Oncool.ru

Строй журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Основные характеристики модульного автоматического выключателя

Особенности конструкции модульных автоматических выключателей, определяющие отключающую способность (2010)

«Вы достаточно подробно рассказывали о предельной отключающей способности аппаратов защиты от сверхтоков на напряжение до 1000 В; были показаны способы измерения этой величины и какими требованиями они регламентированы. Хотелось бы узнать, какими конструктивными особенностями модульных аппаратов определяется величина предельной отключающей способности, а также какие процессы происходят при протекании сверхтоков?»

Руслан ТРЯПКИН, Казань

Давайте для начала вспомним, что определяет термин «предельная отключающая способность». ГОСТ Р 50345-99 (МЭК 60898-95) гласит:

3.5.5 Наибольшая включающая и отключающая способность: переменная составляющая ожидаемого тока, выраженная его действующим значением, которую выключатель может включать, проводить в течение времени отключения и отключать при указанных условиях.

3.5.5.1 Предельная наибольшая отключающая способность: отключающая способность, для которой предписанные условия соответственно указанному циклу испытаний не предусматривают способности выключателя проводить в течение условного времени ток, равный 0,85 его тока нерасцепления.

3.5.5.2 Рабочая наибольшая отключающая способность: отключающая способность, для которой предписанные условия соответственно указанному циклу испытаний предусматривают способность выключателя проводить в течение условного времени ток, равный 0,85 тока нерасцепления.

Т.е. отключающая способность (далее по тексту — ПКС) определяет способность защитного аппарата произвести отключение линии питающей сети от нагрузки при возникновении в ней вследствие какой-либо аварии тока, превышающего допустимый расчетный ток.

Рассмотрим величину предельной отключающей способности на примере модульных аппаратов ТМ IEK с ПКС 4,5 и 6 кА.

Для автоматических выключателей ТМ IEK предельная и рабочая наибольшая отключающая способности считаются одинаковыми и применительно к аппаратам серии ВА47-ХХ рассматриваются только как номинальная отключающая способность, обозначаемая как Inc.

Что происходит при протекании сверхтока, в частности при испытаниях? В процессе испытаний формируется импульс тока, амплитудное значение которого соответствует действующему значению тока 1ампл ПКС (рис. 1).

На графике толстая линия обозначает реально протекающий через автоматический выключатель испытательный ток; тонкая

— калиброванный импульс тока через перемычку при калибровке.

Постепенно нарастая, величина протекающего через автоматический выключатель тока достигает значения срабатывания электромагнитной защиты. Начинается перемещение сердечника сброса; начался процесс расцепления контактов, возникновения дуги, стекания ее в дугогасительную камеру, разбиения ее на мелкие очаги и гашение.

В процессе нарастания величина тока становится достаточной для втягивания сердечника электромагнитного расцепите-ля. Сбрасывается блокировка пружины расцепления. Контактная группа начинает размыкаться. В процессе размыкания между контактами зажигается дуга. Окончанием процесса отключения считается полное прекращение протекания тока.

На рис. 1 это 1расц. С момента возникновения импульса до момента окончания протекания тока проходит время 1:расц, и по сути это то время, которое определяет скорость отключения аппарата, а в итоге — надежность автоматического выключателя в процессе отключения при сверхтоке. Чем быстрее произойдет размыкание контактов и закончатся процессы горения дуги, тем быстрее прекратится протекание электрического тока в защищаемой цепи и меньше будет разрушена поверхность контактов. Соответственно возрастет продолжительность работы автоматического выключателя.

Делаем вывод, что ПКС — это, по сути, характеристика автоматического выключателя, определяющая скорость прекращения протекания тока в процессе расцепления контактов, и стойкость конструкции автомата к процессам горения дуги в зоне размыкания.

Конструктивные особенности, влияющие на увеличение ПКС при размыкании контактов автоматического выключателя

Для начала рассмотрим требования к конструкции автоматического выключателя, а именно к собственно контактам контактной пары.

Во-первых, это материал контактной пары в зоне соприкосновения. Материалы должны быть подобраны так, чтобы переходное сопротивление контактной пары было минимальным.

Во-вторых, конструкция должна препятствовать «залипанию» (привариванию) контактов в замкнутом состоянии при протекании сверхтоков. Основной причиной такого неприятного процесса является взаимная диффузия (проникновение) частиц металла. Особенно ярко этот эффект проявляется для металлов, близких по составу, не имеющих защиты от «приваривания». Материалы контактной пары должны быть подобраны так, чтобы минимизировать этот эффект.

В-третьих, материалы контактной пары должны обладать минимальной способностью к эмиссии заряженных частиц в процессе размыкания. Это способствует подавлению процесса поддержания электрической дуги.

Рассмотрим другие элементы конструкции, влияющие на надежность конструкции и скорость расцепления.

Одним из важнейших конструктивных элементов — узлом, производящим собственно размыкание, является механизм свободного расцепления. Это система пружин и рычагов, производящая размыкание контактов на максимальное расстояние. Также очень важным является усилие прижатия контактов при включении аппарата, а также расцепления при его отклю чении.

Считая, что при разработке конструкции были учтены требования к материалам контактов, определять условия гашения дуги будет время размыкания контактов на максимальное расстояние, определяемое данным вариантом конструкции. Так, если размыкание произойдет на 3,5 мм за 1 мс, то условия для поддержания дуги будут более благоприятны по сравнению с механизмом, раствор контактов которого составит 5,5 мм за 1,5 мс. Основным фактором, влияющим на поддержание дуги, является приложенное к разрядному промежутку напряжение, и чем ниже напряжение на единицу расстояния между ближайшими точками контактов, тем быстрее произойдет гашение дуги. А время определит продолжительность благоприятных условий горения. И если размыкание будет происходить достаточно медленно, разрушение контактов будет значительным, вплоть до полного разрушения.

Также для ускорения гашения дуги в электротехнических аппаратах используют так называемый механизм «транспортировки» дуги. В автоматических выключателях это имеющая определенную форму стальная пластина с защитным покрытием, механически соединенная с одним из контактов для упрощения затягивания зоны горения дуги в так называемую дугогасительную камеру. Это производится посредством так называемого «магнитного дутья». При протекании тока в дуге формируется магнитное поле определенной формы, которое направляет область горения дуги от контактов вдоль пластин «транспортера» в дугогасительную камеру. В более современных моделях функцию «транспортера» дуги выполняет также особым образом изогнутый подвижный контакт, а в отдельных случаях — и дополнительные металлические пластины, подключенные к другому контакту.

Дугогасительная камера состоит из нескольких стальных, параллельно расположенных пластин сложного профиля, закрепленных в термостойких диэлектрических боковых пластинах. В модульных аппаратах обычно это специальный вид электротехнического картона, имеющего особую пропитку, усиливающую подавление процессов горения дуги. Из такого же материала выполнена задняя стенка дугогасительной камеры, необходимая для ограничения прохождения дуги сквозь дугогасительную камеру.

Рассмотрим конструкцию двух автоматических выключателей из ассортимента ТМ IEK, имеющих разное значение ПКС. Это автоматические выключатели ВА47-29 (ПКС 4500 А) и ВА47-60 (ПКС 6000 А) (рис. 2). Оба выключателя настроены на номинальный ток 16 А и имеют характеристику электромагнитного расцепителя «С».

На рис. 2 бросается в глаза различная компоновка аппаратов. В конструкции ВА47-29 подвижный контакт расположен «слева», со стороны дугогасительной камеры. У ВА47-60 — подвижный контакт «справа», с противоположной стороны от дугогасительной камеры, которые сильно отличаются размерами, что говорит о различных свойствах дугогашения. Известно, что чем больше пластин при равном расстоянии между ними, тем более эффективно электрическая дуга будет рассекаться.

У ВА47-29 девять пластин, а у ВА47-60 их тринадцать (рис. 3)!

Механизм свободного расцепления у ВА47-60 конструктивно проще и легче, зацепление более «мягкое», рабочая пружина размыкания — одна и достаточно мощная. Все это говорит о том, что размыкание контактов по сравнению с ВА47-29 произойдет быстрее. О большой износостойкости контактной пары при процессах горения говорит контактная напайка неподвижного контакта, в обоих случаях (ВА47-29 и ВА47-60) выполненная из серебросодержащего композита, а также специальная форма контактной зоны подвижного контакта. Этому же способствует то, что у ВА47-60 подвижный контакт замыкается дугоотводящей пластиной, тогда как у ВА47-29 не замыкается.

Помимо описанных различий и сходства есть еще одно немаловажное отличие: дугоотводящая пластина подвижного контакта ВА47-60 выполнена в виде гладкой кривой (что значительно облегчает затягивание дуги в дугогасительную камеру), в то время как у ВА47-29 это ломаная линия с зоной критического состояния в зоне перелома. Также необходимо отметить, что у ВА47-60 есть дугоотводящая пластина двойной толщины в зоне неподвижного контакта (у ВА47-29 дугоотводящая пластина есть только в зоне неподвижного контакта). Двойная толщина необходима для увеличения ресурса при горении дуги. Еще одна особенность: подвижный контакт ВА47-60 при размыкании касается дугоотводящей пластины, что резко повышает эффективность дугогасительной камеры.

Читать еще:  Автоматический выключатель ае 2016 технические характеристики

Все вышеперечисленное говорит о том, что ВА47-60 действительно имеет большее значение ПКС по сравнению с ВА47-29. Этот факт подтверждают и результаты проведенных испытаний в испытательном центре НИИ «Электроаппарат», г. Ставрополь. Специалисты НИИ документально подтвердили: конструкция ВА47-60 действительно соответствует значению ПКС 6000А. Причем с запасом.

Категории и технические характеристики автоматов a, b, c и d

Особенности работы защитных устройств в силовых цепях проявляются в их способности реагировать на возросшие токовые нагрузки и отключать линию по достижении ими предельной величины. Причем отключение происходит сразу по нескольким направлениям, учитывающим не только электромагнитные, но и тепловые эффекты. Для понимания характера происходящих внутри прибора коммутаций потребуется ознакомиться с техническими характеристиками автоматического выключателя.

  1. Рабочие характеристики
  2. Классификация по время-токовым характеристикам
  3. Автоматы MA
  4. Приборы A класса
  5. Защитные устройства B класса
  6. Автоматы категории C
  7. Автоматические выключатели категории D
  8. Защитные устройства категории K и Z
  9. Отличия АВ категорий B, C и D

Рабочие характеристики

Автоматический выключатель класса D

К числу основных параметров автоматических выключателей, полностью характеризующих их функциональные возможности, принято относить:

  • номинальный ток (штатный режим);
  • предельную отключающая способность прибора (ПКС);
  • характеристики по токоограничению;
  • параметры срабатывания электромагнитной защиты по току.

Отдельно рассматриваются температурные характеристики, под которыми понимаются условия отключения теплового расцепителя.

Характеристики автомата типа С

Ток штатного режима – это величина, при которой автомат может работать сколько угодно долго без отклонений параметров от заданной нормы. Это значение отображается на корпусе прибора сразу вслед за буквой, определяющей его время-токовые характеристики. Предельная отключающая способность автомата – это максимальное значение тока, при котором он может срабатывать без потери функциональности. Величина ПКС указывается на корпусе АВ сразу под время-токовой характеристикой и номиналом.

Категория по ограничению тока характеризует способность отключать аварийную линию до момента достижения током предела по перегрузу. Для различных приборов этот параметр принимает следующие значения:

  • первая категория – 10 миллисекунд (мс) и более;
  • вторая категория – от 6-ти до 10-ти мс;
  • третья категория – 2,5-6 мс.

Чем выше категория по токоограничению у данной модели, тем меньше риск перегрева проводов и возникновения аварийного возгорания. На лицевой панели параметр указывается под значком ПКС.

Классификация по время-токовым характеристикам

Класс прибора указывается на его панели в виде латинской буквы, стоящей перед значением номинала. В соответствии с этим показателем все известные образцы защитных устройств подразделяются на ряд категорий.

Автоматы MA

Автомат класса А

Специфика автоматов «MA» состоит в отсутствии в них привычного для этих устройств теплового механизма расцепления. Они чаще всего устанавливаются в линиях подключения электродвигателей и подобных им мощных устройств. Специально для защиты от перегрузок в этих цепях используются чувствительные реле максимального тока. Сам автомат лишь защищает их от повреждений, которые возникают из-за воздействия токов КЗ.

Приборы A класса

Автоматы типа «A» отличаются максимальной чувствительностью и надежно срабатывают при превышении током номинала на одну треть в течение заданного характеристикой времени. Если его значение превысило номинал на 100 процентов, на срабатывание катушки э/м расцепителя потребуется не более 0,05 секунды. Если по техническим причинам она не отработала свою функцию, в действие вступает биметаллическая тепловая защита, отключающая питание через 20-30 сек. Автоматы с этим показателем устанавливаются в случае, когда недопустимы кратковременные токовые перегрузки.

Защитные устройства B класса

Защитное устройство класса В

Аппараты этой категории имеют чуть меньшую чувствительность, чем рассмотренные ранее. Э/м расцепитель у приборов отключается при превышении номинала на 200 процентов. Время его срабатывания – не более 0,015 секунд. На расцепление биметаллической пластины в размыкателе потребуется не более 4-5 секунд. Оборудование этого класса широко применяется в линиях с включенными в них электроустановочными изделиями (розетками и осветительными приборами) – в цепях, где пусковые перегрузки минимальны.

Автоматы категории C

Автоматы категории С

Для понимания разницы автоматов C и B необходимо отметить: способность «держать» перегрузки у приборов типа C еще выше, чем у первых двух категорий, что позволяет ставить их в электросети бытового назначения. Для отключения электромагнита таких приборов потребуется ток, превышающий номинал в 5 раз. Для надежного срабатывания тепловой защиты необходимо пятикратное превышение в течение 1,5 секунд.

Автоматические выключатели категории D

Характеристика D автоматического выключателя указывает на его высокую способность выдерживать перегрузки. Для срабатывания э/м катушки потребуется ток, превышающий номинал примерно в 10 раз. Для отключения контролируемой линии посредством теплового расцепителя необходима выдержка не менее 0,4 секунды. Устройства этого класса обычно используются в качестве вспомогательных предохранителей, выполняя функцию страховки от случайных неполадок с другими аналогичными приборами.

Автоматы категории D своевременно срабатывают, если по какой-то причине отказали основные автоматы защиты в одном из обслуживаемых помещений. Их допускается устанавливать в цепях со значительными пусковыми токами – для защиты обмоток электродвигателей, в частности.

Защитные устройства категории K и Z

Характеристика автоматических выключателей типа K и Z

Приборы с литерой K характеризуются значительной величиной разбросов токов срабатывания э/м расцепления (реле). Для переменного тока этот показатель больше номинала в 12 раз, а для линий с постоянным уровнем питания он достигает цифры 18.

Время, необходимое для отключения э/м реле составляет не более 0,02 секунды. Срабатывание тепловой защиты в этих приборах происходит при превышении нагрузочным током номинала на 5 процентов. Этим и объясняется возможность применения автоматов типа K в цепях с индуктивной нагрузкой.

Изделия с индексом Z имеют более скромные показатели по перегрузу – не более чем в два раза, и используются для защиты электронных схем.

Отличия АВ категорий B, C и D

Характеристика автоматических выключателей классов B,C и D

Категории автоматов A B C D относятся к основным показателям, заслуживающим отдельного рассмотрения и сравнения. Особый интерес среди классов автоматов представляют токовые временные параметры последних трех категорий.

Защитный автомат с характеристикой D в отличие от категорий автоматических приборов A B C хорошо приспособлен к повышенным перегрузкам и поэтому устанавливается в цепях с большими пусковыми токами. Его традиционно используют в цепях защиты мощных электродвигателей. При сравнении автоматов С и В важно помнить о том, что первая категория приборов больше подходит для защиты бытовых сетей – для установки в частном доме, например.

Знакомство с техническими характеристиками автоматов и особенностями каждого из них поможет пользователю выбрать нужный прибор, подходящий для электросети с заданной нагрузкой по току.

Модульные автоматические выключатели

Модульные аппараты являются самой многочисленной группой среди автоматических выключателей. В общей схеме электроснабжения (электроустановки) они устанавливаются на уровне конечного распределения, для которого характерны малые значения токов КЗ, а основными требованиями являются обеспечение эффективного токоограничения и электробезопасность, так как аппараты защищают непосредственно конечного потребителя и могут быть доступны неквалифицированному персоналу. На этом уровне применяются модульные токоограничивающие автоматические выключатели, относящиеся к категории А. Типичная конструкция модульного выключателя представлена на рис. 4.10.

Как правило, эти выключатели имеют электромагнитный расцепитель максимального тока с катушкой 4, присоединенной непосредственно к одному из выводов 2, и тепловой расцепитель с биметаллической пластиной 9. Расцепители этих выключателей являются расцепителями прямого действия, т. е. они срабатывают непосредственно от тока, который протекает по цепи автоматического выключателя. Конструкции механизма управления и механизма свободного расцепления снижают дребезг подвижного контакта 7. Замыкание контактов при включении происходит практически мгновенно и независимо от скорости движения рукоятки управления 5. При отключении возникает дуга и ее основания движутся по дугогасительным рогам 6, 8, и дуга перемещается в дугогасительную камеру 3.

При изготовлении корпуса 1 используются высококачественные негорючие материалы с высокой огнестойкостью и повышенной механической прочностью — полиамидные смолы. Контактные выводы (зажимы), выполненные в виде гнезд 2 и 10, глубоко погружены внутрь корпуса, что обеспечивает высокую степень безопасности при случайном прикосновении человека к корпусу аппарата. На задней стороне выключатель имеет специальный язычок 11 для крепления на стандартной профильной DIN-рейке шириной 35 мм без применения какого-либо инструмента.

Рис. 4.10. Устройство модульного выключателя: 1 – корпус; 2 – гнездо верхнего вывода; 3 – дугогасительная камера; 4 – катушка электромагнитного расцепителя; 5 – рукоятка; 6 – дугогасительный рог не­подвижного контакта; 7 – подвижный контакт; 8 – дугогасительный рог подвижного контакта; 9 – термобиметаллическая пластина теплового расцепится; 10 – гнездо нижнего вывода; 11 – язычок фиксации корпуса на профильной рейке; 12 – отключающая пружина
Читать еще:  Trials fusion скрытый выключатель

Токоограничение модульных автоматических выключателей определяется принципом действия электромагнитного расцепителя. При втягивании якоря в катушку он ударяет по подвижному контакту, сообщая последнему высокую начальную скорость. Таким образом, напряжение дуги начинает нарастать рано и очень быстро. АВ с малыми номинальными токами (до 16А) обладают значительным сопротивлением полюса (за счет теплового и электромагнитного расцепителя) и это дополнительно способствует токоограничению.

Модульные автоматические выключатели имеют множество исполнений по номинальному току и числу полюсов, которое объясняется многообразием применений и защищаемых объектов.

Номинальный ток модульных выключателей является уставкой защиты от перегрузок с обратнозависимой выдержкой времени. В процессе эксплуатации уставки токов срабатывания модульных выключателей не регулируются. Срабатывание модульных выключателей в аварийных режимах нормируется типом характеристики отключения — кратностью уставки тока мгновенного срабатывания к номинальному току расцепителя (табл. 4.1). У модульных АВ номинальный ток расцепителя Ir совпадает с номинальным током In выключателя.

Таблица 4.1.

Стандартные типы защитных характеристик
модульных автоматических выключателей

Тип харак-теристикиДиапазон кратностей тока мгновенного срабатыванияОбласть применения
B(3-5) IrЗащита цепей без бросков тока: генераторы, кабели большой длины
C(5-10) IrОбщие применения: защита розеточных цепей и цепей освещения
D(10-50) IrЗащита цепей с большими пусковыми токами: трансформаторы, двигатели

Различают три основных типа характеристик: В, С, D (рис. 4.11).

Как правило, серия модульных автоматических выключателей всегда дополняется перечнем различных аксессуаров и вспомогательных устройств для них — это моторный привод, дополнительные расцепители (минимального напряжения и независимый) и вспомогательные контакты. Эти электрические устройства позволяют осуществлять дистанционное отключение и сигнализацию состояния автоматических выключателей

Номенклатура отечественных и зарубежных производителей модульных автоматических выключателей очень схожа.

Рис. 4.11. Стандартизованные характеристики отключения

Дата добавления: 2014-12-30 ; просмотров: 20 ; Нарушение авторских прав

Автоматический выключатель

Автомати́ческий выключа́тель (механический) (МЭС 441-14-20), «автома́т» — это механический коммутационный аппарат, способный включать, проводить токи при нормальном состоянии цепи, а также включать, проводить в течение заданного времени и автоматически отключать токи в указанном аномальном состоянии цепи, таких, как токи короткого замыкания [1] .

Содержание

  • 1 История изобретения
  • 2 Роль в электрической цепи
  • 3 Классификация
    • 3.1 ГОСТ
      • 3.1.1 Селективный автоматический выключатель
  • 4 Устройство
    • 4.1 Расцепители
  • 5 Отключение
    • 5.1 Характеристики
      • 5.1.1 Ток мгновенного расцепления
    • 5.2 Испытание автоматических выключателей
  • 6 Варианты исполнения
    • 6.1 Модульный автоматический выключатель
  • 7 См. также
  • 8 Примечания
  • 9 Литература
  • 10 Ссылки

История изобретения [ править ]

Автомат защиты линии был изобретён американским учёным Чарлзом Графтоном Пэйджем в 1836 году. Первую конструкцию автоматического выключателя описал Эдисон в 1879 году, в то время как его коммерческая система электроснабжения использовала плавкие предохранители. Конструкция современных автоматических выключателей была запатентована швейцарской компанией Brown, Boveri & Cie в 1924 году.

Роль в электрической цепи [ править ]

Автоматические выключатели предназначены для многоразовой защиты электрических установок от перегрузок и коротких замыканий. Некоторые модели обеспечивают защиту от других аномальных состояний, например, от недопустимого снижения напряжения. Главным отличием от плавкого предохранителя является возможность многократного использования.

Классификация [ править ]

ГОСТ [ править ]

ГОСТ 9098-78 устанавливает следующую классификацию автоматических выключателей:

    По роду тока главной цепи: постоянного тока; переменного тока; постоянного и переменного тока.

Селективный автоматический выключатель [ править ]

В стандартах СССР и России селективные автоматические выключатели — это автоматические выключатели с выдержкой времени (0,25—0,6 с) при отсечке (см. статью «Токовая отсечка») [2] . Такие выключатели, в сочетании с выключателями с мгновенной отсечкой на нижней ступени, позволяют строить селективное срабатывание при к. з.

Селективные автоматические выключатели (англ. Selective Main Circuit Breaker) в соответствии с немецким стандартом DIN VDE 0641-21 также имеют функцию селективности, но осуществляют её другим способом.

Устройство [ править ]

Автоматические выключатели бывают одно-, двух-, трёх- или четырёхполюсными и имеют следующие конструктивные узлы: главную контактную систему, дугогасительную систему, привод расцепляющего устройства, расцепитель (расцепители), вспомогательные контакты (необязательно).

Контактная система может быть трёхступенчатой (с главными, промежуточными и дугогасительными контактами), двухступенчатой (с главными и дугогасительными контактами) и одноступенчатой (при использовании металлокерамики).

Дугогасительная система может состоять из камер с узкими щелями или из камер с дугогасительными решётками. Комбинированные дугогасительные устройства — щелевые камеры в сочетании с дугогасительной решеткой — применяют для гашения дуги при больших токах.

Для каждого исполнения автоматического выключателя существует предельный ток короткого замыкания, который гарантированно не приводит к выходу из строя автомата. Превышение этого тока может вызвать подгорание или сваривание контактов. Например, у популярных серий бытовых автоматов при токе срабатывания 6-50 А предельный ток обычно составляет 1 000—10 000 А.

Автоматические выключатели изготовляют с ручным и двигательным приводом, в стационарном или выдвижном исполнении.

Привод автоматического выключателя служит для включения, автоматического отключения и может быть ручным непосредственного действия и дистанционным (электромагнитным, пневматическим и т. п.).

Автоматические выключатели имеют реле прямого действия, называемые расцепителями.

Расцепители [ править ]

Расцепители — это электромагнитные, электронные, микропроцессорные или термобиметаллические элементы, служащие для отключения автоматического выключателя через механизм свободного расцепления при КЗ, перегрузках и исчезновении напряжения в первичной цепи (непосредственно: электромагнитные и термобиметаллические элементы; либо косвенно через отдельный независимый электромагнитный расцепитель: электронные и микропроцессорные).

Механизм свободного расцепления состоит из рычагов, защелок, коромысел и отключающих пружин и предназначен для мгновенного отключения автоматического выключателя (вне зависимости от положения органа включения: невозможность удержания автоматического выключателя во включённом положении при срабатывании расцепителя), а также для устранения повторного включения автоматического выключателя на короткое замыкание при длительно существующей команде на включение.

  • Электромагнитный расцепитель (отсечка) — расцепитель мгновенного действия, представляет собой соленоид (7), подвижный сердечник которого также может приводить в действие механизм расцепления. Ток, проходящий через выключатель, течет по обмотке соленоида и вызывает втягивание сердечника при превышении заданного порога тока. Мгновенный расцепитель, в отличие от теплового, срабатывает очень быстро (доли секунды), но при значительно большем превышении тока: в 2÷10 раз от номинала, в зависимости от типа (автоматические выключатели делятся на типы (классы) A, B, C и D в зависимости от чувствительности мгновенного расцепителя). В автоматических выключателях на большие токи начиная с 1970-х годов стали применять электронные расцепители (например отечественные автоматические выключатели серии «Электрон», некоторые типы автоматов серий А-37, ВА), а в последнее время и микропроцессорные расцепители (микропроцессорные блоки защиты) [2][3] .
  • Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину (5), нагреваемую протекающим током. При протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепления. Время срабатывания зависит от тока (времятоковая характеристика) и может изменяться от секунд до часа. Минимальный ток, при котором должен срабатывать [4] тепловой расцепитель, составляет 1,45 от тока уставки теплового расцепителя. Настройка тока срабатывания производится в процессе изготовления регулировочным винтом (6). В отличие от плавкого предохранителя, автоматический выключатель готов к следующему использованию после остывания пластины.

Биметаллическая пластина представляет собой ленту из двух металлических полос с разными коэффициентами теплового расширения. В автоматическом выключателе она выполняет роль теплового расцепителя. Две полосы не сплавлены между собой и обычно скреплены с одного конца пайкой или сваркой. Другие концы закреплены неподвижно. Биметаллическая пластина включена в цепь последовательно с нагрузкой. В результате её нагревания электрическим током пластина изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения. В случае перегрузки изгиб пластины обеспечивает отключение автоматического выключателя [5] .

Отключение [ править ]

Отключение может происходить без выдержки времени или с выдержкой. По собственному времени отключения tс, о (промежуток от момента, когда контролируемый параметр превзошёл установленное для него значение, до момента начала расхождения контактов) различают нормальные выключатели (tс, о = 0,02-1 с), выключатели с выдержкой времени (селективные) и быстродействующие выключатели (tс, о Характеристики [ править ]

Ток мгновенного расцепления [ править ]

Согласно ГОСТ Р 50345-2010, автоматические выключатели делятся на следующие типы (классы) по току мгновенного расцепления:

  • тип B: свыше 3·In до 5·In включительно (где In — номинальный ток)
  • тип C: свыше 5·In до 10·In включительно
  • тип D: свыше 10·In до 20·In включительно

У европейских производителей классификация может несколько отличаться. В частности, имеется дополнительный тип A (свыше 2·In до 3·In).

Читать еще:  Схема подключения выключателя противотуманок

У отдельных производителей существуют дополнительные кривые отключения. Например, у АВВ имеются автоматические выключатели с кривыми K (8 — 14·In) и Z (2 — 4·In), соответствующие стандарту МЭК 60947-2.

Испытание автоматических выключателей [ править ]

Характеристики выключателей проверяют в ходе типовых испытаний (стойкость маркировки; надежность винтов, токопроводящих частей и соединений; надежность выводов для внешних проводников; защита от электрических ударов; электроизоляционные устройства; превышение температуры (28-суточное испытание); характеристика расцепления; механическая и коммутационная износостойкость; короткое замыкание; стойкость против механических толчков и ударов; термостойкость; стойкость против аномального нагрева и огня; коррозиеустойчивость).

Варианты исполнения [ править ]

Автоматический выключатель в корпусе пробочного предохранителя

3-полюсный автомат защиты для непосредственного монтажа

Автоматический выключатель защиты линии в литом корпусе

Автоматические выключатели используемые в США

Автоматические выключатели советского производства

Автоматический выключатель с дистанционным электроприводом включения и микропроцессорным расцепителем

Модульный автоматический выключатель [ править ]

Автоматический выключатель, рассчитанный на небольшие токи, в настоящее время, чаще всего имеет модульную конструкцию, которая предназначена для крепления на DIN-рейку (рис. 1). Внутреннее устройство модульного автоматического выключателя показано на рисунке справа. Включение-выключение производится рычажком 1, провода подсоединяются к винтовым клеммам 2. Защелка 9 фиксирует корпус выключателя на DIN-рейке и позволяет при необходимости легко его снять (для этого нужно оттянуть защелку, вставив плоскую отвёртку в петлю защелки). Коммутацию цепи осуществляют подвижный (3) и неподвижный (4) контакты. Подвижный контакт подпружинен, пружина обеспечивает усилие нажатия контактов во включённом состоянии и быстрое их отключение при срыве собачки механизма расцепления посредством одного из двух расцепителей: теплового или электромагнитного. Во время расцепления контактов может возникнуть электрическая дуга, поэтому контакты имеют особую форму и находятся рядом с дугогасительной решёткой (8).

Автоматический выключатель и его характеристики

Даже в исправной электропроводке и при исправном оборудовании, подключенном к ней, возникают аварийные режимы. Поскольку кабельные линии не могут длительное время выдерживать аварийные перегрузки, они нагреваются, плавится изоляция проводников. Затем происходит возгорание и пожар. Для защиты электроприборов и проводок от ненормальных режимов работы служит автоматический выключатель, отключающийся при повышении тока.

Для описания принципа действия автоматического выключателя рассмотрим работу двух независимых друг от друга расцепителей, входящих в его состав. Для отключения коротких замыканий (КЗ) служит расцепитель мгновенного действия (отсечка), называемый еще электромагнитным. Принцип его работы основан на перемещении штока катушки при протекании через нее тока. Пока его величина находится в допустимом диапазоне, движения штока не происходит. Но когда она превышает определенное значение (уставку), шток ударяет по отключающей планке и автоматический выключатель отключается под действием пружины.

Принцип работы автоматического выключателя

Расцепитель от перегрузки, называемый еще тепловым, срабатывает с выдержкой времени. Он подключен последовательно с электромагнитным и представляет собой биметаллическую пластину, начинающую изгибаться при определенном токе. Величина его для разных моделей устанавливается в 1,3 – 1,45 раза больше номинального, при этом автоматический выключатель отключится, если воздействие на нее не прекратится. В основу работы теплового расцепителя положен принцип обратнозависимой характеристики: чем больший ток проходит через пластину, тем быстрее она изгибается и быстрее произойдет отключение. В конце хода пластина надавит на отключающую планку. Такой принцип работы имеет любой автоматический выключатель с термомагнитным расцепителем.

Классификация автоматических выключателей бытовой серии

Номинальные токи модульных изделий стандартных типоразмеров могут быть выбраны из ряда от 0,5 до 63 А.

0,51,01,62,02,53,04,05,06,08,0101316202532405063

Модели на 80, 100 и 125 А выпускаются в корпусах увеличенных габаритов

Автоматический выключатель включает в себя один, два, три или четыре полюса в зависимости от назначения:

Некоторые виды автоматических выключателей

  • 1 полюс – для однофазных распределительных сетей постоянного и переменного напряжения;
  • 2 полюса – для ввода питания в однофазных сетях, получающих питание от линии электропередач. Второй полюс предназначается для коммутации нулевого провода, поскольку не исключено наличие на нем опасного для жизни потенциала. Два полюса также необходимы для цепей постоянного напряжения;
  • 3 полюса – для трехфазных сетей переменного напряжения;
  • 4 полюса – для трехфазных сетей с изолированной нейтралью и случаев, когда по правилам требуется отключение при КЗ в нулевом рабочем проводнике.

Номинальная предельная отключающая способность – это максимальный ток КЗ, который сможет отключить автоматический выключатель без вреда для себя. При ее превышении корпус может быть разрушен. Модульные автоматы имеют отключающую способность от 4500 до 25000 А.

Классы (характеристики срабатывания) автоматических выключателей


[ads-pc-1][ads-mob-1]
Мгновенные расцепители не изготавливаются на точную величину срабатывания. Она имеет разброс, укладывающийся в определенный диапазон. В зависимости от этого для модульной серии различают классы или характеристики срабатывания.

КлассКратность отсечки
В(3 – 5)Iном
С(5 – 10)Iном
D(10 – 12)Iном

Существуют и другие классы, но их применение ограничено специализированными изделиями промышленного применения.

Автоматы классов «В» и «С» чаще всего применяются в бытовых сетях. Класс «В» при этом устанавливается непосредственно у потребителя, а «С» может защищать группу потребителей, имеющих защиту класса «В». Так обеспечивается необходимая чувствительность работы, ведь с увеличением расстояния от источника питания ток короткого замыкания уменьшается, и аппарат класса «С» может его не почувствовать.

Существует мнение, что так обеспечивается селективность (избирательность) отключения поврежденных участков. То есть, отключаться будут только участки сети с повреждением. Но, как показала практика, если величины КЗ хватит для срабатывания обоих, последовательно соединенных автоматов с характеристиками «В» и «С», они сработают одновременно. Ведь время срабатывания их отсечки – одинаковое. Поэтому отключение всей квартиры при КЗ в розетке, защищенной персонально, в большинстве случаев неизбежно. Но лучше так, чем никак.

Селективность может обеспечить автоматический выключатель с полупроводниковым расцепителем, у которого можно установить задержку на срабатывание отсечки. В нем реализован другой принцип работы – использование датчиков и электронной схемы, обрабатывающей значения измеряемых ими величин. Но такие изделия применяются в промышленных установках и не используются в быту. Они позволяют установить точные значение параметров срабатывания отсечки и перегрузки, а сами они рассчитаны на нагрузку в сотни и тысячи ампер.

Расцепитель с характеристикой «D» применяется для защиты электродвигателей, которые потребляют при запуске ток, в несколько раз превышающий номинальный.

Пример характеристики класса C: a — зона обратнозависимой выдержки по времени, b — зона отсечки

Время срабатывания теплового расцепителя можно определить по время-токовой характеристике. Она уникальна для каждого типа и приводится в паспортных данных завода-изготовителя. На рисунке показан пример характеристики класса «С». На ней прослеживаются две зоны:

  • А — обратнозависимой выдержки по времени;
  • В — отсечки.

Все характеристики реальных изделий не выходят за пределы, ограниченные двумя линиями, указывающими допустимый разброс параметров.

Дополнительные аксессуары для модульной серии

Автоматический выключатель можно дополнить элементами, выполняющими сервисные функции. Вот некоторые их них:

  • контакты состояния, служат для формирования информации для устройств автоматики о положении силовых контактов;
  • аварийные контакты, замыкающиеся при отключении от защиты;
  • расцепители минимального (максимального) напряжения, отключающие автомат при понижении (повышении) напряжения в сети питания;
  • независимые расцепители, отключающие автомат от внешнего устройства управления. Используются для отключения потребителей при срабатывании пожарной сигнализации.

Примеры дополнительных аксессуаров для модульной серии

Для установки дополнительных аксессуаров из корпуса автомата удаляются заглушки, закрывающие отверстия для связи с его механической частью. Сам элемент фиксируется на корпусе.

Устройства для цепей для постоянного напряжения

Пример устройства для цепей для постоянного напряжения

В связи с тем, что конструкции электромагнитных катушек для переменного напряжения отличаются от постоянного, для защиты этих цепей применяются специальные автоматы. Внешне их можно отличить по маркировке полярности подключения на корпусе. Соблюдать эту полярность обязательно: при неправильной коммутации отсечка работать не будет. В остальном принцип работы не меняется.

Применяются они в цепях управления и питания потребителей, работающих от аккумуляторных батарей.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector