Автоматический выключатель как работает


Как устроен автоматический выключатель

Автоматический выключатель или сокращенно именуемый как «автомат»- самый распространенный аппарат, отключающий от сети электротехнику при аварийных ситуациях, происходящих в электрических сетях напряжением до 1000 Вольт. Автоматический выключатель предназначен для защиты электрического оборудования от токов короткого замыкания и продолжительных по времени  перегрузок (если встроено тепловое реле), включаемых и отключаемых как вручную, так и дистанционно. Используется в сетях постоянного и переменного токов. На заводах – изготовителях выпускают одно-, двух- и трехполюсные автоматические выключатели.

В настоящее время автоматы выпускают различных марок, но все они имеют одинаковые конструктивные части:

-главные силовые контакты;

-дугогасительная камера;

-электромагнитный  расцепитель;

-тепловой  расцепитель;

-механизм включения и отключения.

Ток по автоматическому выключателю протекает в следующем порядке: силовые контакты, тепловой расцепитель, электромагнитный расцепитель.

Силовые контакты состоят из неподвижного и подвижного, приводящегося  в движение механизмом включения. При включении автомата или замыкании его силовых контактов необходимо прикладывать усилия, т.к. составные части включающего устройства входят в зацепление друг с другом, осуществляя продолжительное нажатие силовых контактов. Отключение автомата происходит при легком нажатии на привод механизма. Это объясняется тем, что при разрыве силовых контактов, по которым протекает большой ток (короткое замыкание, перегрузка) возникает электрическая дуга, обладающая разрушающим воздействием. И, соответственно, чем быстрее разомкнутся контакты, тем меньше по продолжительности «существование» дуги!

Стенки дугогасительной камеры, куда помещаются силовые контакты, сделаны из фибры, в которые вставлена деионная решетка в виде «вилочек».  Появление электрической дуги  сопровождается выделение  теплоты, вызывающей  выделение газа из фибры. Газ, в свою очередь, сокращает горение дуги. Деионная решетка делит дугу несколько коротких дуг, тем самым ослабляя разрушающее действие.

Электромагнитный  расцепитель состоит из катушки (3-7 витков силового медного провода) и сердечника, помещенного внутри катушки. При протекании тока по силовым контактам в 3-4 раза превышающего номинальный ток автомата, магнитный поток катушки выталкивает сердечник, который воздействует на механизм отключения силовых контактов.

На корпусе автоматического выключателя указывают величину напряжения на которое он рассчитан, род тока (переменный или постоянный),номинальный ток, ток срабатывания электромагнитного расцепителя, количество полюсов.

Читайте также:

На главную

pro100electrik.ru

Особенности конструкции и принцип работы автоматических выключателей

Автоматический выключатель, который в обязательном порядке должен использоваться в любых системах электроснабжения, существенно отличается от обычных устройств, предназначенных для включения-отключения освещения в доме. Он представляет собой защитное устройство, которое справляется с выполнением сразу нескольких важных функций:

  • коммутация электрической цепи, предоставление возможности включать или отключать отдельные ее участки;
  • автоматическое отключение защищаемого участка в случае обнаружения слишком больших токов и угрозы возникновения короткого замыкания;
  • защита цепи от сильных перегрузок. К примеру, устройство блокирует отдельный участок системы электроснабжения при включении в сеть электрических приборов слишком большой мощности.

Устройство автоматического выключателя зависит от его типа, а также от целей, для которых используется данное электрического оборудование.

Виды автоматических выключателей

Классификация всех устройств, применяемых в бытовой сфере и промышленности достаточно сложна и запутанна, поэтому мы приведем описания лишь нескольких типов оборудования, отличающихся друг от друга своей конструкцией. К ним относятся:

  • воздушные автоматические выключатели. Их основное предназначение – это электрические цепи промышленного назначения. Сила тока в таких системах электроснабжения может достигать несколько тысяч ампер;
  • защитные устройства, выполненные в литом корпусе. В качестве примера можно привести конструкцию трехфазного выключателя, предназначенного для работы в сети с напряжением 380 вольт. Он легко выдерживает токи до 1000 ампер и обеспечивает достаточно надежную защиту цепи как в быту, так и на самых различных производственных, торговых и прочих предприятиях;
  • модульные выключатели, работающие со сравнительно небольшими токами и используемые в подавляющем своем большинстве в обычных городских квартирах и жилых домах.

Чтобы подробно описать устройство автоматического выключателя, мы выбрали именно последнюю разновидность оборудования, так как оно весьма распространена и знакома абсолютно всем.

Конструкция модульных автоматических выключателей

Все основные элементы устройства располагаются в корпусе, выполненном из материалов, не пропускающих электрический ток. На задней его части находится крепление, позволяющее установить выключатель на специальную DIN-рейку, а также объединить его с другими автоматами защиты, каждый из которых будет отслеживать работу своего участка электрической цепи.

Помимо винтовых клемм и контактов, предназначенных для подключения к системе электроснабжения, устройство состоит из таких элементов:

  • электромагнитный расцепитель, представляющий собой обычный соленоид с сердечником, оснащаемый пружиной. Данный компонент чутко реагирует на короткие замыкания и отключает автомат при быстром нарастании силы тока на защищаемом участке цепи;
  • тепловой расцепитель. Он призван обеспечивать защиту не только от коротких замыканий, но и от перегрузок. Биметаллическая пластина сильно изгибается под воздействием высоких температур и оказывает механическую нагрузку на весь механизм, благодаря чему автомат отключается;
  • дугогасительная камера, которая, как видно из названия, позволяет гасить электрическую дугу, возникающую из-за нарастания силы тока при замыкании;
  • специальное отверстие для отвода газов;
  • одна или несколько рукояток управления устройством, позволяющих отключать или включать автомат вручную.

Читайте также: Выбор радиатора для системы отопления в частном доме

Как работает автомат защиты

Подключение прогрузного выключателя к сети осуществляется через предусмотренные в конструкции клеммы и контакты. В обычном режиме устройство просто пропускает через себя ток и направляет его на защищаемый участок электрической цепи. При этом по специальным гибким проводникам он подается сперва на электромагнитный, а затем и на тепловой расцепитель для отслеживания параметров.

Если сила тока внезапно начинает превышать номинальные показатели автомата защиты, температура теплового расцепителя заметно увеличивается. Из-за этого биметаллическая пластина прогибается и воздействует на механизм отключения, благодаря чему подача тока на определенный участок цепи прекращается. Точно таким же образом соленоид электромагнитного соленоида реагирует на короткое замыкание. Он приводит в действие пружину, которая выключает автомат. Благодаря мгновенному срабатыванию соленоидной катушки, обеспечивается защита электроприборов, а также проводки, которая даже не успевает нагреться из-за слишком высоких токов.

Как видите, схема и принцип действия автоматических выключателей являются весьма простыми. Несмотря на это, оборудование способно обеспечить надежную защиту либо всей цепи, либо отдельных ее участков, предотвратить такие опасные последствия короткого замыкания, как выход из строя дорогостоящей техники и электроники, возгорание, оплавление проводки и розеток.

svoidomstroim.ru

Особенности выбора автоматического выключателя

Автоматический выключатель, или как его часто называют автомат, самый распространённый элемент для того, для безопасной подачи напряжения в любой вид помещений и на любой электроприемник (потребитель). Главной функцией, которую выполняет автоматический выключатель, считается защита электропроводки от коротких замыканий, возникших в его цепи. Второстепенными функциями данного выключателя считаются: защита от перегрузок, а также безопасная подача напряжения и разрыв силовых цепей под нагрузкой. Дело в том что при возникновении короткого замыкания возникает значительное повышение силы тока в цепи поэтому при его разрыве в таком режиме возникает дуга которую автоматический выключатель гасит. Даже при нормальных рабочих токах, которые могут достигать нескольких сотен ампер, силовые цепи где они протекают разрывать без специальных дугогасительных камер нельзя ни в коем случае. Это прописано в правилах эксплуатации электрооборудования.

Подобрать правильно автоматический выключатель это значит обезопасить электроустановку, которой является в принципе любое жилое или технологическое помещение, от пожаров и перегорания проводки вследствие высоких токов. В принципе туже роль выполняют и предохранители, только этот вид выключателей имеет более быструю защиту и удобство применения.

Принцип действия автоматического выключателя и его конструкция

Выбор выключателей стоит начать с понимания как работает автоматический выключатель и конструктивных особенностей. Каждый такой автомат имеет:

  • Несколько полюсов, которые он может включать и отключать. То есть силовые контакты, которые размыкают или замыкают цепь. Их количество может быть от одного до четырёх;
  • Дугогасительная система. Она может состоять из специальных камер с узкими щелями для разбития дуги на мелкие части и снижения её выгорающей способности. Также камеры дугогашения могут быть выполнены в виде решётки. Эти две вида камер иногда применяются комбинированно если автомат предназначен для коммутации мощных цепей;

  • Привод расцепляющего механизма;
  • Расцепитель. Он может иметь электромагнитную, электронную, микропроцессорную или же биметаллическую основу служащую для мгновенного автоматического выключения при создании ненормальных токовых режимов. В свою очередь, он состоит из рычагов, защёлок и отключающих пружин для ускорения срабатывания защиты;
  • Одну или несколько пар так называемых блок-контактов или вспомогательных контактов, идущих в цепи сигнализации или же контроля.

Хотелось бы остановиться более конкретно на таком элементе как электромагнитный расцепитель. Он представляет собой катушку (соленоид), подвижная часть которой, и приводит в действие само устройство механического разрыва цепи. Ток, протекающий по силовым контактам, непосредственно проходит и по соленоиду, только вот при нормальной работе, когда его значение не превышает номинального параметра, на который рассчитан автомат, он не выключает автомат. Магнитного поля в этом случае не хватает на то, чтобы якорёк расцепителя сдвинул защёлку и автоматический выключатель остаётся во включенном положении. Как только ток, вследствие короткого замыкания в отходящей цепи, превысит пороговое значение, магнитный поток приведет в движение подвижную часть соленоида и автомат немедленно отключится.

Автоматические выключатели постоянного тока, которые устанавливаются для защиты электродвигателей стационарно имеют несколько расцепителей. Это делается с целью ускорить процесс отключения даже при несрабатывании одного из систем расцепления. Допусти ВАТ (выключатель автоматический токовый), который применяется для электродвигателя главных приводов прокатного стана имеет систему ИДП (индукционно динамический привод). Она дополнительно тянет за подвижный силовой контакт во время отключения автомата от токовой защиты.

Тепловая защита автоматических выключателей почти во всех случаях создана на биметаллической пластине, которая также введена в силовую цепь. При прохождении тока выше номинала она начинает греться и в какой-то момент происходит её деформация или изгиб тем самым разрывается электрическая цепь. Поэтому в таких случая стоит подождать когда она остынет, так как отключенный от тепловой защиты автомат включится не сразу. Иногда если автоматы не имеют чёткой тепловой вставки превышение токового номинала ограничивают отдельно установленными тепловыми реле, работающими по такому же принципу, и имеющие настройку.

Классификация автоматических выключателей

При выборе нужного устройства для подачи напряжения и отключения, вручную или же автоматически, нужно подобрать их исходя из класса. Вот какие бытовые классы автоматических выключателей по току мгновенного расцепления бывают:

  1. Тип B: выше 3*I ном. до 5*I ном. включительно (где I ном — номинальный ток). Применяются они для защиты линий освещения или линий, проложенных на длинные расстояния;
  2. Тип C: свыше 5*I ном. до 10*I ном. включительно. Такие классы автоматов применяются для защиты розеточных групп или цепи с потребителями, со  средними пусковыми токами.
  3. Тип D: свыше 10*I ном. до 20*I ном. включительно. Применяется для защиты трансформаторов или цепей потребителей с большими пусковыми токами.

Промышленные классы:

  1. тип L: свыше 8*I ном.
  2. тип Z: свыше 4*I ном.
  3. тип K: свыше 12*I ном.

Немного отличается классификация у западных производителей.

Типы автоматических выключателей

Все они делятся на:

  • низковольтные — это до 1000 В;
  • высоковольтные, выше 1000 В.

Сразу стоит оградить от непродуманного использования ни в коем случае нельзя использовать низковольтные автоматические выключатели, в цепях высокого напряжения. Это отдельный тип данной аппаратуры, который требует не только правильной установки, но и соответствующей эксплуатации.

Ещё одно различие связано с их исполнением оно бывает:

  • Модульное;
  • Литое;
  • Воздушное силовое.

Именно модульные самые распространенные типы выключателей, применяемых в квартирах, домах, дачных участках, то есть во всех бытовых случаях. Они очень компактны и удобны крепятся на специальную планку называемую DIN-рейкой. Нужно всего лишь разжать элементы крепления, которые стягиваются пружинкой и установить автоматический выключатель в нужное место, чаще всего это электрощиток. Какой размер его ставить, это уже зависит от количества оборудования в нём. Он должен запираться надёжно на ключ, что бы ни дети ни кто-то другой не мог включить автомат когда на линии ведутся работы.

Выбор автоматического выключателя

Выбор автоматических выключателей стоит выполнять в соответствии с указанными на схеме проекта параметрах. Если же стоит вопрос как выбрать выключатель для обычного бытового случая, то тут есть несколько условий:

  1. Тип напряжения, то есть 220 Вольт или 380. Здесь сразу же и определиться количество полюсов. При 220 В это одно— или двухполюсный. При трехфазном напряжении это обязательно трёх— или четырёхполюсный ;
  2. Рабочий ток. Величина эта рассчитывается по мощности и напряжению всех потребителей которые будут к нему подключены. Ток равен, мощность разделить на напряжение. Подбирайте его лучше немного с запасом. Например, при расчётном 10 Ампер, правильно выбрать выключатель на 16 А;
  3. Ток отсечки или отключения стоит выбирать в зависимости от того какой потребитель будет подключен к нему. Любой из них сработает при коротком замыкании;
  4. Тип производителей. Экономить здесь не стоит, так как от этого зависит пожарная безопасность.
  5. Селективность. Это значит нельзя ставить автомат который будет работать с параметрами выше чем предыдущий. Например, общий автомат на 50 Ампер и срабатывание, допустим, 3*I ном и отходящие от него такие же, с такой же защитой. При произошедшем к.з. может выбить вводной автомат, а не той конкретной цепи где произошла аварийная ситуация. Данный выбор автоматического выключателя имеет важное значение, так как от этого зависит быстрота срабатывания, а значит и отключения.

Последнее время с развитием технологий стали применяться также дополнительно дифференциальные автоматы, и УЗО (устройство защитного отключения), но их работа направлена немного на другие параметры цепи.

Выбор высоковольтных выключателей

Выбор выключателей высоковольтного типа дело более ответственное и кропотливое, здесь уже на DIN-рейку не поставишь. Вот основные параметры, влияющие на выбор таких устройств:

  1. Номинальное напряжение и ток;
  2. Тип выключателя;
  3. Количество полюсов для коммутации;
  4. Тип установки, соответствующий условиям работы;
  5. Степень быстродействия защиты и время отключения;
  6. Количество полных коммутационных циклов, то есть насколько он рассчитан включений и отключений;
  7. Ток термической устойчивости;
  8. Предельный ток К.З.;
  9. Время включения если есть дистанционный привод;
  10. Давление газа или воздуха, пневматического или газового приводов.

Также не рекомендуется при выборе отдавать предпочтение китайским производителям данного оборудования, так как они очень часто экономят на цветных металлах. Последнее время отечественные производители вышли на довольно высокий уровень изготовления автоматических выключателей как высоковольтных, так и рассчитанных на напряжение не выше 1000 Вольт.

Все самые важные аспекты освещены, теперь от того как правильно человек выберет этот аппарат будет зависеть безопасность проводки, а значит и пожарная безопасность. Так как самая частая причина возникновения пожаров считается возгорание проводки, а значит подобранный и выбранный автомат вовремя не отключился.

Видео по теме

amperof.ru


Смотрите также