полиуретан широко используется практически во всех областях промышленных производств. В том числе и при производстве кабеля. Рассмотрим основные свойства этого уникального материала.

Расцепители автоматического выключателя

В любом автоматическом выключателе есть важная составная часть устройства: расцепитель, который служит для размыкания или замыкания коммутационного устройства. По сути расцепитель размыкает контакты автомата при появлении сверхтоков, снижении напряжения. ГОСТ Р 50030.1 (5) определяет понятие расцепителя, как «Устройство, механически связанное с контактным коммутационным аппаратом, которое освобождает удерживающие приспособления и тем самым допускает размыкание или замыкание коммутационного аппарата». Стандарт МЭК 61992‑1 (6) дополняет данное определение расцепителя автоматического выключателя – расцепитель может состоять из механических, электронных или электромагнитных компонентов; относится к любому устройству с механическим действием, которые применяется для расцепляющего оперирования в случае, когда во входной цепи встречаются определенные условия; в автомате может быть несколько расцепителей.

Виды расцепителей

В бытовых автоматических выключателях чаще всего встречаются следующие виды расцепителей: тепловой, электронный и электромагнитный. Они быстро распознают критическую ситуацию (появление сверхтоков, перегрузки и перепады напряжения) и размыкают контакты автоматического выключателя, предотвращая порчу электрического оборудования и защищая проводку. Помимо этих видов, существуют еще и расцепители нулевого напряжения, минимального напряжения, независимые, полупроводниковые, механические.

Сверхтоки – увеличение силы тока в электрической сети, превышающей номинальный ток автомата. Это токи перегрузки, замыкания.

Ток перегрузки – сверхток в функциональной сети.

Ток короткого замыкания – сверхток, появляющийся в результате замыкания двух составляющих сети при крайне низком сопротивлении между этими элементами.

Тепловой расцепитель

Тепловой расцепитель размыкает контакты автоматического выключателя при небольших превышениях номинального тока, отличается увеличенным временем срабатывания. При кратковременных превышениях токовой нагрузки он не срабатывает, это удобно в сетях, где часты именно кратковременные превышения номинального тока автомата.

Тепловой расцепитель является биметаллической пластиной, один конец которой расположен рядом со спусковым механизмом расцепления. В случае увеличения силы тока пластина начинает изгибаться и приближаться к спусковому механизму, касается планки, а та, в свою очередь, размыкает контакты автоматического выключатели. Принцип работы построен на физических свойствах металла, расширяющегося при нагревании, поэтому такой расцепитель и называется тепловым.

К достоинствам теплового расцепителя можно отнести отсутствие трущихся друг о друга поверхностей, устойчивость к вибрациям, низкая стоимость в силу простой конструкции. Но нужно обратить внимание и на недостатки – работа теплового расцепителя сильно зависит от температуры окружающей среды, их следует размещать в местах со стабильным температурным режимом вдали от источников тепла, в противном случае возможны многочисленные ложные срабатывания.

Электронный расцепитель

В состав электронного расцепителя входят измерительные устройства (датчики тока), блок управления и исполнительный электромагнит. Электронные расцепители предназначены для подачи команды на автоматическое отключения автомата с заданной программой при возникновении в электрической цепи сверхтоков перегрузки или замыкания. При превышении силы тока через автомат в блоке электронного расцепителя начинается отсчет времени срабатывания в соответствии с время-токовой характеристикой. Если за время срабатывания ток снизится до величины, ниже пороговой, то автоматического срабатывания не произойдет.

К плюсам электронных расцепителей относятся: широкий выбор настроек, четкое следование прибора заданной программе, наличие индикаторов. Основной недостаток – довольно высокая стоимость, а также чувствительность расцепителя к воздействию электромагнитного излучения.

Электромагнитный расцепитель

Электромагнитный расцепитель (отсечка) срабатывает мгновенно, не допуская ни малейшей вероятности повреждения составных частей электроцепи. Это соленоид с подвижным сердечником, который воздействует на механизм расцепления. В процессе протекания тока по обмотке соленоида, в случае превышения токовой нагрузки, происходит втягивание сердечника под воздействием электромагнитного поля.

Электромагнитный расцепитель срабатывает при превышении тока короткого замыкания. Он обладает достаточной прочностью, устойчив к вибрации, однако создает магнитное поле.

Ток расцепителя автоматического выключателя

Ток расцепителя автоматического выключателя имеет конкретное значение (номинал), означающий величину тока, при котором автомат разомкнет цепь. Ток в тепловом расцепителе всегда равен или меньше номинального тока автоматического выключателя. При любом превышении токовой нагрузки на расцепитель будет происходить отключения автомата. При этом время, через которое произойдет размыкание контактов, зависит от времени протекания тока превышенной нагрузки. Время отключения теплового расцепителя можно рассчитать, используя время-токовые характеристики.

Ток электромагнитного расцепителя отключает автомат мгновенно при превышении номинального тока автоматического выключателя, чаще всего это происходит при коротком замыкании. Перед КЗ в сети очень быстро нарастает величина тока, которую учитывает устройство электромагнитного расцепителя, в результате происходит очень быстрое воздействие на механизм расцепления. Скорость срабатывания в этом случае составляет доли секунды.