Oncool.ru

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

Разветвление от автоматического выключателя

Преимущества модульного выключателя нагрузки перед вводным автоматом

В магазинах электротехнических товаров можно выбрать для покупки разные выключатели для включения/выключения электрики. Необходимо понимать какие преимущества в работе модульных приборов в отличие от простых вводных автоматов и чем они отличаются. Автовыключатели нагрузки применяют для защиты электросетей жилых и нежилых помещений коммерческого типа, на производстве.

Описание и виды модульного автомата

Электрический выключатель модульного типа – устройство оперативной коммутации для подачи или отключения электрического тока в сети. Конструктивно он выглядит, как пластиковый прямоугольный блок с тумблерами, переводящими режим подачи тока в положение включено/выключено. Обычно эти устройства нагрузки устанавливают в распределительном щитке на входе электроэнергии в объект (дом, квартира и т.д.) чтобы можно было одним щелчком тумблера отключить подачу электричества.

Основное предназначение — это защита электросетей от перегрузки и коротких замыканий.

Принцип работы простой: в случае превышения допустимых норм силы тока или напряжения в сети — автоматически срабатывает защита, тумблер переключается в положение «выкл» и выключает подачу электроэнергии в сеть.

Устройства различаются по характеристикам, которые определяют их предел мощности и перегрузку, которую они могут выдержать до отключения. По этим параметрам модульные выключатели бывают:

  1. Для бытовых нужд — порог мощности силы тока от 0,5 Ампер — до 63 Ампер, обычно используется для жилых помещений или небольших помещений коммерческого назначения.
  2. Для промышленных нужд — устанавливаются на производствах с небольшими объемами потребляемых мощностей от 63 Ампер — до 125 Ампер.

По полюсам и количеству тумблеров на блоке модульные выключатели могут быть от 1-го до 4-х полюсных.

Область применения

Характеристика времени срабатывания у таких приборов по номинальному показателю и временному периоду реакции определяет в каком помещении и для каких целей его можно устанавливать. Номинальный показатель характеризует порог чувствительности к короткому замыканию, а время реакции показывает за какой промежуток времени срабатывает автоматическое отключение электрики в случае сетевых перегрузок или короткого замыкания.

  1. Класс «В» – порог от 3 до 5 номинального показателя, время реакции – 0,1 до 20 секунд. Их применяют в помещениях, где используются бытовые электроприборы: чайник, миксер, телевизор и т. п., в том числе электронагревательные приборы небольших мощностей, за исключением работающих на электродвигателях.
  2. Класс «С» – порог срабатывания от 6 до 10 номинального показателя, скорость реагирования — от 0,1 до 8-ми секунд. В большинстве многоквартирных новостроек установлены автоматические модуль-выключатели этого типа. Устройства класса «С» защищают внутренние электросети от перегрузок и короткого замыкания даже при подключении электроприборов с высокими показателями пускового тока (например, перфоратор, стиральная машина, холодильная камера).
  3. Класс «D» – порог срабатывания от 10 до 20 номинального показателя, период реакции — от 0,1 до 3 секунд. Он предназначен для подключения электродвигателей на однофазном и трехфазном токах.

Существуют еще классы «А», «МА», «K» и «Z», они предназначены для применения в электрощитовых на подстанциях и электростанциях, на промышленных предприятиях.

Преимущества и отличия от вводного автомата

Вводной автомат — это автовыключатель. Его устанавливают на вводе линии электросетей в жилое помещение (дом, квартира, дача). Имеет невысокий уровень защиты и может сгореть при подключении мощных электроприборов. При этом при частом использовании вводного электровыключателя просто для включения/выключения света — есть вероятность, что он может перегреться и сгореть.

Внешнем видом обычный автомат практически не отличается, однако конструктивно внутри упрощен. Модульный тип в отличие от вводного автомата по габаритам и размерам обычно больше, а прижимная сила внутри выше.

Модуль нагрузки может применяться как для защиты электросетей жилых и коммерческих площадей, использующих электроприборы небольшой мощности, так и на промышленных предприятиях и заводах, где используют агрегаты и механизмы небольшой мощности. Применение простых автоматов для промышленных мощностей — неэффективно.

Модуль-автовыключатели имеют преимущества:

  • относительно невысокая цена;
  • повышенная электро-изностойкость;
  • можно применять при умеренных перегрузках;
  • больший срок эксплуатации в сравнении с вводными автоматами;
  • возможность установки на промышленных предприятиях с агрегатами небольшой мощности;
  • высокий уровень защиты от перегрузок в электросети и от коротких замыканий;
  • высокий порог срабатывания защиты во время перегрузок на ЛЭП;
  • быстрая скорость реакции на перегрузки.

Достоинства автоматических электровыключателей модульного типа очевидны. А небольшая разница в стоимости с вводным автоматом определяют выбор в пользу качества и надежности.

Сколько розеток можно подключить на один провод 2.5?

То, что электропроводка для розеток в квартирах или домах должна выполняться кабелем ВВГнг-LS с сечением жил 2.5 мм.кв. известно многим, но помимо этого, нередко возникают и другие вопросы, один из самых распространённых, задаваемых мне, это – «Сколько можно подключить розеток на один провод 2.5?».

Электрических розеток вы сможете повесить на такой кабель практически столько, сколько захотите и это не шутка. Все потому, что сами розетки не потребляют электроэнергию и являются по сути, таким же проводником, как и электрический кабель, поэтому сами по себе не оказывают какого-то значимого воздействия на сеть.

Выбор количества розеток, которые вы могли бы подключить одним кабелем с жилами на 2.5 мм.кв., зависит лишь от потребляемой мощности устройств, которые будут включены в эти розетки.

Любой провод, в зависимости от материала изготовления, сечения, а также некоторых других характеристик, имеет свои ограничения по максимальному передаваемому току и мощности. Поэтому, если в несколько розеток, подключенных на один кабель, вы включите устройства, суммарной потребляемой мощностью выше порогового значения для этого кабеля, проводник начнет нагреваться и разрушится. Нередко это является причиной возникновения пожара.

Так, например, кабель, выполненный по ГОСТу, имеющий честное сечение медных жил 2.5 мм.кв, в среднем, длительно может выдерживать ток 25-27 Ампер, что, если считать грубо, равняется мощности 5,5-5,9 кВт. Эти значения взяты для стандартных бытовых условий, они могут меняться в зависимости от длины трассы и способа прокладки, но обычно, при проектировании электропроводки квартиры или небольшого частного дома, можно опираться на эти показатели.

Сколько бы вы не установили розеток на один провод сечением 2.5 мм.кв, выдержат они лишь электроприборы, суммарной мощностью не более 5500 Вт – 5900 Вт . Если же вам потребуется больше мощности, рекомендую разделить розетки на две или более групп, каждая из которых подключена своим кабелем.

Для защиты кабеля от разрушения, при включении слишком энергоёмких электроприборов, принято устанавливать автоматический выключатель (АВ, автомат). Для кабеля сечением 2.5 мм.кв., по ряду причин, ставится защитный автомат номиналом 16А, что соответствует примерно 3.5 кВт мощности. Таким образом, при создании безопасной электропроводки, количество розеток в каждой группе рассчитывается именно по этому показателю – не более 3,5 кВт одновременной нагрузки на каждую розеточную группу.

Сразу приведу несколько примеров, чтобы было понятнее:

Электрический духовой шкаф кухни, чаще всего поставляется со стандартной электрической вилкой, которая включается в розетку 220 В однофазной сети. При этом нередко, мощность духовки близка к 3,5кВт. Соответственно, в электрической линии с сечением кабеля 2.5мм.кв., к которой будет подключен духовой шкаф, вы сможете безопасно установить всего одну розетку.

При этом, все розетки, например, зала, спальни и детской комнат, обычной трехкомнатной квартиры, которых там в сумме 15-20 штук, также могут быть подключены все одним кабелем. Так как мощность всех электроприборов, используемых в этих помещениях, зачастую не превышает 3,5 кВт.

Следует отметить, что самые энергоемкие электроприборы, чаще всего расположены на кухне и в ванной комнате, это, в основном, любые устройства, которые нагревают что-либо (Электрочайник, духовка, стиральная машина, фен и т.п.). Поэтому особенно тщательно необходимо просчитывать количество розеток на одном кабеле, именно в этих помещениях.

Существует ряд методик, для разделения розеток по группам, в которых учитывается в частности и мощность подключаемого оборудования, а кроме этого ряд других характеристик, делающих эксплуатацию розеток квартиры удобной и безопасной. О них я расскажу в следующий раз.

ВЫВОД: Количество розеток, которое можно подключать на один кабель 2.5 мм.кв. зависит, в основном, от потребляемой мощности включаемого в них электрооборудования, других ограничений при этом нет.

Лучше всего рассчитывать количество розеток таким образом, чтобы мощность одновременно включенных в них электроприборов не превышала 3,5кВт. При проектировании электропроводки — это достаточно точно можно рассчитать, зная, где и какое оборудование будет располагаться, в каком режиме работать.

Независимый расцепитель

В каждой электрической цепи устанавливаются различные защитные устройства. Довольно часто в дополнение к ним используется независимый расцепитель, связанный с автоматическим выключателем механическим способом. В случае возникновения условий, грозящих повреждениями приборам и самой линии, он своевременно разрывает электрическую цепь. Обычно это происходит при коротком замыкании, пробоях и утечках, а также росте силы тока выше номинальных пределов, опасных для кабелей и проводов.

  1. Общее устройство расцепителя и схема подключения
  2. Независимый расцепитель для автоматических выключателей
  3. Тепловые расцепители автоматов
  4. Автоматы с электромагнитными расцепителями
  5. Как проверить исправность и работоспособность расцепителя
Читать еще:  Автоматический выключатель legrand tx3 характеристики

Общее устройство расцепителя и схема подключения

Каждый независимый расцепитель представляет собой устройство, с помощью которого выполняется дистанционное отключение защитной аппаратуры. Как правило, он используется в связке с различными автоматическими выключателями – с одним, двумя, тремя или четырьмя полюсами. Обычно расцепитель подключается к вводному автомату и при возникновении аварийной ситуации производит полное обесточивание щитка.

Конструкция расцепителя выполнена в виде электромагнита. Когда на него поступает кратковременный импульс, прибор специальным рычагом оказывает воздействие на механизм, отключающий автоматическое защитное устройство. Электромагнитные катушки, используемые в конструкции, могут быть разные, рассчитанные на переменный или постоянный ток напряжением 12-60 В и 110-415 В, в соответствии с той или иной модификацией. Крепление к автомату также зависит от конкретной модели и выполняется на правую или левую сторону. От правильного соединения расцепителя с защитным устройством зависит четкое срабатывание всей системы.

Нормальная работа обоих приборов во многом зависит от соблюдения всех требований схемы подключения. Например, фазные проводники должны подключаться от нижних фазных клемм автомата. При несоблюдении этого условия высока вероятность выхода из строя, неправильно подключенного расцепителя. В норме автоматический выключатель с независимым расцепителем должен отключиться, а напряжение с катушки прибора исчезнуть.

Дистанционное управление срабатыванием осуществляется с помощью замыкающего контакта одного из приборов пожарной сигнализации или путем нажатия обычной кнопки с замыкающими контактами. По аналогичной схеме производится отключение сразу нескольких расцепляющих устройств, распределенных по отдельным группам.

Независимый расцепитель для автоматических выключателей

Как уже отмечалось, данное устройство является дополнительным защитным элементом электрической цепи. С его помощью осуществляется дистанционное отключение автоматов или выключателей нагрузки.

Наибольшее распространение независимый расцепитель получил при составлении проектов вентиляционных систем. В соответствии с нормативными документами, в случае возникновения пожара, вентиляция должна быть очень быстро отключена. Поэтому к вводному автомату, установленному в щите, обслуживающем вентиляционную систему, дополнительно подсоединяется независимый расцепитель.

В электрические щиты, рассчитанные на ток до 100 ампер, устанавливаются модульные автоматы. Общий ввод в большинстве случаев защищен выключателем нагрузки. Именно к нему и подключается независимое расцепляющее устройство, выполняющее отключение при нештатных ситуациях. Если же ток на входе составляет свыше 100 А, требуется установка более мощного автоматического выключателя. К нему же можно подобрать наиболее подходящий независимый расцепитель.

С помощью этого прибора возможно отключение не только однофазной, но и трехфазной аппаратуры. Для того чтобы расцепитель начал действовать, вполне достаточно одной подачи импульса напряжения на его катушку. Возвращение расцепителя в исходное состояние осуществляется с помощью кнопки «возврат». Ее нажатие вручную указывает на дистанционное отключение, а не срабатывание в результате короткого замыкания.

Срабатывание независимых расцепителей может произойти по разным причинам. Наибольшее распространение получили следующие:

  • Чрезмерные скачки напряжения в сторону увеличения или уменьшения.
  • Нарушение установленных параметров, изменение состояния электрического тока.
  • Сбой в работе автоматов, невозможность выполнения ими своих функций.

Существуют аналогичные отключающие устройства, используемые совместно с автоматическими выключателями. Они выполняют те же самые функции, но по принципу работы являются тепловыми и электромагнитными.

Тепловые расцепители автоматов

Основным элементом тепловых расцепляющих устройств служит биметаллическая пластина. Она изготовлена из двух металлов, каждый из которых имеет собственный коэффициент теплового расширения.

Оба металла спрессованы между собой и во время нагрева у них возникает различная степень расширения, что в свою очередь вызывает деформацию и искривление пластины. Если ситуация с током не придет в норму на протяжении определенного периода времени, то пластина под действием повышающейся температуры коснется контактов автомата, отключая электрическую цепь.

Таким образом, срабатывание теплового расцепителя вызывается повышением температуры пластины под действием чрезмерной нагрузки на каком-либо участке, находящемся под защитой автомата. То есть, к проводу или кабелю с определенным сечением, можно подключить строго лимитированное количество приборов и оборудования. При попытке включения еще одного устройства, общая мощность приборов превысит ее допустимое значение для данного кабеля. Сила тока начнет расти и вызовет нагрев проводника. Сильный перегрев нередко приводит к расплавлению изоляционного слоя и возгоранию.

Подобная ситуация предотвращается работой теплового расцепителя. Нагрев биметаллической пластины происходит вместе с проводом, и через некоторое время ее изгиб, воздействуя на автомат, отключает подачу тока. После остывания защитное устройство включается вручную с предварительным отключением приборов, вызвавших перегрузку. Без этой процедуры автомат вновь отключится через некоторое время.

Использование теплового расцепителя требует точного соответствия номинала автомата сечению данного кабеля. Несоблюдение этого условия приведет к срабатываниям даже при нормальных нагрузках. И, наоборот, при опасном превышении тока расцепитель не среагирует и проводка выйдет из строя.

Автоматы с электромагнитными расцепителями

Отключающиеся устройства, в которые входит независимый расцепитель и тепловой расцепитель, дополняется электромагнитным устройством с аналогичными функциями.

Необходимость их использования продиктована спецификой тепловых расцепителей, которые не могут срабатывать мгновенно и выполняют отключение лишь в течение одной секунды и более. В связи с этим, они не могут обеспечить эффективную защиту от коротких замыканий. Поэтому в дополнение к тепловому, устанавливается еще одно расцепляющее устройство – электромагнитное.

Конструкция электромагнитных устройств состоит из катушки индуктивности – соленоида и сердечника. В обычном рабочем режиме цепи электроны проходят через соленоид и образуют слабое магнитное поле, не влияющее на общую работоспособность сети. Когда возникает короткое замыкание, сила тока мгновенно увеличивается во много раз. Одновременно наблюдается пропорциональный рост мощности магнитного поля. Под его воздействием происходит мгновенный сдвиг сердечника, оказывающего воздействие на отключающий механизм. Тем самым предотвращаются серьезные последствия от действия сверхтоков коротких замыканий.

Как проверить исправность и работоспособность расцепителя

Данная проверка должна выполняться только квалифицированными специалистами. Действия выполняются в следующем порядке:

  • Визуальный осмотр поверхности корпуса на предмет сколов, трещин и прочих дефектов.
  • Сделать несколько щелчков выключателем. Рычажок должен легко становиться во все положения.
  • На следующем этапе нужно выполнить так называемую прогрузку устройства, путем создания неблагоприятных условий. Для этого потребуется специальная аппаратура и присутствие квалифицированного электротехника. Основным показателем тестирования является временной промежуток с момента возрастания тока и до полного отключения устройства. Точно такая же процедура производится на приборе со снятым корпусом.
  • Во время проверки теплового расцепителя, нужно обязательно установить время, необходимое, чтобы отключить устройство, находящееся под влиянием повышенной силы тока.

Ток расцепителя автоматического выключателя

Схема подключения реверсивного магнитного пускателя

Селективность между модульными автоматическими выключателями

Что общего у крупного центра обработки данных и небольшой серверной, у морской нефтяной платформы и энергодиспетчерского пункта на железной дороге, у городской поликлиники и банка? Все эти объекты относятся к потребителям I и особой категории электроснабжения и поэтому должны отвечать самым высоким требованиям к уровню электрической стабильности.
Достичь бесперебойной и качественной работы энергоустановок информационных систем, сервисов безопасности и контроля доступа и пр. можно только при условии реализации полной селективности на всех уровнях распределения. Данное утверждение в особенности касается модульных автоматических выключателей в низковольтных распределительных щитах.

Глоссарий специалиста

Селективность согласование работы установленных последовательно защитных аппаратов, таким образом, чтобы в случае перегрузки или короткого замыкания (к.з.) отключалась только та часть установки, где возникла неисправность.

Полная селективность — обеспечивается в случае, когда при последовательном соединении двух автоматических выключателей оборудование со стороны нагрузки (потребителя) осуществляет защиту без срабатывания устройства со стороны питания.

Частичная селективность — отличается от полной тем, что оборудование со стороны нагрузки осуществляет защиту без срабатывания устройства со стороны питания лишь до определённого уровня сверхтока Is (предельный ток селективности).

Зона перегрузки — диапазон значений тока, в котором за срабатывание отвечает тепловой расцепитель (биметаллическая пластина). Представляет собой обратнозависимую характеристику.

Зона короткого замыкания — диапазон значений тока, в котором за срабатывание отвечает электромагнитный расцепитель. Обеспечивает практически мгновенное срабатывание.


Рис. 1. Зона перегрузки и зона короткого замыкания

Полная селективность между модульными автоматическими выключателями

Как правило, специалисты решают задачу согласования рабочих характеристик модульных автоматических выключателей со стороны питания и нагрузки, используя токовый метод. Он основан на выборе аппаратов защиты с разными уставками по току, причём более высокие значения должно иметь оборудование на стороне питания. Для подбора автоматических выключателей используются таблицы селективности и специальное программное обеспечение. Но даже такая тщательная проработка схемы позволяет добиться лишь частичной координации рабочих характеристик модульных автоматических выключателей. Полная селективность обеспечивается только в распределительных боксах, где расчётные токи к.з. небольшие, что на самом деле редкость. Как правило, даже в квартирных щитах достигается лишь частичная селективность. Рассмотрим такой пример – в электрическом шкафу установлены автоматические выключатели с характеристикой С. Номинальный ток вводного аппарата — 32А, устройства на отходящей линии – 16А. Нижняя граница зоны срабатывания вводного автомата 5In=5·32=160А. Она же является и верхней границей срабатывания для нижестоящего автомата. 1 Очевидно, что в данном случае полная селективность не обеспечивается.

Читать еще:  Как правильно провести монтаж выключателей

Часто задача согласованной работы автоматических выключателей со стороны нагрузки и питания во всём диапазоне сверхтоков остаётся нерешённой, что приводит к авариям. «Не так давно в одном крупном банке из-за чайника, случайно включённого в розетку «чистых» сетей 1 , и отсутствия полной селективности в распределительных шкафах были обесточены все компьютеры на этаже, что привело к потере полугодового отчёта», — рассказывает Алексей Азаров, начальник отдела электрических сетей и систем компании «ЭкоПрог».

До недавнего времени полную селективность можно было реализовать, установив в качестве вводного устройства в распределительном щите вместо модульного автоматического выключателя аппарат в литом корпусе. Для указанного оборудования возможны такие способы координации рабочих характеристик, как временной, энергетический и зонный 2 . Но данное решение не всегда целесообразно, так как оно приводит к таким последствиям, как:

  • удорожание проекта;
  • увеличение занимаемых распределительными шкафами площадей – аппараты в литом корпусе и воздушные автоматические выключатели по своим габаритам значительно превосходят модульное оборудование;
  • сложности в установке и эксплуатации (аппараты в литом корпусе оснащаются электронными расцепителями, которые нуждаются в настройке).

«Заменить модульные автоматические выключатели на аппараты защиты другого типа для инженера означает пожертвовать компактностью и единообразием технических решений, а это не всегда возможно, — утверждает Павел Томашёв, инженер по группе изделий компании АББ, лидера в производстве силового оборудования и технологий для электроэнергетики и автоматизации. — Специально для того, чтобы решить проблему обеспечения полной координации между модульными аппаратами защиты, наша компания разработала новый селективный автоматический выключатель серии S750DR. Данное устройство – новинка для нашей страны. Оно представляет решение для достижения согласованности рабочих характеристик, при котором невозможно одновременное отключение вышестоящего и нижестоящего аппаратов. В данном модульном автоматическом выключателе реализован дополнительный токовый путь, благодаря которому обеспечивается задержка срабатывания по времени. Линейка автоматических выключателей S750DR включает в себя аппараты от 0,5 до 63А».

Селективный модульный автоматический выключатель обеспечивает координацию рабочих характеристик аппаратов защиты независимо от напряжения сети. Такой аппарат защиты не требует дополнительного питания для замыкания/размыкания контактов и для выполнения защитной функции, поскольку устройство является электромеханическим.

Принцип действия селективного модульного автоматического выключателя


Рис. 2. Схема внутреннего устройства селективного автоматического выключателя

Рассмотрим схему внутреннего устройства селективного модульного автоматического выключателя, представленную на рис. 1. На иллюстрации видны два токовых пути. Один из них — основной, состоит из тех же элементов, что и в обычном автоматическом выключателе: электромагнитной катушки (мгновенный расцепитель), биметаллической пластины (расцепитель перегрузки) и блока основных контактов. Второй — токовый путь, реализованный в аппаратах S750DR, получил название дополнительного. Он состоит из изолирующих контактов, селективного биметалла и резистора.

Ознакомимся с принципом действия селективного модульного автоматического выключателя на практике. В системе, где в качестве вводного устройства используется селективный модульный автоматический выключатель, а в качестве нижестоящего аппарата – обычный автомат, короткое замыкание может произойти в линии нагрузки или между вводным и отходящим устройствами.

1. Короткое замыкание в линии нагрузки

В момент аварии сработают расцепители аппарата со стороны нагрузки и основного токового пути автоматического выключателя со стороны питания. Однако при этом ток продолжит протекать по дополнительному контуру вводного устройства. Так как аппарат со стороны нагрузки сработал (например, время срабатывания автомата S200 от АББ около 5-8 мс) и отключил повреждённый участок цепи, пружина снова замкнёт блок контактов в основном пути селективного автоматического выключателя. Таким образом, обеспечивается непрерывное протекание тока и бесперебойность питания нагрузок.

2. Короткое замыкание между вводным и отходящим аппаратами защиты

В момент аварии так же, как и в предыдущем варианте, размыкаются контакты селективного аппарата. Далее, поскольку авария не устранена, селективный биметалл с небольшой задержкой по времени размыкает контакты в дополнительном токовом пути и блокирует пружину. Разомкнутыми остаются и основной, и вторичный контур, что и обеспечивает защиту от к.з.

Токоограничивающая селективность

В селективных автоматических выключателях реализована токоограничивающая селективность. Она обеспечивается за счёт конструктивных особенностей аппарата: резистора сопротивлением 0,5 Ом и способности устройства быстро размыкать контакты в случае появления к.з. (примерно за 1 мс), что приводит к возникновению между ними дуги, которая также представляет собой сопротивление. При этом осуществляется резервная защита автоматического выключателя со стороны нагрузки, что позволяет минимизировать воздействие аварии на всю установку и сети питания.

Благодаря токоограничивающей селективности можно выбирать нижестоящий автоматический выключатель с предельной отключающей способностью ниже, чем ожидаемый ток короткого замыкания. «В случае аварии вышестоящий селективный аппарат ограничит сверхтоки введением сопротивления дуги в цепь к.з. Устройство снизит протекающий ток и поможет нижестоящему модульному устройству отключить повреждение, – поясняет Павел Томашёв (АББ). — Таким образом, за счёт дополнительного токоограничения вышестоящего аппарата серии S750DR отключающая способность нижестоящего автоматического выключателя увеличивается».

Рис. 3. Поддержка следующих за S 750 DR
автоматических выключателей при коротком замыкании

Как показано на рис. 3, независимо от номинального тока аппарата S 750 DR при коротком замыкании значительно снижаются ток к.з. и удельная пропускаемая энергия.

Инженеры-проектировщики систем электроснабжения уже успели оценить новую разработку. По словам специалистов, серия S750DR значительно упрощает процесс разработки технической документации, так как отпадает необходимость в использовании таблиц селективности и специальных программ подбора оборудования. Удобна новая разработка и с точки зрения эксплуатации – аппарат оснащён встроенной блокировочной панелью. Она позволяет фиксировать положение рычага управления, что исключает возможность доступа посторонних лиц к управлению устройством. Блокировка не влияет на защитные свойства аппарата: расцепитель сработает и предотвратит неполадки в сети, несмотря на фиксацию рычага во включённом положении.

Проектирование селективной установки — задача сложная и трудоёмкая. Подходить к её выполнению нужно ответственно: любая ошибка чревата авариями, которые могут повлечь за собой тяжёлые последствия для персонала и оборудования. Именно поэтому селективность должна обеспечиваться на разных уровнях. Современное оборудование позволяет добиться полной координации работы электрических аппаратов.

1 «Чистыми» сетями называют сети электроснабжения компьютеров и другой офисной техники, чувствительной к скачкам напряжения.

2 Подробнее о различных технологиях обеспечения селективности в сетях электроснабжения можно прочитать по ссылке.

Разработка урока по физике в 8 классе на тему «Лампа накаливания»

МБОУ «Бельковская СОШ»

Учитель физики Капыро Вера Александровна.

Урок по физике в 8 классе.

Тема урока: «Лампа накаливания. Электрические нагревательные приборы. Короткое замыкание. Предохранители»

Цели и задачи урока

  • Закрепить знания законов постоянного тока.
  • Продолжить изучение теплового действия тока на примерах его применения.
  • Изучить устройство и принцип действия электрической лампы накаливания, электронагревательных приборов, предохранители.
  • Познакомить с историей изобретения электрической лампы накаливания и с некоторыми примерами применения теплового действия электрического тока.
  • Ввести понятие короткое замыкание.
  • Формировать навыки учащихся в применении законов электричества к решению задач.

Планируемые результаты.

  1. Предметные. Объясняют устройство и принцип действия лампы накаливания и электрических приборов. Знают причины возникновения короткого замыкания. Объясняют применение предохранителей.
  2. Познавательные. Используя различные источники информации, приобретают новыми знаниями по физике в соответствии с жизненными потребностями и интересами (электрическое освещение, использование теплового действия электрического тока в устройстве теплиц и инкубаторов), добывают информацию о творцах науки и техники (Александр Николаевич Лодыгин, Томас Эдисон, Петров, Яблочков).
  3. Регулятивные. Применяют полученные знания и умения для решения практических задач повседневной жизни (выбор ламп для освещения), обеспечения безопасности своей жизни (наличие исправных предохранителей в цепи), для решения задач на законы постоянного тока и закон Джоуля-Ленца.
  4. Коммуникативные. Адекватно используют речевые свойства для дискуссии и аргументации своей позиции. Доброжелательное отношение на уроке друг с другом.
  5. Личностные. Самостоятельность в приобретении новых знаний.

1. Оргмомент. Добрый день, ребята! Надеюсь, что наша с вами совместная деятельность на сегодняшнем уроке принесет нам много приятного и полезного.

2. Актуализация знаний.

Сегодня мы с вами на уроке физики подошли к завершению знакомства с основами электричества. Закрепим знания законов постоянного тока. Включаю презентацию ( слайд 1) Продолжим изучение теплового действия тока на примерах его применения. Хотелось бы узнать ваше мнение, а зачем современному человеку нужны знания в области электричества? слайд 2 (Возможные ответы: чтобы больше знать, чтобы понимать действие приборов и научиться их чинить, чтобы изобретать новые более совершенные приборы на пользу человечеству)

Читать еще:  Выключатель автоматический ав2м 4св 400а

В основном, друзья, чтобы выжить. Мы привыкли, что огромную работу за нас совершает электрический ток. Но всегда должны знать, что эксплуатация даже самого безобидного электроприбора несет в себе большую опасность.

Возникает вопрос: «А в чем, собственно, опасность?»

Чтобы успешно справиться с поставленными задачами, необходимо повторить пройденный материал, который нам поможет в решении проблем, выявленных на уроке.

На предыдущих уроках мы занимались изучением различных электрических явлений, познакомились с важными физическими величинами, без которых невозможно изучение новой темы, узнали закон Джоуля-Ленца. Слайд 3.

· В чем проявляется тепловое действие тока?

· Почему при прохождении тока проводник нагревается?

· По какой формуле можно рассчитать количество теплоты, выделяемое проводником с током?

· Как формулируется закон Джоуля-Ленца?

· Сформулировать закон Ома.

· По какой формуле рассчитывается сопротивление проводников?

3. Изучение нового материала. (25 мин.)

Слайд 4,5. На рисунке изображены нагревательные приборы. Как вы думаете, о чем сегодня пойдет речь? Учитель. – Что общего у всех этих приборов? Ученики: – они все нагреваются Учитель. – Значит, как их можно назвать? Ученики: – Электрические нагревательные приборы (слайд 6) Учитель. Но здесь есть прибор, который отличается от всех других приборов.(слайд 7)

– Итак, тема урока: «Лампа накаливания. Электрические нагревательные приборы». /записывают число и тему урока в тетради/

– А что бы вы хотели узнать об этих приборах?

/ученики: – устройство и виды электрических лампочек; — применение; — устройство и принципы действия нагревательного элемента

Учитель . Итак, цель нашего урока — выяснить, как устроена лампа накаливания, принцип и особенности её действия.

  1. Сообщения учащихся «История развития электрического освещения»
  2. По рисунку разобрать устройство и принцип действия лампы накаливания. (У каждого учащегося на столе лампа накаливания)

Постановка проблемы . (Слайд 16) Удельное сопротивление вольфрама в два раза меньше, чем железа. Почему же именно вольфрам используется в качестве нити накала в электрических лампочках? Внимание учащихся заостряется на практическом применении материалов, обладающих большим удельным сопротивлением. (Т плавления железа 1539, вольфрама 3387)Стр.39 учебника.

Учитель:(слайд 19) Лампа это не единственный прибор, где используется тепловое действие тока. Тепловое действие тока используют в различных электронагревательных приборах и установках. В домашних условиях широко применяют электрические плитки, утюги, (слайд 20) чайники, кипятильники. В промышленности тепловое действие тока используют для выплавки специальных сортов стали и многих других металлов, для электросварки. В сельском хозяйстве с помощью электрического тока обогревают теплицы, кормозапарники, инкубаторы, сушат зерно, приготовляют силос.

Основная часть всякого нагревательного электрического прибора — нагревательный элемент. Нагревательный элемент представляет собой проводник с большим удельным сопротивлением, способный, кроме того, выдерживать, не разрушаясь, нагревание до высокой температуры (до 1000—1200 °С). Чаще всего для изготовления нагревательного элемента применяют сплав никеля, железа, хрома и марганца, известный под названием «нихром». Удельное сопротивление нихрома р = 1,1Ом-мм 2 /м что примерно в 70 раз больше удельного сопротивления меди. Большое удельное сопротивление нихрома дает возможность изготовлять из него весьма удобные — малые по размерам — нагревательные элементы.

Проблема. Почему нагревательные элементы не изготавливают из фарфора, у которого удельное сопротивление в миллиарды раз больше всех веществ, приведённых в таблице?.

Учащиеся обобщают полученную информацию и отвечают на вопрос: «Какими свойствами должно обладать вещество, используемое для изготовления нагревательных элементов?»

Вывод: нагревательный элемент представляет собой проводник, обладающий большим удельным сопротивлением и высокой температурой плавления.

Физкультминутка. Учитель предлагает учащимся встать в круг и опустить головы и руки. Учащиеся –это лампочки, головы опущены- значит не горят. Учитель: что нужно сделать , чтобы лампочки загорелись? Учащиеся : замкнуть цепь (берутся за руки, замыкают цепь, головы и руки подняли вверх, т.е. лампочки загорелись). Учитель: как называется это соединение? Учащиеся : последовательное. Одна лампочка перегорела(ученик опускает голову и руки) и все остальные не горят(все опускают головы и руки).

Сегодня мы с вами рассмотрим ещё одну очень важную тему, знание которой вам пригодится в практической деятельности и повседневной жизни для обеспечения безопасности в процессе использования электробытовых приборов и контроля за исправностью электропроводки.

На доске собрана электрическая цепь, в которой параллельно соединены: лампочка, резисторы 1 Ом, 2 Ом, 3 Ом, каждый со своим ключом. До разветвления параллельной части цепи нужно включить примерно 3 см проволоки так, чтобы при включении четвертого прибора при повышении нагрузки проволока раскалилась, задымилась и возможно перегорела. (Вся электрическая цепь находится на доске, где включая фантазию, можно прикрепить картинки: чайник, стиральная машинка, лампа, микроволновка).

Мы сейчас с вами разыграли ситуацию, которая случается, как говорит статистика, в 90 % всех пожаров в России. Как называется данная ситуация. ( короткое замыкание).

В чем же причина случившейся «трагедии»?

Все электрические приборы в квартирах и домах подключаются параллельно. А вы знаете, что при параллельном подключении нагрузки общее сопротивление в цепи… ( падает).

Вывод: Общее сопротивление на параллельном участке цепи всегда меньше любого из сопротивлений, включенных в цепь

-Обратимся к закону Ома для участка цепи ( по желанию учащийся пишет на доске, всем классом проговариваем вслух).

-К чему приводит резкое уменьшение сопротивления при неизменном напряжении?

Вывод: При неизменном напряжении при уменьшении сопротивления сила тока резко возрастает .

-Совсем недавно мы познакомились с еще одним важным законом Джоуля-Ленца. Что он гласит. ( что энергия, выделяемая в проводнике прямо пропорциональна произведению квадрата силы тока на сопротивление и время протекания тока в цеп).

(Формула записывается на доске и проговаривается учащимися.

-Что же получается? При увеличении силы тока, выделяемое количество теплоты стремительно…( растет), что и приводит к плавлению обмотки проводов. В результате чего провода на выходе от источника тока могут сомкнуться, длина цепи резко укорачивается, сопротивление в цепи падает до нуля, при этом сила тока возрастает до бесконечности. В такой ситуации говорят, что проводник замкнули накоротко или произошло короткое замыкание. Учитель: Что же такое короткое замыкание?

: короткие замыкания очень часто приводят к пожарам, как можно решить эту проблему обезопасить наши дома и избежать пожара?

Учитель: Чтобы избежать этого в сеть включают предохранители. Назначение предохранителей – сразу же отключить линию, если сила тока вдруг окажется больше допустимой нормы. Они защищают электроприборы от выхода из строя при перегрузках в электрической сети.

Предохранители устанавливают на входе электрических приборов и установок. Обычно они изготавливаются из медной проволоки, покрытой оловом. Каждый предохранитель рассчитан на определённое номинальное значение силы тока и наибольшее допустимое рабочее напряжение, которые на нем написаны. Если сила тока превысит допустимое значение, то проволока расплавится и цепь окажется разомкнутой. Такие предохранители называются плавкими. (Показать плавкие предохранители). Действие современных предохранителей основано на тепловом расширении тел при нагревании. При возникновении неисправности в цепи, это устройство отключается автоматически. (Показать автоматические пробки, автоматы для размыкания цепи, слайд ). Предохранители, применяемые в квартирной проводке, располагают на специальном щитке, устанавливаемом у самого ввода проводов в квартиру. (см. рис. 90, 91, 92 учебника). В каждый из проводов включают последовательно отдельный предохранитель. Предохранители должны быть установлены в соответствии с проводкой в доме.

К сожалению, человеческий фактор- халатность, оплошность, проступок, лень, всем известное, «авось, да обойдется», элементарное незнание физики и правил обращения с электроприборами не позволения избежать короткого замыкания, а вот предохранители- защищают квартиру от пожара.

4. Систематизация знаний.

Проверить уровень самостоятельности мышления школьника в применении знаний в различных ситуациях.

1. Закон утверждает, что если по проводнику идет электрический ток, то проводник нагревается. Почему же не греется электропроводка, соединяющая лампу и розетку?

( Проводка греется, но слабо, так как ее сопротивление намного меньше сопротивления лампы.)

2. Какой вид соединений применяется в квартирах? (Параллельное). Представьте, что все ваши электроприборы включены, что может произойти? (При параллельном соединении, общее сопротивление цепи всегда меньше меньшего сопротивления, тогда сила тока в цепи значительно увеличится, что приведет к сильному нагреванию даже подводящих проводов, тогда возможно возгорание, что и происходит иногда, тогда случается пожар.) 3. Электрик при ремонте случайным касанием задел одновременно два провода электропроводки, что привело к короткому замыканию. Определите силу тока короткого замыкания, если в цепи напряжение 220 В и сопротивление отвертки и проводов 10 Ом (ответ: 22 А)

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector