Из чего состоит автоматический выключатель
Автоматический выключатель: устройство, принцип действия, назначение
- Статья
- Видео
На сегодняшний день при монтаже электропроводки невозможно обойтись без защитных аппаратов. В любом распределительном щите обязательно устанавливают вводной автомат и несколько дополнительных на освещение, розетки и другие группы проводов. Далее мы рассмотрим устройство, назначение и принцип действия автоматического выключателя.
- Назначение
- Конструкция
- Технические характеристики
- Общая классификация
Назначение
Прежде всего, разберемся с тем, что такое автоматический выключатель (АВ). Автомат представляет собой защитный аппарат, отключающий электроэнергию на определенном участке проводки по следующим причинам:
- возникновение короткого замыкания;
- перегрузка сети;
- скачки напряжения.
Помимо этого данное устройство может использоваться для того, чтобы «снять» напряжение на определенном участке электропроводки путем оперативного отключения (мероприятие проводиться крайне редко). Простыми словами, назначение автоматического выключателя заключается в защите электроприборов при выходе проводки из строя.
Что касается области применения автоматов, она возможна как в бытовых условиях (защита домов и квартир), так и на промышленных предприятиях. Автоматические выключатели применяются во всех сферах электроэнергетики.
К вашему вниманию видео урок, в котором находиться полное объяснение того, что такое автоматический выключатель и какой у него принцип действия:
Обзор существующих изделий
Конструкция
На сегодняшний день существует множество различных изделий для отключения тока в сети. Каждый из аппаратов имеет свою специфическую конструкцию, поэтому в данной статье мы рассмотрим пример с модульным автоматом.
Итак, устройство автоматического выключателя состоит из четырех основных частей:
- Система контактов (подвижный и неподвижный).
Подвижный контакт соединен с рычагом управления, а неподвижный установлен в самом корпусе. Отключение электроэнергии происходит путем выталкивания подвижного контакта пружиной, после чего размыкается сеть. - Тепловой (электромагнитный) расцепитель. Элемент, с помощью которого и размыкаются контакты. Тепловой расцепитель – это биметаллическая пластина, которая изгибаясь, размыкает контакты. Изгибание происходит вследствие нагревания током (если его значение превышает номинальное). Такое расцепление происходит при повышенных нагрузках на линию электропередач. Действие магнитного расцепителя является мгновенным, вследствие возникновения короткого замыкания. Сверхток провоцирует движение сердечника соленоида, который приводит в действие механизм расцепления контактов.
- Система дугогашения. Данная часть автомата представлена двумя пластинами из металла, которые нейтрализуют электрическую дугу. Последняя возникает тогда, когда осуществляется разрыв цепи.
- Механизм управления.
Для ручного отключения используется специальный механический рычаг либо кнопка (в других типах АВ).
Также предоставляем к Вашему вниманию более подробную конструкцию автоматического выключателя:
В данном видео примере наглядно предоставлена конструкция и принцип действия автомата:
Подробный принцип действия
Технические характеристики
Любой автоматический выключатель имеет свои индивидуальные характеристики, по которым мы и осуществляем выбор подходящей модели.
Основными техническими характеристиками автоматического выключателя являются:
- Номинальное напряжение (Uн). Данная величина устанавливается производителем и указывается на передней панели аппарата.
- Номинальный ток (Iн). Также устанавливается заводом и представляет собой максимальное значение тока, при котором защита не будет срабатывать.
- Номинальный рабочий ток расцепителя (Ipн). При увеличении тока в сети до значений 1,05*Iрн либо 1,2*Iрн некоторое время срабатывание не будет происходить. Данная величина обязательно должна быть ниже номинального тока.
- Время срабатывания при коротком замыкании (КЗ). При возникновении КЗ автомат выключается после определенного времени прохождения данного тока через аппарат (время срабатывания). Также устанавливается заводом изготовителем.
- Предельная коммутационная способность автоматического выключателя. Значение проходящих токов короткого замыкания, при которых устройство еще может нормально функционировать.
- Уставка по току срабатывания. При превышении данного значения аппарат моментально срабатывает и разъединяет цепь. Тут изделия делятся на 3 типа: B, C, D. Первый тип используется при монтаже длинной линии электропередач, диапазон срабатывания 3-5 номинальный рабочих токов расцепителя (Iрн). Устройство типа С работает в диапазоне 5-10 значений и используется в осветительных цепях.
Тип D применяют для защиты трансформаторов и электродвигателей. Его диапазон работы составляет от 10 до 20 Iрн.
Общая классификация
Также хотелось бы предоставить Вам наиболее обобщенную классификацию автоматических выключателей для дома. На сегодняшний день изделия принято разделять по следующим признакам:
- Число полюсов: один, два, три либо четыре. Однополюсные и двухполюсные автоматические выключатели принято использовать в однофазной электропроводке. Последние два варианта применяются для трехфазной электросети.
- Тип привода. Аппаратом можно управлять вручную (ручной привод) либо на определенном расстоянии (электрический привод).
- Присутствие/отсутствие токоограничителя. В первом случае разрыв цепи при КЗ происходит быстрее, т.к. токоограничитель защищает проводку от предельных значений тока короткого замыкания.
- Вид расцепителя. Назначение и виды данных элементов конструкции автоматических выключателей мы рассмотрели выше.
Еще раз повторимся, что электромагнитный расцепитель служит для защиты от токов КЗ, а тепловой – от токов перегрузки. - Селективность/неселективность изделия. Данная функция позволяет регулировать время срабатывания АВ.
- Способ крепления. Обычно крепление представлено выдвижным либо стационарным фиксатором. В первом случае АВ устанавливается на известную всем электрикам DIN-рейку (как показано на фото), во втором случае монтаж осуществляется в раму электрического щита.
Также изделия могут классифицироваться по степени защиты IP, амперажу, предельному току КЗ и способу подключения проводов.
Вот и все, что вы должны знать об устройстве, принципе действия и назначении автоматических выключателей. Надеемся, что информация стала для вас полезной и теперь вы знаете, как работает автомат, из чего состоит и для чего нужен.
Также читают:
- Как выбрать УЗО для дома
- Что лучше: дифавтомат или УЗО
- Почему срабатывает УЗО
Обзор существующих изделий
Подробный принцип действия
Adblock
detector
Электра – Статьи — Что такое автоматический выключатель и как он работает.
Автоматический выключатель - это электротехнический аппарат, предназначенный для автоматического отключения повреждённого участка электрической сети. За автоматическое отключение в аппарате отвечает особое устройство, именуемое "расцепитель". Собственно, из названия понятно, что устройство воздействует на механизм включения-отключения в автомате (так будем называть автоматический выключатель для краткости) и размыкает электрическую цепь.
Расцепители в автоматах бывают двух типов -
электромеханические и электронные. Электромеханические, в свою очередь,
делятся на тепловые и электромагнитные.
Электронные расцепители рассматривать не будем, т.к. в быту такие автоматы не используются по одной простой причине - высокая стоимость и абсолютно неприменимая в бытовых условиях функциональность.
Итак, тепловые и электромагнитные расцепители - что они из себя представляют и для чего нужны?
Ток, проходящий через тепловой расцепитель вызывает нагрев
данного расцепителя. При прохождении через автомат рабочего тока, не
превышающего номинальное значение автомата, нагрев незначительный и не
вызывает никаких воздействий на отключающий механизм автомата. Но при
длительном прохождении тока, превышающего номинальный, происходит
отключение автомата. При этом, чем больше ток, тем меньше время
отключения. Данный тип расцепителя защищает вашу электрическую сеть от
перегрузок и позволяет сохранить работоспособность сети при
кратковременном характере и незначительной величине этих перегрузок.
Устроен данный тип расцепителей следующим образом - токопроводящая
(либо расположенная над нагревательным элементом, по которому проходит
ток) пластина состоит из двух пластин различных металлов, соединённых
между собой.
Называется такая пластина биметаллической. Ввиду различных
физических свойств этих металлов, они обладают различным коэффициентом
теплового расширения, в результате чего при нагревании такой пластины
происходит её механическая деформация - изгиб. И благодаря такой
деформации происходит механическое воздействие изгибающейся пластины на
механизм отключения автомата.
Электромагнитный расцепитель. Как видно уже из названия, данный расцепитель состоит из электромагнита. Этот расцепитель предназначен для мгновенного отключения автомата при коротком замыкании. При прохождении токов короткого замыкания определённой величины, сердечник электромагнита втягивается и мгновенно отключает повреждённый участок.
Ниже приведены фотоизображения, на которых показаны устройство самых распространённых автоматических выключателей и обозначены вышеуказанные расцепители.
Ну и вот мы подобрались, наверное, к самому главному - чем
определяется величина тока короткого замыкания, отключающего автомат?
Помимо основных характеристик автоматических выключателей, таких как
номинальный ток и количество полюсов, имеется ещё одна не менее важная
- характеристика (кривая) отключения.
В соответствии с ГОСТ Р
50345-2010, автоматические выключатели бывают с тремя основными видами
электромагнитных расцепителей - B (диапазон отключения (3÷5)×Iном), С
(диапазон отключения (5÷10)×Iном) и D (диапазон отключения
(10÷20)×Iном). Ну а нужны данные виды расцепителей для того, чтобы в
вашей электрической сети была возможность обеспечения селективности
срабатывания аппаратов защиты, иными словами - способность вашей
электрической системы отключать повреждённый участок сети, не
затрагивая неповреждённые.
Как это работает разберём на реальном примере. У многих из вас
бывали ситуации, когда при коротком замыкании в каком-либо участке сети
(к примеру, короткое замыкание в электроприборе, включённом в розетку)
электричество отключалось во всём доме. И при проверке ваших
распределительных щитов вы обнаруживали отключенные автоматы во всех
щитах, вплоть до вводного, установленного на столбе.
Как избежать такой ситуации? - Установкой автоматов с различными типами расцепителя. Во-первых, такая ситуация возможна только тогда, когда у вас установлены автоматы с одним типом расцепителя, к примеру "С". При коротком замыкании возникает ток достаточной силы для отключения всех автоматов в цепи, а ввиду однотипности расцепителя, то отключаются они одновременно.
Избежать подобной ситуации можно следующим образом.
При получении технический условий на подключение вашего дома к
электрическим сетям, электросетевая организация предписывает вам
установить в вводном щите (назовём его ЩУР - щит
учётно-распределительный) аппарат защиты на номинальный ток 63 А (при
разрешённой стандартной мощности 15 кВт и при подключении по одной фазе
(220 В)). В доме у вас установлен один распределительный щит (назовём
его ЩР - щит распределительный), в котором установлен вводной автомат
на номинальный ток также 63 А (нагрузку щита возьмём в номинальные 15
кВт).
Расстановка автоматических выключателей будет выглядеть следующим
образом: т.к. подключение однофазное, в щите ЩУР устанавливаем
двухполюсный автоматический выключатель на номинальный ток 63 А,
расцепитель характеристики D (т.к. в случае короткого замыкания в
электрической сети дома этот автоматический выключатель должен
отключиться в последнюю очередь). Вводной автомат в щите ЩР
устанавливаем аналогично вводному в щите ЩУР, но с расцепителем
характеристики С. Ну а отходящие цепи в щите ЩР, с наибольшей
вероятностью возникновения коротких замыканий (питание уличных
электроприборов, питание электроприборов в сырых помещениях) лучше
защищать с помощью автоматов с расцепителем характеристики В.
Устройство автоматических выключателей.
Одни из самых распространённых типов автоматических выключателей:
- AE 1031M-2УХЛ4 с тепловым расцепителем.
- ВА47-29 с комбинированным расцепителем (тепловой и электромагнитный).
Устройство автоматического выключателя AE 1031M-2УХЛ4:
- Биметаллическая пластина, по которой проходит электрический ток.
- Расцепитель.
Устройство автоматического выключателя ВА47-29:
- Расцепитель.
- Биметаллическая пластина со спиральным нагревательным элементом, по которому проходит электрический ток.
- Электромагнит.
- Силовой контакт выключателя.
Все статьи
Что делает автоматический выключатель?
Полное руководство по работе автоматических выключателей
Доступ к электричеству стал необходимой и ключевой частью работы любого современного коммерческого или промышленного предприятия или даже просто выполнения повседневных задач дома. Однако электричество по своей природе неустойчиво, поэтому его необходимо точно сдерживать и планировать, а потенциальные риски необходимо снижать.
В целях электробезопасности создано множество устройств, самым популярным и распространенным из которых является автоматический выключатель.
Вам интересно, что делает автоматический выключатель? Вы не знакомы с использованием и работой этих опор электробезопасности? PSI Power & Controls может помочь вам понять, как и почему автоматические выключатели.
Если у вас остались вопросы, позвоните в нашу команду по телефону (704) 594-4107, чтобы узнать больше.
Свяжитесь со своим представителем сегодня!
Наша команда оценит ваши потребности и порекомендует подходящие продукты.
Какова функция автоматического выключателя?
В своей простейшей форме автоматический выключатель представляет собой автоматическую систему защиты цепи. Выключатели устанавливаются в электрическом щите (коробке выключателя), и каждая цепь подключается к отдельному выключателю.
Как работает автоматический выключатель?
Автоматический выключатель будет контролировать цепь, и в случае возникновения осложнений он немедленно отключит эту цепь.
Это часто называют «отключением выключателя» или «отключением выключателя», и обычно это происходит, когда приборы или оборудование выходят из строя или слишком много мощных инструментов подключено к одной цепи.
Представьте себе домашнюю розетку с подключенными к ней обогревателем, телевизором и пылесосом. Это почти наверняка вызовет срабатывание выключателя, который отключит доступ и работу этой цепи до тех пор, пока проблема не будет устранена, а выключатель не будет сброшен и возвращен в исходное положение.
В чем разница между автоматическим выключателем и предохранителем?
Основное различие между предохранителем и автоматическим выключателем заключается в том, что выключатель можно использовать повторно до тех пор, пока он не изнашивается, что обычно занимает много времени. С другой стороны, предохранитель можно использовать только один раз.
Предохранители представляют собой стеклянные цилиндры, содержащие тонкую нить накала, при срабатывании которой нить сгорает, плавится или иным образом становится бесполезной; в некоторых случаях стеклянный цилиндр может даже треснуть.
Предохранители и выключатели в целом служат одной и той же цели, хотя выключатели во многих случаях опережают предохранители в использовании (это не всегда так, поскольку предохранители по-прежнему используются во многих бытовых приборах и коммерческих приложениях, но это действительно относится к большинству ситуаций) .
Чем автоматический выключатель отличается от разъединителя?
Выключатели и разъединители по-прежнему очень похожи, но используются для решения различных потенциальных проблем с электричеством на коммерческих объектах. Во многих ситуациях они могут работать взаимозаменяемо, но разъединители лучше всего подходят для многих приложений коммерческого оборудования.
В некоторых случаях разъединители также оснащены предохранителями (плавкими разъединителями) для обеспечения дополнительной защиты, хотя они также требуют замены предохранителя в случае электрической проблемы.
Как узнать, что использовать?
Для большинства общих целей идеально подходят автоматические выключатели.
Однако для многих приложений, инструментов и ситуаций требуется либо другая система мониторинга электропитания, либо их комбинация для обеспечения защиты.
Вот почему так важно всегда обращаться к руководствам по эксплуатации всего нового электрооборудования, и разумно работать с сертифицированными электриками при планировании систем реагирования на аварийные ситуации.
Электрическая безопасность и электроснабжение с питанием и элементами управления PSI
Если вы ищете оборудование для обеспечения электробезопасности для своего бизнеса, вы можете быть уверены, что PSI Power & Controls поможет вам. Мы предоставляем индивидуальные и готовые решения для управления питанием, поэтому, независимо от области применения или оборудования, у нас есть идеальные компоненты и продукты для соответствия.
Не стесняйтесь звонить (704) 594-4107, чтобы поговорить с нашей службой поддержки сегодня.
Вас также может заинтересовать:
- В чем разница между защитным выключателем и автоматическим выключателем?
- Чем выключатель с предохранителем отличается от автоматического выключателя?
- Как защитный выключатель обнаруживает проблему в цепи?
Что такое автоматический выключатель и почему он важен? – Ideal Power Inc.
(IPWR) 28 января 2022 г.
Что такое автоматический выключатель и почему он важен?
Автоматические выключатели окружают нас в повседневной жизни. Дома, на работе, в электромобилях и в нашей инфраструктуре эти электрические выключатели всегда готовы защитить электрические системы в случае перегрузки или короткого замыкания. И хотя большинство из нас проживает свою жизнь, не задумываясь о повседневном применении автоматических выключателей, они необходимы для поддержки всего, от наших самых обыденных дел до наших самых грандиозных проектов.
По мере роста спроса на электроэнергию и расширения электрических систем автоматические выключатели приобретают еще большее значение, чем когда-либо прежде. А технологические инновации позволяют создавать новые, более совершенные компоненты, которые обещают энергоэффективность.
Что такое автоматический выключатель?
Автоматический выключатель представляет собой электрический выключатель, предназначенный для автоматического размыкания цепи во избежание повреждения компонентов, перегрева и возгорания в случае перегрузки или короткого замыкания.
Это иногда называют защитой от перегрузки по току.
Автоматические выключатели выполняют те же функции, что и предохранители, однако их можно использовать многократно. Предохранители — это одноразовые элементы, которые необходимо заменять после перегрузки системы. Поскольку автоматические выключатели являются переключателями, их можно просто сбросить.
Как работает автоматический выключатель?
Когда через автоматический выключатель проходит избыточное количество электроэнергии (известное как состояние неисправности или ток короткого замыкания), выключатель автоматически размыкается, разрывая цепь и предотвращая продолжение потока электроэнергии.
То, как автоматический выключатель достигает этого, зависит от его типа. Традиционные механические автоматические выключатели (подумайте о тех, которые находятся в вашем домашнем автоматическом блоке) — это физические переключатели, которые переворачиваются, чтобы размыкаться, и должны снова физически замыкаться, чтобы электричество текло.
В полупроводниковых автоматических выключателях вместо этого используются силовые полупроводники (такие как двунаправленный биполярный переходный транзистор Ideal Power или B-TRAN™) для быстрого размыкания цепи без каких-либо физических движущихся частей. Это снижает износ и может обеспечить более длительный срок службы.
Хотите узнать больше? Прочтите технический документ, чтобы узнать больше об устройствах B-TRAN ™ в твердотельных автоматических выключателях .
Какой бы метод ни применялся, конечной целью автоматического выключателя является размыкание цепи и затем управление током без перегрева.
Типы автоматических выключателей
Существует множество различных типов автоматических выключателей с различным назначением. Некоторые автоматические выключатели предназначены для использования в низковольтных сетях жилых или небольших коммерческих помещений, а другие — для промышленного применения или крупных инфраструктурных систем. Чтобы определить, какой тип вы ищете, вы обычно можете определить символ автоматического выключателя, который ясно указывает на предполагаемое использование автоматического выключателя.
В этом неполном списке указаны некоторые типы автоматических выключателей, с которыми вы можете столкнуться.
Однополюсные автоматические выключатели
Примером того, что вы можете найти в коробке с автоматическим выключателем дома, является однополюсный автоматический выключатель, предназначенный для низковольтных приборов, таких как посудомоечная машина или холодильник. Эти автоматические выключатели обычно обеспечивают питание 120 вольт в цепи и могут выдерживать от 15 до 30 ампер.
Двухполюсные автоматические выключатели
Двухполюсные автоматические выключатели также можно найти дома в коробке с автоматическими выключателями. Эти компоненты имеют два провода, которые соединяются с одним проводом, который отключает выключатель, если какая-либо сторона полюса перегружена.
Эти выключатели обеспечивают мощность 240 вольт, поскольку они фактически представляют собой два однополюсных автоматических выключателя, объединенных в один компонент.
Твердотельные автоматические выключатели
Твердотельные автоматические выключатели, не имеющие движущихся частей, не подвержены такому износу, как традиционные механические автоматические выключатели. Они также закрываются быстрее, обеспечивая более быструю защиту последующих компонентов. К сожалению, использование этих более долговечных и надежных автоматических выключателей остается низким, поскольку они исторически сталкивались с недостатками эффективности из-за сравнительно высоких потерь проводимости. Во многом это связано с широким использованием полупроводников на основе биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT), на которые опирается большинство твердотельных автоматических выключателей. Именно эту проблему призван решить полупроводник B-TRAN™ компании Ideal Power.
Прерыватели цепи дугового замыкания
Прерыватели цепи дугового замыкания (AFCI) разработаны специально для обнаружения различных типов дуговых электрических замыканий, гашения дуги и снижения риска возгорания из-за перегрева. Когда ток короткого замыкания прерывается, также возникает электрическая дуга; дуга должна быть прервана, чтобы не повредить компоненты выключателя. Для этого можно использовать ряд методов, таких как сжатый воздух, газ или вакуум. Какой метод применяется, зависит от напряжения, необходимого для выбранного приложения.
Прерыватели цепи замыкания на землю
Прерыватели цепи замыкания на землю (GFCI) предназначены для устранения неисправности, связанной с цепью заземления с низким сопротивлением в системе. Автоматические выключатели GFCI предназначены для быстрого отключения питания при обнаружении замыкания на землю. По данным Управления по охране труда и здоровья (OSHA), он должен размыкать цепь в течение 1/40 секунды, как правило, сразу после подключения неисправного устройства. Он также служит для предотвращения перегрева и пожаров, связанных с замыканием на землю.
Высоковольтные промышленные автоматические выключатели
Типы автоматических выключателей, предназначенных для промышленного применения, например, для управления энергией, собранной на ферме с солнечными батареями, или электричеством, необходимым для питания зарядных устройств электромобилей через EVG, выдерживают мощность на несколько порядков выше, чем однополюсные автоматические выключатели. Например, промышленные автоматические выключатели высокого напряжения используются, когда требуется напряжение более 72,5 кВ.
Автоматические выключатели постоянного и переменного тока
Следует отметить, что автоматические выключатели постоянного и переменного тока работают только с соответствующими системами. Автоматические выключатели постоянного тока нельзя использовать с цепью переменного тока. Точно так же автоматические выключатели переменного тока не будут работать с цепью постоянного тока.
В чем находятся автоматические выключатели?
Автоматические выключатели можно найти во всем: от электрической системы в вашем доме до сетей электромобилей (EVG) и ветряных турбин. Множество различных типов автоматических выключателей является результатом огромного количества приложений, которые поддерживают эти полезные компоненты. Без этих электрических выключателей вы не смогли бы приготовить утреннюю чашку кофе, и люди не смогли бы ступить на Луну.
Как выбрать автоматический выключатель
Чтобы выбрать автоматический выключатель, необходимо знать его технические характеристики.
Следует учитывать следующие основные факторы:
- Номинальное напряжение: Номинальное напряжение — это максимально возможное напряжение, которое может быть приложено к автоматическому выключателю. Важно понимать, какое напряжение требуется для вашего предполагаемого применения, и выбирать автоматический выключатель с допустимой нагрузкой по напряжению.
- Номинальный длительный ток: Чтобы узнать номинальный постоянный ток, определите ампер. Амперный рейтинг говорит вам, какой непрерывный ток может выдержать автоматический выключатель без перегрева.
- Частота: Чтобы определить частоту, с которой может работать ваш автоматический выключатель, рассмотрите амперы. Например, автоматические выключатели на 600 ампер способны выдерживать частоты от 50 до 120 Гц. Неправильный выбор может привести к потерям энергии и повышенному нагреву, снижению эффективности и потенциальному повреждению компонентов.
- Макс.
отключающая способность: Максимальная отключающая способность автоматического выключателя всегда должна быть больше или равна току короткого замыкания, который вызывает размыкание выключателя. В противном случае автоматический выключатель может быть поврежден.
Автоматические выключатели продолжают совершенствоваться
По мере совершенствования наших технологий совершенствуются и наши автоматические выключатели. Это тоже к счастью, потому что наши потребности в электроэнергии постоянно растут. От появления массовых новых отраслей, таких как электромобили и возобновляемые источники энергии, до развития ранее неиндустриальных регионов мира, потребность в электрических системах и автоматических выключателях никуда не исчезнет в ближайшее время. Вот почему Ideal Power сосредоточилась на разработке своего полупроводника B-TRAN™ для поддержки более эффективного функционирования полупроводниковых автоматических выключателей. Продвижение энергоэффективности и безопасности электрических систем не просто важно, это стало критически важным для общества в больших и малых масштабах.
