Схема автоматического выключателя чайника

Устройство автоматического выключателя

Автоматический выключатель (автомат) служит для нечастых включений и отключений электрических цепей и защиты электроустановок от перегрузки и коротких замыканий, а также недопустимого снижения напряжения.

По сравнению с плавкими предохранителями автоматический выключатель обеспечивает более эффективную защиту, особенно в трёхфазных цепях, так как в случае, например, короткого замыкания производится отключение всех фаз сети. Предохранители в этом случае, как правило, отключают одну или две фазы, что создаёт неполнофазный режим, который также является аварийным.

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

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

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

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

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

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

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

Схема и основные элементы автоматического выключателя представлены на рисунке 3.

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

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

Устройство автоматического выключателя

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

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

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

— тепловой (для защиты от перегрузок),

— комбинированный, имеющий электромагнитный и тепловой элементы,

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

— независимый (для дистанционного управления автоматическим выключателем),

— специальный (для реализации сложных алгоритмов защиты).

Устройство автоматического выключателя

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

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

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

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

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

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

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

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

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Ремонт электрического чайника

Как ремонтировать старые чайники с нагревательными приборами трубчатого типа — ТЭНами (см рис 1)? Посмотрите, как устроен ТЭН.

Ввод в него происходит через керамический изолятор 7, завальцованный в штуцер 6, который служит для крепления нагревательного прибора к корпусу. Тонкая спираль 8 изолирована от стенок металлической трубки плотным слоем окиси магния. Кислород не проникает в такую трубку, и благодаря этому срок службы спирали достигает нескольких лет. Но когда ТЭНы выходят из строя, ремонтировать их нельзя. Надо заменять новыми.

Замена неисправного нагревателя производится так. Отверните контактные штифты 1, снимите шайбы 2 и фарфоровую колодку 3, затем отверните торцевым ключом гайку 4. После установки нового ТЭНа проделайте все операции в обратном порядке. Особое внимание обратите на надежное прилегание резиновых сальников 5 к корпусу чайника. Электронагреватель должен располагаться на расстоянии 3-10 мм от дна чайника параллельно ему. У собранного прибора обязательно проверьте тестером сопротивление изоляции — оно должно быть не менее 500 кОм.

( Для опытных электриков :Старый чайник можно модернизировать таким образом, чтобы он автоматически отключался при вскипании. Как это сделать см Автоматический выключатель для чайника )

Теперь рассмотрим конструкцию современного импортного чайника представленную на рисунке 2.

При нажатии кнопки выключателя, на ТЭН подается напряжение и вода начинает нагреваться. После вскипания воды, пар через ручку корпуса поступает к автоматическому выключателю. На автоматическом выключателе располагается биметаллическая пластина, которая при нагревании паром изгибается, воздействует на кнопку и чайник выключается.

Поэтому очень важно, чтобы верхняя крышка чайника всегда была плотно закрытой. Если крышка не будет плотно закрыта, и пар будет выходить наружу минуя ручку и значит количество тепла, поступающего через ручку к выключателю будет недостаточно для изгиба биметаллической пластины, чайник не выключится, что чревато прогаром прокладок и повреждением ТЭНа.

Также хочется обратить внимание на то, чтобы количество воды было всегда на уровне между верхней и нижней отметкой. Если воды будет слишком много, то вода при кипении выплеснется через ручку, и может попасть на электрические контакты выключателя, что выведет чайник из строя. При недостаточном уровне вода не будет покрывать всю поверхность ТЭНа, поэтому пара будет мало, а путь пара при этом будет наиболее длинный и по дороге он частично конденсируется. Все это приведет к тому, что выключатель может не выключиться, а ТЭН будет перегреваться, что приведет к срабатыванию аварийной защиты, и есть большая вероятность того, что он больше не включится.
Если взглянуть на вопрос эксплуатации чайника шире, то надежная эксплуатация чайника начинается с его покупки. От конструктивных особенностей надежность зависит напрямую.

Основным признаком, по которому можно классифицировать все электрочайники, можно считать нагревательный элемент. Т.е. чайники бывают с нагревательным элементом в виде диска и в виде спирали. Обычно чайники с диском стоят дороже чайников со спиралью. Также, негласно считается, что чайники с диском лучше. При включении происходит нагрев всей воды, находящейся над диском и с ним соприкасающейся. Когда нижний слой нагрет, он поднимается вверх, уступая место более холодному слою. Спираль же нагревает воду только около себя, а так как площадь ее меньше, то вода может нагреваться в таких чайниках несколько дольше, чем в чайниках без спирали. Практически все известные производители чайников выпускают модели с нагревательным элементом в виде диска и спирали. Обратите так же внимание на покрытие спирали или диска. Спираль может со временем облезть и покрыться накипью. Поэтому рекомендуем Вам выбирать электрочайники с нагревательным элементом из нержавеющей стали. Чаще всего это бывает диск. Компания «TEFAL» выпускает модель GOLD с «позолоченной» спиралью. Это предохраняет спираль от накипи, что продлевает срок службы чайника.

Хотим Вас сразу предупредить, что, сэкономив 5-10 долларов и купив на базаре китайский чайник неизвестной фирмы (TIFAL (!), FULIPS (!) и т.п.) Вы рискуете своим здоровьем. Обычно, дешевые нефирменные чайники (подделки) внешне абсолютно похожи на модели известных производителей, но на изготовление таких чайников обычно идет некачественная пластмасса, которая при соприкосновении с горячей водой выделяет различные вещества, в том числе и токсичные. Такие чайники отличает резкий искусственный запах пластмассы. К тому же через несколько месяцев Вам придется покупать новый, так как нефирменные чайники имеют обыкновение быстро портиться (протекать, перегорать и т.п.).

Итак, прежде всего, определите количество человек, для которых будет кипятиться в нем вода, и, следовательно, соответствующий объем. Следующий шаг — определите необходимую Вам мощность. Если Вы не любите ждать и по утрам у Вас не много времени, то Вам необходим чайник мощностью 2400 — 3000 Ватт. И, наконец, посмотрите внимательно на кухню (офис) и выберите, наконец, чайник соответствующего стиля и цвета.

Во-первых категорически рекомендую покупать только чайники с центральными цилиндрическими контактами на подставке. Эти контакты на порядок надежнее контактов расположенных на подставке сбоку. К тому же это просто удобно — не нужно целится чайником на подставку — он ставится в любом положении.

Подставки с боковым расположением контактов плохи тем, что братья китайцы решили сэкономить почему то именно на них. Прижимные латунные пластины сделаны из латуни чуть толще фольги, а ток через них идет достаточно большой — порядка 10 А. А раз давление на контакт мало, то он естественно начинает греться. В лучшем случае эти контакты отгорают. В худшем — вместе с ними сгорает и автоматический выключатель. И еще одна маленькая деталь. Термостойкость пластмассы в которую вставлены эти контакты не выдерживает никакой критики — плавится при самом незначительном нагреве. Про то что серебра на самих контактах кот наплакал даже и говорить не стоит. Поэтому наш выбор — центральные контакты. Что касается ремонта боковых могу сказать следующее. Можно конечно при сгорании контактов купить новую колодку и поменять, благо она стоит недорого, но выше указанные проблемы останутся в силе. Надежнее будет взять любое электрическое промежуточное реле (спросите у любого электрика — у каждого в заначке есть) с подходящей длиной контактов и снять парочку. Латунь у них мясистая и серебра достаточно. По ширине они обычно немного шире чем надо, но напильником за 5 минут можно это исправить. Припаиваем вместо старых и загибаем как надо. Проблема будет решена практически навсегда.

Теперь рассмотрим конструкцию автоматического выключателя для чайника. Представленную на рисунке 3. Немногие знают, что на выключателе есть 3 вида защиты. Рассмотрим их подробнее. Когда мы нажимаем кнопку включения чайника, коромысло 1 переходит в верхнее положение и прижимается к биметаллической пластине Т1. Под коромыслом с нижней стороны находится пластмассовый штифт, который освобождается и частично выходит из корпуса под воздействием подпружиненного контакта К1. При этом контакт К1 замыкается, чайник включается, вода начинает нагреваться.

После вскипания пар воздействует на биметаллическую платину Т1, она изгибается, двигает подпружиненное коромысло 1, оно переходит с щелчком в положение «Выкл.», нажимает на штифт и контакт К1 размыкается. Чайник выключается. Это первая и основная защита.

Теперь допустим, что воды в чайнике нет или очень мало или по каким либо причинам первая зашита не сработала. Тогда начинает нагреваться корпус ТЭНа и начинает нагреваться биметаллическая пластина Т2. После того как температура превысит критическую отметку, пластина Т2 изгибается и через пластмассовый штифт воздействует на контакт К2 и размыкает его чайник выключается. Здесь следует отметить, что для лучшего контакта с корпусом ТЭНа биметаллическую пластину Т2 покрывают термопастой. Поэтому при замене выключателя, нужно также покрывать её термопастой. Продается она в любом компьютерном магазине, стоит недорого. От этого зависит безопасная эксплуатация чайника. Стоимость пожара и термопасты несопоставима.

И наконец последний рубеж обороны — это третья защита. Если ТЭН продолжает нагреваться, а ни первая ни вторая защита не сработала, тогда начинает плавиться легкоплавкий штифт 2, который одним концом упирается в корпус ТЭНа. Длина его уменьшается и он размыкает контакт К3. После срабатывания этой защиты чайник уже включаться не будет.

Теперь что касается ремонта. Порядок ремонта такой: снимаем чайник с подставки, выливаем воду. Переворачиваем чайник, включаем его и меряем сопротивление между крайними контактами. Если сопротивление порядка 60 Ом значит чайник исправен. Попутно осматриваем контакты на предмет оплавления. Иногда бывает, что из-за повышенного нагрева контакты в автоматическом выключателе выплавляются и поднимаются вверх. Тогда контакта с колодкой конечно же не будет.

Итак если на чайнике сопротивление есть, а он не работает, значит неисправна или клеммная колодка или шнур. Осматриваем подставку с клеммной колодкой. Если на ней подгорели контакты, меняем её или заменяем контакты (см. выше). Сразу прозваниваем шнур и при неисправности меняем или переразделываем.

Если на чайнике сопротивления нет, разбираем чайник, снимаем автоматический выключатель. Прозваниваем ТЭН, если сопротивление есть — меняем автоматический выключатель, если нет — меняем ТЭН. Впрочем если чайник работал без воды приходится менять и ТЭН и выключатель. При сборке не забываем наносить термопасту на биметаллическую пластину Т2 под ТЭНом. Также при сборке осматриваем уплотнительное кольцо между ТЭНом и выключателем. На нем не должно быть разрывов и трещин. Контакты выключателя снизу зачищаем наждачной бумагой до металлического блеска.

Есть еще такой вид неисправности как утечка воды из чайника. Если утечка происходит из под уплотнительного кольца между ТЭНом и выключателем, то тут все относительно просто — меняем кольцо. Но если утечка происходит из под водомерного стекла, то я бы рекомендовал такие чайники не ремонтировать совсем. Потому что я еще не встречал водостойкие клеи, которые могут контактировать с пищевыми продуктами, особенно при высокой температуре. При нагревании они неизбежно будут выделять вредные вещества в воду. Здоровье все таки стоит дороже чайника.

P.S. Типовая неисправность.

Чайник — с автоматическим отключением (любых фирм). Частая неисправность: чайник выключается раньше времени и вода не вскипает.

Не надо лезть в выключатель! Неисправность устраняется простым удалением накипи в месте соприкосновения ТЭНа с пяткой крепления. Это место должно быть совершенно без накипи (можно удалить механическим способом). После этой процедуры нужно залить 0,5 литра воды засыпать в него пакетик лимонной кислоты и, не закрывая чайник довести его до кипения (кипятить 5-10 минут). Если накипи было много, то эту процедуру придется повторить несколько раз. После такой чистки чайник выглядит как новый и работает прекрасно.

Устройство и схемы подключения ТЭН

05 Дек 2017г | Раздел: Электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Трубчатые электрические нагреватели (ТЭН) предназначены для преобразования электрической энергии в тепловую. Они применяются в качестве основы в нагревательных устройствах (приборах) промышленного и бытового назначения, осуществляющих нагрев различных сред путем конвекции, теплопроводности или излучения. Трубчатые нагреватели можно размещать непосредственно в нагреваемой среде, поэтому сфера их применения достаточно разнообразна: от утюгов и чайников до печей и реакторов.

1. Устройство ТЭН.

ТЭН представляет собой электрический нагревательный элемент, выполненный из тонкостенной металлической трубки (оболочки), материалом для которой служит медь, латунь, нержавеющая и углеродистая сталь. Внутри трубки расположена спираль из нихромовой проволоки, обладающая большим удельным электрическим сопротивлением. Концы спирали соединены с металлическими выводами, которыми нагреватель подключается к питающему напряжению.

От стенок трубки спираль изолирована спрессованным электроизоляционным наполнителем, который служит для отвода тепловой энергии от спирали и надежно фиксирует ее в центре трубки по всей длине. В качестве наполнителя используется плавленая окись магния, корунд или кварцевый песок. Для защиты наполнителя от проникновения влаги из окружающей среды торцы ТЭНа герметизируют термовлагостойким лаком.

Выводы нагревателя изолированы от стенок трубки и жестко зафиксированы керамическими изоляторами. Питающие провода подключаются к резьбовым концам выводов при помощи гаек и шайб.

Работает ТЭН следующим образом: при прохождении электрического тока по спирали она, нагреваясь, нагревает наполнитель и стенки трубки, через которые тепло излучается в окружающую среду.

При нагреве газообразных сред для увеличения теплоотдачи от ТЭНов применяют их оребрение, выполненное из материала с хорошей теплопроводностью. Как правило, для оребрения используют стальную гофрированную ленту, навитую по спирали на внешнюю оболочку ТЭНа.

Применение такого конструктивного решения способствует уменьшению габаритных размеров и токовой нагрузке нагревателя.

2. Схемы включения ТЭН в однофазную сеть.

Трубчатые электронагреватели рассчитаны на конкретное значение мощности и напряжения, поэтому для обеспечения номинального режима работы их подключают к питающей сети с соответствующим напряжением. Согласно ГОСТ 13268-88 нагреватели изготавливаются на номинальные напряжения: 12, 24, 36, 42, 48, 60, 127, 220, 380 В, однако наибольшее применение нашли ТЭНы рассчитанные на напряжение 127, 220 и 380 В.

Рассмотрим возможные варианты включения ТЭН в однофазную сеть.

2.1. Включение в розетку.

ТЭНы мощностью не более 1кВт (1000 Вт) можно смело включать в розетку через обычную штепсельную вилку, так как такой мощностью обладает основная масса электрических чайников и кипятильников, которыми мы разогреваем воду.

Через обычную вилку можно включить параллельно два ТЭН, но у обоих нагревателей мощность должна быть не более 1 кВт (1000 Вт), так как при параллельном соединении их общая мощность увеличивается до 2 кВт (2000 Вт). Таким образом, можно включить несколько нагревателей, но их общая мощность должна составлять не более 2 кВт, а для включения в розетку необходимо использовать более мощную вилку.

Бывает ситуация, когда дома завалялись несколько нагревателей, рассчитанных на рабочее напряжение 127 В, выкинуть их рука не поднимается, а в домашнюю сеть не включишь. В этом случае нагреватели включаются последовательно, что дает возможность подавать на них повышенное напряжение. При последовательном соединении двух нагревателей с напряжением 127 В их мощность остается прежней, а общее сопротивление увеличивается в два раза. Например, при включении двух нагревателей мощностью по 500 Вт их общая мощность составит 1000 Вт.

Однако в этой схеме есть один недостаток: если выйдет из строя любой из ТЭН, то работать не будут оба, так как разорвется электрическая цепь и прекратится подача питания.

Также надо помнить, что при последовательном соединении двух нагревателей с рабочим напряжением 220 В их общая мощность уменьшается в два раза, так как из-за увеличения общего сопротивления каждый нагреватель будет получать около 110 В вместо положенных 220 В.

2.2. Включение через автоматический выключатель.

Будет на много удобнее, если на ТЭНы подавать напряжение с помощью автоматического выключателя. Для этого необходимо в домовом щитке предусмотреть автомат, или же автомат установить непосредственно рядом с нагревательным устройством. Подача и отключение напряжения будет осуществляться включением/выключением автоматического выключателя.

Следующий вариант включения нагревателей осуществляется двухполюсным выключателем, что является наиболее предпочтительным, так как в этом случае фаза и ноль разрываются одновременно и ТЭН полностью отключается от общей схемы. Напряжение подается на верхние клеммы выключателя, а к нижним подключается нагреватель.

Если электрический нагреватель используется для нагрева воды и в доме проведено заземление, то для защиты от поражения электрическим током в случае пробоя изоляции нагревателя есть смысл установить УЗО или дифавтомат.

В этом случае заземляющий проводник соединяют с корпусом ТЭНа или подключают на специальный винт, закрепленный на корпусе емкости. Рядом с таким винтом изображают знак заземления. Рассмотрим схему с дифавтоматом:

Защита с дифавтоматом работает следующим образом: при пробое изоляции нагревателя на его корпусе появляется фаза, которая используя наименьшее сопротивление «пойдет» по заземляющему проводнику РЕ и создаст ток утечки. Если этот ток превысит уставку, то дифавтомат сработает и отключит подачу напряжения. Если в цепи произойдет короткое замыкание, то и в этом случае сработает дифавтомат и обесточит ТЭН.

При использовании УЗО между ним и нагревателем необходимо установить дополнительный однополюсный автомат, который в случае короткого замыкания отключит подачу напряжения на нагреватель и защитит УЗО от тока короткого замыкания. В случае пробоя изоляции УЗО отключит подачу напряжения.

2.3. Работа ТЭН в схемах регулирования температуры.

В схемах автоматического регулирования температуры питающее напряжение на электрические нагреватели подается через контакты пускателей, контакторов или термореле. В совокупности связка «нагреватель – термореле» или «нагреватель – термореле – контактор» представляет собой самый простой регулятор температуры, который может использоваться для поддержания температурного режима в помещениях или жидких средах. Контактор применяют в схеме для размножения контактов и для коммутации мощной нагрузки, на которую не рассчитаны контакты термореле.

Термореле может работать в режимах «Нагрев» или «Охлаждение», которые выбираются переключателем, расположенном на лицевой стороне реле. Работу ТЭН рассмотрим в режиме «Нагрев», так как именно этот режим используется наиболее часто.

Рассмотрим схему «нагреватель — термореле».

Питающее напряжение 220 В подается на входные клеммы двухполюсного автоматического выключателя. С выхода автомата напряжение поступает на клеммы питания термореле А1 и А2. Ноль соединяется с клеммой термореле А2 и левым выводом нагревателя.

Фаза соединяется с клеммой термореле А1 и перемычкой перебрасывается на левый вывод контакта К1 и постоянно присутствует на нем. Правый вывод контакта К1 соединен с правым выводом нагревателя. Датчик температуры подключается к клеммам Т1 и Т2.

В исходном состоянии, когда температура окружающей среды выше заданного значения, контакт реле К1 разомкнут и напряжение на ТЭН не поступает. Как только температура опустится ниже заданного значения, от датчика придет сигнал и реле даст команду на замыкание контакта К1. В этот момент фаза через замкнутый контакт К1 поступит на правый вывод нагревателя и нагреватель начнет нагреваться. При достижении заданной температуры от датчика опять придет сигнал и реле разомкнет контакт К1 и обесточит нагреватель.

Рассмотрим схему «нагреватель – термореле — контактор».

Питающее напряжение 220 В подается на входные клеммы двухполюсного автоматического выключателя. С выхода автомата напряжение поступает на клеммы питания термореле А1 и А2. Ноль соединяется с клеммой термореле А2, выводом А2 катушки контактора и нижним выводом нагревателя.

Фаза подается на клемму термореле А1 и перемычкой перебрасывается на левый вывод контакта К1, нижний силовой вывод контактора и постоянно присутствует на этих выводах. Правый вывод контакта К1 соединен с выводом А1 катушки контактора. Верхний силовой вывод контактора соединен с верхним выводом нагревателя. Датчик температуры подключается к клеммам Т1 и Т2.

В исходном состоянии, когда температура окружающей среды выше заданного значения, контакт реле К1 разомкнут и на ТЭН напряжение не поступает. При опускании температуры ниже заданного значения от датчика приходит сигнал и реле замыкает контакт К1, по которому фаза поступает на вывод А1 катушки контактора.

При появлении фазы на выводе А1 катушки срабатывает контактор, его силовые контакты замыкаются и фаза попадает на верхний вывод нагревателя и он начинает нагреваться. При достижении заданной температуры от датчика опять придет сигнал, реле разомкнет контакт К1 и обесточит контактор, который в свою очередь обесточит нагреватель.

Если возникли вопросы по контакторам, то Вы можете познакомиться с их устройством и работой, а также рассмотреть схемы подключения контакторов.

Вы также можете посмотреть ролик о нагревателях, где рассказывается и показывается работа каждой схемы.

На этом пока закончим, а во второй части рассмотрим схемы подключения ТЭН к трехфазной сети.
Удачи!

Как устроено электрическое автоотключение тэна в самоваре

Латунные самовары оснащены электронагревательными элементами (далее – ТЭН) для быстрого нагрева воды. Чтобы полностью исключить выкипание жидкости в комплектации предусмотрено автоматическое отключение нагревательного устройства. В продаже имеются модели различных форм и объёмов, начиная от малого литража в 1,5 литра и заканчивая мощными трактирными 45 литровыми великанами.

Преимущества

Кафе, бани, рестораны стали использовать в своих заведениях колоритные самобытные агрегаты, способные удивить и напоить замечательным напитком всех желающих. У электрических самоваров имеется ряд преимуществ:

• Коллекции с автоотключением являются полноценными, современными бытовыми приборами, имеющими повышенную эксплуатационную надёжность. Это вносит ощутимое удобство и гарантию на безопасное ежедневное использование.
• В комплектациях установлено отключающее устройство, обеспечивающее своевременное отключение прибора в случае перегрева ТЭНа. Основным регулятором является реле с термодатчиком.
• При помощи надежного терморегулятора контроля закипания (узла фиксации аварийной ситуации) самовар при нагревании воды в 100˚С самостоятельно отключается. Владельцу нет необходимости постоянно контролировать процесс нагрева, и выключать вилку из розетки в нужный момент.
• Некоторые модели оснащены двойной защитой. В них имеется нагревательный элемент с терморегулятором в 1 кВт для отключения самовара при кипении и специальный поплавок, который контролирует уровень воды. При недостаточном количестве или выкипания ниже уровня отметки водогрей отключается.
• Благодаря точной настройке система контроля УФАС становится гарантией того, что нагревательный элемент не выйдет из строя, и вода не выкипит.
• Важным моментом является быстрое и своевременное отключение системы при полном закипании, не позволяющее воде перекипеть. После продолжительного кипения вода становится излишне жесткой. В ней теряются полезные вкусовые качества, которые необходимы при приготовлении чая.

Меры предосторожности

Электронагревательный элемент не должен находиться без воды под напряжением более 20 секунд. Это может вывести из строя ТЭН и снизить эксплуатационную надёжность. Поэтому владельцам при всей простоте использования самовара не стоит забывать про меры предосторожности.

Устройство нагревательного элемента

Жидкостный ТЭН имеет форму изогнутой трубки. В его функции входит нагрев воды в самоваре. Внутри стенки находится спираль и контактные стержни. Наполнитель спрессованного типа является изолятором между оболочкой и спиралью. Торцы нагревательного элемента герметично закупорены от проникновения влаги. Контакты отделены от корпуса прочными диэлектрическими изоляторами.

В электрических банках используют литиевые тепло/энерго нагреватели определённых технических параметров. Контактные стрежни и конфигурация нагревателя имеют отличительные размеры, зависящие от объёма и формы самовара. Номинальная мощность ТЭН 1 кВт при напряжении 220 В.

Электросамовар объёмом закипает

• до 3-х л за 8-10 минут;
• до 5 л – за 15’;
• до 15 л – за 28-30’;
• 45-литровые необходимо нагреть до кипения за 1 час.

Принцип действия поплавка

Основным направлением данного устройства является увеличение надежности электроприбора и экономия э/э. Поплавок выполнен в виде металлической трубки, расположенной вертикально и закрепленной ко дну самовара. Она немного больше высоты нагревателя, во внутренней части которой находится контакт.

В кольцевом поплавке, закреплённом на трубке, установлен магнит. Принцип действия термодатчика основан на отключение электрического самовара от сети в случае отсутствия достаточного количества воды в емкости.

Перед включением прибора в сеть водный уровень должен на 4 см закрывать электронагреватель, иначе поплавок не всплывет и не замкнет, находящийся в трубке, контакт. При закипании воды свисток, находящийся в верхней части крышки, должен дать сигнал.

В случае если эта команда была проигнорирована, то излишнее давление пара выйдет через открытое отверстие поднятого поплавка. Количество воды снизится, поплавок с магнитоуправляемым контактом опустится для разъёма концевого выключателя. ТЭН отключится от сети и предохранит перегорание спирали.

Подключение автоматических выключателей (схема, однополюсных, двухполюсных, трехполюсных)

Прежде чем приступить к монтажу автоматических выключателей, надо определиться с условиями эксплуатации электрической сети с ее характеристиками:

• По току;
• По напряжению;
• Электрической мощности приборов, которые будут подключаться в качестве нагрузки.

От этого зависит вид, характеристики выбираемого автоматического выключателя, соответственно, способы его установки и подключения.

В большинстве случаев автоматические выключатели устанавливаются в распределительных шкафах, перед входом сети на определенный объект с оборудованием, которое используется в качестве нагрузки. Чтобы качественно установить выключатель, надо понимать, как он работает, какие процессы протекают при эксплуатации, знать особенности конструкций различных видов.

Читайте также статью ⇒ Что такое вводной автоматический выключатель?

Назначение и область применения автоматических выключателей

Автоматические выключатели являются элементами управления коммутационной системы, выполняют три основные функции:

• Обычного переключателя, включение и выключения;
• Отключение нагрузки от сети при резком превышении установленного токового порога, это бывает при коротком замыкании в цепи или неисправности оборудования нагрузки;
• Некоторые автоматические выключатели отключаются при резком снижении тока, когда включаются приборы, потребляющие большое количество электроэнергии. Для исключения неисправностей на дорогостоящем оборудовании при больших скачках напряжения и тока в сети, автоматы отключают нагрузку.

Все эти автоматы имеют разные технические характеристики, конструктивные особенности.

Основные виды автоматических выключателей

Производители делают очень много разновидностей различных моделей, не смотря на их конструктивные отличия.

Внешний вид различных видов автоматических выключателейВсе они работают по одному принципу и предназначены для одной цели. При превышении установленного порога величины тока они отключают цепь от источника питания для сохранения аппаратуры от перегрузок.

По назначению автоматические выключатели можно разделить на следующие виды:

• Для коммутации оборудования в осветительных, розеточных сетях, силовых линиях с бытовым оборудованием не большой мощности;
• Для коммутации электропитания на электроустановки, которые эксплуатируются в экстремальных условиях, в взрывоопасной среде, повышенной влажности или запыленности;
• Для многократной коммутации полупроводниковых приборов в различных электронных системах.

По конструктивным особенностям разделяют на три основных вида:

• Воздушные выключатели имеют в конструкции корпуса отверстия, через которые происходит вентиляция элементов находящихся внутри. Такие модели используют в нормальных сухих условиях эксплуатации, без испарений и пыли;
• Выключатели с литым корпусом применяют в экстремальных условиях эксплуатации;

• Модульные выключатели это один из вариантов воздушного, особенность конструкции в том, что их размеры и механизм крепления стандартизированы.

Последний вариант у потребителей на бытовом и промышленном уровне пользуется самым большим спросом. Причиной такой популярности является универсальность этих моделей, простота установки и подключения. Поэтому мы рассмотрим детально, как подключаются эти автоматические выключатели.

Читайте также статью ⇒ Производители автоматических выключателей

Характеристики и критерии выбора модульного автоматического выключателя

При выборе модульного автоматического выключателя в первую очередь надо учитывать следующие характеристики:

• Максимум отключающей способности измеряется в кА (киллоАмперах) – это величина тока при которой автомат еще сохраняет работоспособность. Минимальное значение этого параметра на промышленных и бытовых сетях от 3кА до 10 кА;
• Время – токовая характеристика, иногда эту величину называют чувствительность автоматического выключателя к токовым перегрузкам.

По чувствительности выключатели имеют три класса, В – отключение автомата происходит при 3-5 кратном превышении номинального тока для определенного участка сети. С – 5 -10 крат и D 10 – 20 крат, при эксплуатации оборудования с электродвигателями вариант группы В не рекомендуется, кратковременные пусковые токи могут вызывать не обоснованные, частые отключения. Универсальным вариантом считается С, для электродвигателей D.

Рекомендуемые нагрузки для автоматов с различной категорией чувствительности

• Номинальный ток участка сети, когда происходит отключение, изготавливаются выключатели со значениями в интервале 0,5 – 125 А для модульных конструкций. Для промышленных вводных автоматических выключателей эта величина может достигать тысячи Ампер.
• Число полюсов на выключателе может быть от 1 до 4, Ширина корпуса одиночного модуля в зависимости от серии изделия, 18мм, компактный вариант на половину меньше 9мм, расширенный 27мм.

Учитывая эти параметры, делается выбор выключателей для конкретного участка сети, после чего составляется или изучается схема их подключения.

Схемы подключения автоматических выключателей

Классическим вариантом включение автоматических модульных выключателей в схему сети осуществляется при размещении их в распределительном щите. Крепление осуществляется на фабричную дин – рейку расположенную горизонтально внутри щита. В пространство между рейкой и задней стенкой шкафа заводятся провода, идущие к нагрузке. Они подключаются на нижние выходные контакты автоматов, на входные, верхние контакты включается провод с выхода вводного автомата.

Крепление на дин-рейку автоматических выключателей на сегодняшний день считается самой простой и эффективной технологией.

На задней стенке автомата под рейку сделан канал, верхняя грань корпуса цепляется за рейку и нажатием на фронтальную плоскость корпуса рычаг с пружиной фиксирует к рейке нижнюю часть корпуса. Снимается автомат с рейки в обратной последовательности, рычаг оттягивается, отводится нижняя часть корпуса, приподнимая вверх, таким образом, весь корпус снимается с рейки.

Совет №1 Вводные автоматические выключатели большой мощности, не оборудованные креплением под дин-рейку, отдельно крепятся на установленную в щите металлическую пластину с отверстиями и резьбой под болты. Отверстия в корпусе автомата для крепления к корпусу щита предусмотрены конструкцией, можно использовать саморезы по металлу.

Однополюсные автоматы

Подключение однополюсных автоматов считается наиболее простым, они подключаются на розеточные и осветительные группы.

Через автоматический выключатель подключают фазный провод, заземляющий и нейтральный проводник, на осветительные приборы и розетки проходит напрямую.

Двухполюсные автоматы

Более мощные приборы, такие как электроплиты, нагревающие бойлеры, кабины для душа, сплит системы и другие, где надо обеспечить полный разрыв цепи, нулевого и фазного проводов подключаются через двухполюсные приборы.

Трехполюсные автоматы используются в трехфазных сетях с применением мощных приборов с соответствующим питанием в 380В. Это могут быть нагревательные ТЭНы, электродвигатели и другие. Когда при превышении номинального тока обеспечивается отключение всех трех фаз, таким образом, исключается перекос фаз во всей цепи при превышении тока в одной из трех линий.

Нагрузка к автомату подключается по схеме звезда без нейтрального провода, в этом случае автоматический выключатель ставится индивидуальный на конкретный вид оборудования.

Четырехполюсные автоматы подключаются в трехфазную сеть как вводные автоматы, где фазы используются как отдельные линии сети с индивидуальными элементами нагрузки. При этом надо стараться величину токов нагрузки равномерно распределять по фазам, для исключения перекоса по фазам. Для удаления излишних токов используется нейтральный провод, схема с заземленной нейтралью.

Читайте также статью ⇒ Как выбрать автоматический выключатель.

Последовательность операций подключения автоматического выключателя

• Участок сети, в который подключается автоматический выключатель, обесточивается рубильником или вводным автоматом. Наличие напряжения проверяется индикаторной отверткой мультиметром или другим индикаторным прибором. После этого можно приступать к работе;
• Автоматический выключатель фиксируется на дин – рейке расположенной в распределительном щите;
• С концов проводов подключаемых на клеммы выключателя снимается изоляция на глубину от 8мм до 1 см.

Совет №2. Зачистить изоляцию надо на глубину контактной клеммы на сколько конец провода туда погружается, оголенные жилы не должны выступать за пределы корпуса выключателя. Меньше тоже не рекомендуется, зажимной винт может упереться в изоляционный слой, и площадь контакта будет недостаточна для обеспечения надежного контакта. В этом случае соединение будет греться и автомат выйдет из строя.

• В двухполюсной модели выключателя, на верхние контакты заводятся нулевой и фазный провод к клеммам соответствующего обозначения;
• На нижние клеммы выхода подключаются, фазный и нулевой провод, идущие к нагрузке;
• Провода в контактных гнездах затягиваются болтовыми зажимами;
• После соединения можно подключить питание и проверить работоспособность выключателя.

Автоматы с другим количеством полюсов подключаются аналогичным образом.

Часто допускаемые ошибки при подключении автоматов защиты

• При подключении двух и более полюсных автоматических выключателей на входе и выходе соблюдать соответствие проводников. Нулевой проводник на входе, должен выходить через тот же модуль выключателя. Соответственно фазные провода тоже нельзя путать, для этого надо использовать цветовую маркировку изоляции. Синим проводом, прокладывается линия нейтрали, красным, черным и белым фазы, все цвета на входе и выходе должны соответствовать. Особенно это важно при питании асинхронных двигателей в трехфазных сетях на 380В с использованием трех и четырехполюсных выключателях. Если перепутать фазные провода мотор может вращаться в другую сторону.

• При расчетах необходимой мощности и номинального тока в сети, выбирается автоматический выключатель со стандартными значениями в большую сторону. Если расчетное значение номинального тока нагрузки 23 А, то автомат надо ставить на 25А. Это исключит частые отключения при кратковременных скачках тока в момент пуска двигателей.

Часто задаваемые вопросы

1. Где устанавливать вводной автомат, до или после счетчика электроэнергии?

Однозначный ответ, до счетчика, в отдельном пластиковом боксе, оборудованным дин – рейкой для крепления автомата.

Корпус закрывается и пломбируется представителем энергоснабжающей организацией, доступным остается только рычаг переключения автомата.

Такие меры дают возможность обесточить сеть при необходимости ремонта или замены узла учета и элементов, которые к нему подключаются.