Pollife.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Конспект урока по электротехнике; Автоматический выключатель

Конспект урока по электротехнике "Автоматический выключатель"

Нажмите, чтобы узнать подробности

знать: основные законы электротехники, принципы действия, устройство, основные характеристики аппаратуры управления и защиты.

уметь: применять законы электротехники, читать принципиальные, электрические и монтажные схемы, рассчитывать параметры схем, собирать электрические схемы

Образовательная: изучить законы электротехники, принципы действия, устройство, основные характеристики аппаратуры управления и защиты

Развивающая: развивать навыки самостоятельной работы; развивать умения анализировать рабочую документацию; организовывать, оценивать и корректировать собственную деятельность; нести ответственность за результаты своей работы; осуществлять поиск информации.

Воспитательная: воспитывать ответственность, трудолюбие, аккуратность.

Объяснение нового материала

Автоматический выключатель («автомат») — это контактный коммутационный аппарат, который предназначен для включения и отключения (т.е. для коммутации) электрической цепи, защиты кабелей, проводов и потребителей (электрических приборов) от токов перегрузки и от токов короткого замыкания.

Автоматический выключатель выполняет три основный функции:

коммутацию цепи (позволяет включать и отключать конкретный участок электрической цепи);

обеспечивает защиту от токов перегрузки, отключая защищаемую цепь, когда в ней протекает ток, превышающий допустимый;

отключает от питающей сети защищаемую цепь, когда в ней возникают большие по значению токи короткого замыкания.

Таким образом, автоматы выполняют одновременно и функции защиты и функции управления.

По конструктивному исполнению выпускаются три основных типа автоматических выключателей:

воздушные автоматические выключатели (применяются в промышленности в цепях с большими токами в тысячи ампер);

автоматические выключатели в литом корпусе (рассчитаны на большой диапазон рабочих токов от 16 до 1000 Ампер);

модульные автоматические выключатели, наиболее нам известные, к которым мы привыкли. Они широко применяются в быту, в наших домах и квартирах.

Итак, рассмотрим конструкцию автоматического выключателя входят (рис.1):

1 — верхняя винтовая клемма;

2 — нижняя винтовая клемма;

3 — неподвижный контакт;

4 — подвижный контакт;

5 — гибкий проводник;

6 — катушка электромагнитного расцепителя;

7 — сердечник электромагнитного расцепителя;

8 — механизм расцепителя;

9 — рукоятка управления;

10 — гибкий проводник;

11 — биметаллическая пластина теплового расцепителя;

12 — регулировочный винт теплового расцепителя;

13 — дугогасительная камера;

14 — отверстие для отвода газов;

15 — защелка фиксатора

Рис.1 Устройство автоматического выключателя

Поднимая рукоятку управления вверх, автоматический выключатель подключается к защищаемой цепи, опустив рукоятку вниз — отключатся от нее.

Тепловой расцепитель, представляет собой биметаллическую пластину, которая нагревается проходящим через нее током, и если ток превышает заданное значение, пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепителя, отключая, таким образом, автоматический выключатель от защищаемой цепи.

Электромагнитный расцепитель — это соленоид, т.е. катушка с намотанной проволокой, а внутри сердечник с пружиной. При возникновении короткого замыкания ток в цепи очень быстро нарастает, в обмотке катушки электромагнитного расцепителя наводится магнитный поток, под воздействием наведенного магнитного потока перемещается сердечник, и, преодолевая усилие пружины, воздействует на механизм и отключает автомат.

Рассмотрим принцип работы автоматического выключателя

В обычном (неаварийном) режиме работы автоматического выключателя (когда рычаг управления взведен) электрический ток подается к автомату через питающий провод, подключенный к верхней клемме. Далее ток проходит на неподвижный контакт, через него на подключенный к нему подвижный контакт, далее через гибкий проводник подается на катушку соленоида, после катушки по гибкому проводнику на биметаллическую пластину теплового расцепителя, от него на нижнюю винтовую клемму и далее в цепь подключенной нагрузки.

Перегрузка возникает, когда ток в цепи, контролируемой автоматическим выключателем, начинает превышать номинальный ток автомата. Биметаллическая пластина теплового расцепителя начинает нагреваться проходящим через нее повышенным электрическим током, изгибается, и, если ток в цепи не уменьшается, пластина воздействует на механизм расцепления, и автоматический выключатель отключается, размыкая защищаемую цепь.

Для нагрева и изгибания биметаллической пластины требуется некоторое время. Время срабатывания зависит от величины проходящего через пластину тока, чем больше ток, тем меньше время срабатывания (т.е. тепловой расцепитель начинает срабатывать при превышении номинального тока на 13-45%).

При коротком замыкании ток в цепи мгновенно возрастает, наводимое в катушке по закону электромагнитной индукции магнитное поле перемещает сердечник соленоида, который приводит в действие механизм расцепителя и размыкает силовые контакты автоматического выключателя (т.е. подвижный и неподвижный контакты). Линия размыкается, позволяя снять с аварийной цепи питание и защитить от возгорания и разрушения сам автомат, электропроводку и замкнувший электроприбор.

Электромагнитный расцепитель срабатывает практически мгновенно (около 0,02с), в отличие от теплового.

При размыкании контактов цепи, когда в ней проходит электрический ток, возникает электрическая дуга, и чем больше ток в цепи — тем дуга мощнее. Электрическая дуга вызывает эррозию и разрушение контактов. Чтобы защитить контакты автоматического выключателя от ее разрушающего действия, дуга, возникающая в момент размыкания контактов, направляется в дугогасительную камеру (состоящую из параллельных пластин), где она дробится, затухает, охлаждается и исчезает. При горении дуги образуются газы, они отводятся наружу из корпуса автомата через специальное отверстие.

Итак, можно сделать вывод:

автоматический выключатель позволяет коммутировать цепь;

имеет встроенный тепловой расцепитель, который защищает линию нагрузки от токов перегрузки;

имеет встроенный электромагнитный расцепитель, защищающий линию нагрузки от больших токов короткого замыкания;

содержит дугогасящую камеру, которая защищает силовые контакты от разрушительного действия электромагнитной дуги.

Реферат по дисциплине «Электрооборудование» на тему «Автоматические выключатели»

В настоящее время для защиты сетей и электрических приемников от повреждений, вызываемых током, превышающим допустимую величину, все шире применяются автоматические выключатели. Они служат для проведения, включения и автоматического размыкания электрических цепей при аномальных явлениях, (например при токах перегрузки, КЗ, недопустимых снижения напряжения), а также для нечастого включения цепей вручную. Выключатели выпускаются с тепловыми, электромагнитными и комбинированными (тепловыми и электромагнитными) расцепителями с различным числом полюсов — одним, двумя и тремя. В однофазных цепях применяют одно- и двухполюсные, а в трехфазных — трехполюсные.

Читайте так же:
Как подключить проходной выключатель с одной клавишей

1. Автоматические выключатели

Автоматические выключатели с электромагнитными расцепителями применяются для защиты сети и электрического приемника от повреждений, вызываемых током короткого замыкания, действующим даже кратковременно. Принципиальная схема такого выключателя изображена на рис 1,а.

Контакт главной цепи замыкается нажатием на кнопку или поворотом рукоятки. При этом преодолевается усилие размыкающей пружины и контакт удерживается в замкнутом положении защелкой 3. Как только ток в защищаемой цепи превысит определенную величину, сердечник 6 втянется в катушку 5 и через рычаг 4 освободит защелку 5. Под действием пружины 1 контакт 2 разомкнётся. На схеме изображен один контакт главной цепи, а практически их может быть два или три, столько же может быть и катушек 5 с сердечниками 6. Всё сердечники при втягивании действуют на одну и ту же защелку 3. Увеличение тока в любом проводе (катушке) до величины, превышающей величину установки тока срабатывания, влечет за собой размыкание всех главных контактов.

Электромагнит с механизмом отключения называется электромагнитным расцепителем. Время отключения автоматических выключателей с электромагнитными расцепителями незначительное (доли секунды), поэтому они относятся к аппаратам максимальной защиты мгновенного действия.

Преимущество автоматических выключателей перед плавкими предохранителями состоит в том, что они обладают многократностью действия. После срабатывания плавкого предохранителя требуется замена плавкой вставки. Автоматический же выключатель после устранения причины срабатывания можно подготовить для повторной работы нажатием на кнопку или поворотом рукоятки.

Автоматические выключатели применяются не только для отключения приемников при токах короткого замыкания, но и для нечастых включений и отключений их вручную при нормальной работе. Возникающая при размыкании цепи электрическая дуга гасится в воздухе или масле. В зависимости от этого автоматические выключатели называются воздушными или масляными. В цепях с напряжением до 500 В применяются в основном воздушные выключатели.

2. Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями

Металлы имеют разные коэффициенты линейного расширения и поэтому при нагревании удлиняются неодинаково. Если две металлические пластины с различными коэффициентами расширения наложить одну на другую и прочно соединить вместе, получится биметаллическая пластина. При нагревании она деформируется выпуклостью в сторону активного слоя металла. Активным называется слой металла, обладающий большим коэффициентом расширения. Другой слой называют пассивным. Активный слой делают из стали, а пассивный — из инвара (сплав, состоящий из 64 % железа и 36% никеля). Коэффициент линейного расширения инвара в 12 раз меньше стали.

Если один конец биметаллической пластины закрепить, то другой при нагревании будет изгибаться в сторону пассивного слоя. Это свойство пластины используется для освобождения защелки автоматического выключателя. Степень деформации пластины зависит от температуры ее нагрева.

Применяются два способа нагревания пластины: непосредственный и косвенный. При первом ток проходит непосредственно через пластину. При этом количество теплоты, которое выделяется в ней, пропорционально квадрату величины тока, времени его прохождения и сопротивлению пластины. При втором способе ток проходит по нагревательному элементу (небольшой спирали), выполненному из нихрома или другого сплава. Спираль располагают рядом с пластиной или наматывают на нее. Выделяющаяся в этой спирали теплота и нагревает биметаллическую пластину. Перед намоткой спирали биметаллическая пластина покрывается электроизоляцией, например слюдой.

На рис.1 ,6 изображена схема автоматического выключателя с тепловым расцепителем. Контакт 2 главной цепи замыкают вручную кнопкой или рукояткой, g замкнутом положении он удерживается защелкой 3. При прохождении по сети тока, величина которого меньше определенного значения, биметаллическая пластина 7 нагревается незначительно, и ее изгиба вверх недостаточно для того, чтобы передать усилие на защелку 3. Если же по спирали 8 будет проходить ток, величина которого превысит это определенное значение, то через некоторое время правый конец пластины 7 изогнется вверх настолько, что через толкатель 4 поднимет рычаг защелки 3. Под действием пружины 1 разомкнётся контакт 2. Время, через которое произойдет размыкание контакта, зависит от степени перегрузки сети. Тепловые расцепители не могут срабатывать мгновенно, особенно при косвенном нагреве биметаллической пластины. Нагрев и деформация ее не происходят мгновенно даже при очень большом выделении теплоты в спирали.

Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями отключают сеть с выдержкой времени в обратной зависимости от величины тока перегрузки. При больших перегрузках отключение происходит быстрее. На схеме изображен один контакт выключателя, а их может быть два или три.

3. Автоматические выключатели с комбинированным расцепителем

В этих выключателях устанавливают как электромагнитные, так и тепловые расцепители. Обмотки электромагнитов и нагревательные элементы тепловых расцепителей включают последовательно электрическому приемнику. Электромагнитные расцепители мгновенно отключают электроприемник при токе короткого замыкания хотя бы в одном проводе сети. Тепловые же расцепители отключают электроприемник при незначительных, но длительных токах перегрузки. Последние превышают номинальный ток приемника, но значительно меньше токов короткого замыкания.

Автоматические выключатели с комбинированным расцепителем получили широкое применение в сетях с различными электроприемниками. В сетях с электродвигателями они незаменимы.

Величина тока электр одвигателя зависит от нагрузки на его валу и колебания напряжения сети. Она увеличивается при обрыве провода в процессе работы трехфазного электродвигателя. Во время холостого хода дви гателя потребляемая им мощность и ток наименьшие. С возрастанием нагрузки на валу до номинальной величины Р2н ток I и подводимая мощность Р1 увеличиваются до номинальной величины.

Если нагрузка на валу выше номинальной, то потребляемая мощность и ток также превышают номинальную величину. В этом случае обмотки электродвигателя через некоторое время перегреваются, и изоляция начинает разрушаться и может даже воспламениться. Тепловые расцепители должны предотвратить это, несколько ранее отключив двигатель от сети. При кратковременных небольших перегрузках, которые неопасны для двигателя, тепловые расцепители не успевают срабатывать и отключить его.

Если нагрузка остается неизменной, но произошел обрыв одного провода, то по двум проводам будет проходить ток, значительно превышающий номинальную величину. При этом обмотки двигателя быстро перегреваются. Отключение двигателя в этом случае должны производить тепловые расцепители.

Читайте так же:
Лягушка выключатель заднего хода

Уменьшение напряжения на двигателе также влечет за собой увеличение тока в его обмотках.

Для защиты двигателя от перегрева при пониженном напряжении кроме автоматических выключателей с тепловыми расцепителями применяются выключатели с расцепителями минимального напряжения. При значительном снижении или исчезновении напряжения якорь расцепителя минимального напряжения отпадает и, воздействуя на защелку, размыкает главные контакты автоматического выключателя. При нормальном напряжении якорь втянут, а контакты выключателя замкнуты.

Наряду с автоматическими выключателями серии АП50Б на предприятиях торговли и общественного питания применяются новые автоматические выключатели серии АЕ20, устройство и принцип действия которых те же, что и АП50Б. В этих автоматических выключателях буквы характеризуют условное обозначение серии, а первые две цифры (20) — порядковый номер разработки. Следующая цифра обозначает номинальный ток (цифра 3—25 А, 4—63 А и 5—100 А). Четвертая цифра обозначает число полюсов и максимальную токовую защиту; цифры 1, 2, 3 соответствуют электромагнитным расцепителям; 4, 5, 6 — комбинированным (электромагнитным у тепловым) расцепителям; 7, 8 , 9 — отсутствию расцепителей. При этом цифры 1, 4, 7 обозначают однополюсное исполнение, цифры 2, 5, 8 — двухполюсное и 3, 6, 9 — трехполюсное исполнение. Пятая цифра обозначает наличие или отсутствие контактов вспомогательной цепи. При этом цифра 1 показывает отсутствие контактов, цифра 2 — наличие одного замыкающего, 3 — одного размыкающего и 4 — одного замыкающего и одного размыкающего контактов.

Шестая цифра обозначает наличие или отсутствие дополнительных расцепителей. При этом цифра 0 показывает на отсутствие дополнительного расцепителя, Цифра 1 — на наличие расцепителя минимального напряжения, а 2 — независимого расцепителя.

Буквы, следующие за шестой цифрой, обозначают: К — наличие температурной компенсации; Р — наличие температурной компенсации и регулирования тока срабатывания тепловых расцепителей.

Условное обозначение автоматического выключателя ДЕ203610Р на 2,5 А расшифровывается: серия АЕ, Номер разработки — 20, номинальный ток выключателя 25 А (3) с тремя полюсами и комбинированными рас цепителями (6), без контактов вспомогательной цепи без дополнительных расцепителей (0), с температурной компенсацией и регулированием тепловых расцепителей (Р), номинальный ток расцепителей 2,5 А. Регулировать тепловой расцепитель этого выключателя можно от 2,0 до 2,5 А.

Автоматический выключатель АЕ20 (на 25 А) выпускается на номинальные токи расцепителей 0,6; 0,8; 1,0 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10; 12,5; 16,0; 20; 25,0 А.

Если автоматические выключатели серий АП50Б ц АЕ20 в основном устанавливают в электрошкафах обору, дования, например холодильных прилавках, то в групповых и распределительных щитах цехов и предприятий устанавливают автоматические выключатели серии A3100. Они выпускаются одно-, двух- и трехполюсными с тепловыми, электромагнитными и комбинированными расцепите-лями. Автоматические выключатели A3161 (однополюсные), A3162 (двухполюсные) и A3163 (трехполюсные) на номинальный ток 50 А имеют тепловые разделители на 15, 20, 25, 30, 40, 50 А, которые срабатывают при токах, в 1,25. 1,35 раза превышающих номинальный ток расцепителей. Автоматические выключатели А3113, АЗП4, A3123, A3124 на ток 100 А выпускаются двух- и трехполюсными с электромагнитными и комбинированными разделителями на различные номинальные токи. Выключатели с последней цифрой 3 — двухполюсные, с цифрой 4 — трехполюсные. Первые два автоматических выключателя отличаются от двух других различным превышением тока срабатывания относительно номинального тока разделителя.

Одно- и двухполюсные автоматические выключатели применяются в однофазных цепях, трехполюсные — в трехфазных.

4. Выбор автоматических выключателей

Для всех видов электрических приемников номинальный ток расцепителя должен быть

где I и. р— номинальный ток расцепителя, A ; Imax — максимальный номинальный ток цепи (электроприемника), А.

Для сетей с осветительной нагрузкой и электротепловыми аппаратами, защищаемых от повреждений при токах короткого замыкания, рекомендуется применять автоматические выключатели с токами уставки расцепи т елей, не превышающими 4,5-кратного значения максимально допустимого значения тока провода. Этим требованиям удовлетворяют автоматические выключатели с тепловыми или комбинированными расцепителями, а также выключатели с электромагнитными расцепителями, ток 5 уставки которых в 3—4 раза превышает номинальный.

Поскольку пусковой ток электрических двигателей в 5 – 7 раз превышает номинальное значение, то выбор автоматического выключателя производится с учетом этих токов. Ток срабатывания электромагнитного расцепителя Iэ.р должен быть не менее 1,25 пускового тока двигателя

I э.р ≥ 1, 25 I пуск

Для защиты цепи двигателя от перегрузки, т. е. от повреждений, вызываемых длительным превышением величины тока, допустимой по нагреву, применяют тепловые расцепители. Для цепей с одиночным двигателем используют в основном автоматические выключатели с комбинированными расцепителями. Номинальный ток расцепителя определяется по формуле

г де в — коэффициент, принимаемый равным 1,2. 1,25 при Гтяжелых условиях пуска и равным 1 при легких условиях пуска.

Для цепей с группой двигателей используют в основном автоматические выключатели с электромагнитными расцепителями. При этом величина тока срабатывания расцепителей должна превышать максимальную величину кратковременного тока, который определяется суммой номинальных токов наибольшего количества включенных двигателей (приемников) при условии пуска двигателя с максимальным пусковым током:

Iэ. р ≥ Iкр; Iкр = Kодн Iраб + Iпуск.max

где I кр — максимальный кратковременный ток, А; n — число всех электроприемников (двигателей); Кодн — коэффициент одновременной работы электрических приемников (двигателей).

При установке автоматических выключателей с тепловыми или комбинированными расцепителями в закрытом шкафу ток расцепителя должен быть

Промышленностью выпускаются различные серии автоматических выключателей. На предприятиях торговли и общественного питания наиболее широко применяются автоматические выключатели серий АБ25М, АП50Б, АЕ20, A3100. Кроме того, в последнее время стали поступать в эксплуатацию автоматические выключатели серий ВА14-26, ВА16-25, ВА51-25, ВА51-29, ВА51-31, ВА51-33. Масса выключателей новых серий меньше, чем старых.

Автоматический выключатель серии АП50Б предназначен для нечастых включений и отключений электрических приемников вручную. Если в нем установлены тепловые или электромагнитные расцепители либо те и другие, то будет происходить также автоматическое отключение приемников при превышении установленной величины тока.

В цепях электродвигателей широко применяются автоматические выключатели типа АП50БЗМТ с установленным в них комбинированным расцепителем (тремя электромагнитными и тремя тепловыми расцепителями). При срабатывании любого из них происходит размыкание всех контактов и полное отключение двигателя. При значительных превышениях тока цепи (токах короткого замыкания) срабатывают электромагнитные расцепители, а при небольших, но длительных токах перегрузки — тепловые.

Читайте так же:
Генераторный выключатель 10 кв ток отключения

Рябов В.И. Электрооборудование: Учеб. для сред. спец. учеб. заведений. – 5-е изд., перераб. – М.: Экономика, 1990.

Синдеев Ю.Г., Грановский В.Г. Электротехника. Учебник для студентов педагогических и технических вузов. Ростов-на-Дону: «Феникс», 1999.

Лихачев В.Л. Электротехника. Справочник. Том 1./В.Л. Лихачев. – М.: СОЛОН-Пресс, 2003.

Жданов Л.С., Жданов Г.Л. Физика для средних специальных учебных заведений: Учебник. – 4-е изд., испр. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984.

Автоматические выключатели: функции, конструкция, принцип работы, грамотный выбор

Автоматические выключатели: функции, конструкция, принцип работы, грамотный выбор

Возможное возгорание электропроводки необходимо вовремя и грамотно предупреждать, а не кусать локти, созерцая последствия разрушения, нанесенные огнем.

В былые времена функцию защиты от перегруза сети и короткого замыкания выполняли фарфоровые предохранители, на смену которым впоследствии пришли автоматические пробки.

Но продолжающийся рост нагрузки на электрические сети внес дальнейшие коррективы в область безопасности. И на смену устаревшим устройствам пришли надежные автоматические выключатели.

Чтобы купить автоматический выключатель надлежащего качества и с нужными техническими характеристиками, нужно располагать сведениями о технических нюансах данного оборудования.

Какая функция возложена на автоматические выключатели?

С помощью автоматических выключателей осуществляется защита изоляции силовых кабелей от возможного оплавления и возгорания. Их основная задача — предотвращение перегрева и недопущение поступления сверхтоков в электрическую цепь.

Функция автоматических выключателей

Функция автоматических выключателей

Стоит особо подчеркнуть тот факт, что автоматы не смогут уберечь бытовую технику и их владельцев от поражения током. Эту задачу выполняют установленные в электрической цепи УЗО.

Функция автоматических выключателей

Следует понимать, что для каждого участка электрической цепи требуются свой автоматический выключатель с нужными параметрами.

На первый взгляд может показаться, что проще установить везде самые мощные автоматы, чем вникать в суть их выбора. Но на самом деле не все так однозначно.

Автоматический выключатель, имеющий завышенные характеристики, будет негативно сказываться на проводке — она будет плавиться или даже гореть из-за несвоевременного отключения автомата, который в данном случае будет пропускать критические для этой проводки токи.

Автоматический выключатель, имеющий заниженные характеристики, ведет себя не лучше. При пользовании бытовыми приборами он начнет постоянно разрывать цепь, что в конце концов приведет к «залипанию» его контактов.

Автоматический выключатель: конструкция и принцип работы

Итак, как же устроен автоматический выключатель?

Принцип работы автоматических выключателей

Основные функции в автомате возложены на расцепители, которые разрывают цепь, если эксплуатационные нормативные параметры превышены. Расцепители различны по своему функционалу.

Расцепители в автоматических выключателях

Расцепители в автоматических выключателях

Расцепители в автоматических выключателях

Не менее важны и другие составляющие, которые обеспечивают комплексную защиту.

Комплексная защита в автоматических выключателях

Комплексная защита в автоматических выключателях

Выбор автоматического выключателя

При покупке автоматического выключателя необходимо обращать внимание на четыре основных параметра:

  • номинальная отключающая способность;
  • количество полюсов;
  • время-токовая характеристика;
  • номинальный рабочий ток.

1. Номинальная отключающая способность

Данный параметр показывает при каком токе произойдет срабатывание автомата, цепь разомкнется и проводка обесточится. Вариантов по данному показателю три: 4.5 кА, 6 кА, 10 кА.

Номинальная отключающая способность в автоматических выключателях

В бытовой сфере по большей части используются автоматы 6 кА. Выключатели с параметром 4.5 кА в большинстве случаев не способны поддерживать надежную защиту современных электросетей.

Номинальная отключающая способность в автоматических выключателях

Номинальная отключающая способность в автоматических выключателях

2. Количество полюсов

По данному параметру потребитель может определить какое количество проводов он сможет максимально подключить для обеспечения сетевой защиты.

Однополюсные автоматические выключатели

Однополюсные автоматические выключатели

Двухполюсные автоматические выключатели

Двухполюсные автоматические выключатели

Трехполюсные автоматические выключатели

Трехполюсные автоматические выключатели

Четырехполюсные автоматические выключатели

Четырехполюсные автоматические выключатели

Полюса автоматических выключателей

3. Время-токовая характеристика

Автоматы могут иметь одинаковую номинальную мощность, но при этом потреблять разное количество электроэнергии. В зависимости от нагрузки на сеть, иногда происходят довольно значительные колебания, которые могут приводить к ложному срабатыванию автоматического выключателя.

Время-токовая характеристика автоматических выключателей

Чтобы свести к минимуму такое ложное срабатывание при некритических изменениях, необходимо использовать автомат с подходящей временно-токовой характеристикой.

Время-токовая характеристика автоматических выключателей

Время-токовая характеристика автоматических выключателей

Время-токовая характеристика автоматических выключателей

Рассматриваемый параметр указывает через какой промежуток времени произойдет срабатывание автомата и каково будет отношение силы ток к постоянному току.

Время-токовая характеристика автоматических выключателей

4. Номинальный рабочий ток

Данный показатель отвечает насколько быстро сработает автомат, когда действующий ток превысит номинальное значение. Модификаций автоматов по этому параметру 12 — 1А, 2А, 3А, 6А, 10А, 16А, 20А, 25А, 32А, 40А.

Номинальный рабочий ток автоматических выключателей

При выборе автоматического выключателя по данному параметру учитывают:

  • мощность имеющейся электропроводки;
  • допустимый ток для данной проводки в режиме эксплуатации.

Номинальный рабочий ток автоматических выключателей

Изучив характеристики автоматических выключателей, можно точно определить какие из них подойдут для вашей конкретной цели. А в расчетах вам помогут следующие параметры.

Лекция № 14 Автоматические выключатели

Автоматические выключатели (автоматы) низкого напряжения (до 1500 В) предназначены для автоматической защиты электрических сетей и оборудования от аварийных режимов (ограничение токов КЗ, токов перегрузки, снижение и исчезновение напряжения, изменение направления тока и др.), а также для оперативной коммутации номинальных токов. Для обеспечения селективной (избирательной) защиты в автоматах предусматривается возможность регулирования уставок по току и времени. Быстродействующие автоматы снижают время срабатывания и ограничивают отключаемый ток сопротивлением возникающей электрической дуги в автомате. Нередко эти факторы определяют принцип устройства и особенности конструкции автоматов.

Основными параметрами автоматов являются: номинальные напряжение и ток, отключающая способность, время отключения.

Отключение автоматических выключателей происходит под действием расцепителей. Различают максимальные, минимальные и независимые расцепители. Для защиты электрооборудования от перегрузок используют максимальные расцепители. В качестве максимальных расцепителей наибольшее применение получили электромагнитные и тепловые. Время – токовая характеристика расцепителя должна быть как можно ближе к характеристике защищаемого объекта. Минимальные расцепители выполняются электромагнитного типа, для большинства автоматов напряжение отключения расцепителя регулируется в пределах 30-70% от номинального напряжения. Независимые расцепители служат для дистанционного отключения автоматов.

Принципиальная схема универсального автомата приведена на рис.14.1. В автоматическом выключателе имеются три основных узла: контактно-дугогасительная система (элементы 10-16), узел привода и передаточного механизма (элементы 5-9), блок управления и защиты (элементы 1-4).

Читайте так же:
Выключатели одноклавишные для скрытой установки номинальное напряжение

Рис.14.1. Устройство автоматического выключателя

Аппарат коммутирует электрическую цепь с током, в результате чего цепь отключается и дуга в аппарате гасится. Для ручного включения автомата поворачивают рукоятку 5 в указанном направлении до момента, когда привод не встанет на защелку (на рисунке не изображена). Главные контакты 15 и дугогасительные контакты 11 будут замкнуты, а отключающая пружина 6 взведена. Кроме ручного в автомате могут быть электромагнитный привод 8 и электродвигательный привод, в котором после отключения автоматически включается электродвигатель небольшой мощности, взводящий включающую пружину (на рисунке не изображены).

При включении первыми замыкаются дугогасительные контакты 11, после них – главные контакты 15. При отключении в начале расходятся главные контакты и ток переходит в дугогасительные контакты. В результате на главных контактах предотвращается образование дуги большой мощности. Дуга гасится в дугогасительном устройстве 12. Гибкая латунная связь 16 необходима для создания цепи тока, когда он переходит в дугогасительные контакты 11.

Детали 13 образуют компенсатор электродинамических сил, который создает дополнительное электродинамическое усилие взаимодействия двух шарнирно связанных деталей с противоположно направленными токами. Это усилие суммируется с усилием контактной пружины 14 и компенсирует электродинамическую силу, возникающую в самих контактах и отталкивающую их друг от друга. Эти факторы, пропорциональные квадрату тока, приобретают особое значение при токах короткого замыкания.

Деталь 9, осуществляющая связь между рукояткой 5 и валом 7 аппарата, является механизмом свободного расцепления, который разрывает связь между рукояткой и валом при автоматическом отключении аппарата от блока управления и защиты или при дистанционном отключении. При включении на существующее КЗ он предотвращает «прыгание» (повторные включения – отключения) аппарата. Если бы не было механизма 9 и существовала бы жесткая связь между рукояткой 5 и валом 7, то при нажатой кнопке аппарата после включения аппарат тут же отключился бы от защиты. Но если сигнал на включение еще не был снят, то аппарат включится еще раз и быстро отключится и т. д., что может привести к аварии аппарата.

Расцепитель 1 с биметаллическим элементом осуществляет защиту от токов перегрузки, электромагнитный расцепитель 2 – от токов КЗ, расцепитель 3 – от снижения напряжения в сетях (минимальный расцепитель), независимый расцепитель 4 – дистанционное отключение. Минимальный расцепитель 3 при номинальном напряжении развивает электромагнитную силу, которая больше силы пружины, и подвижная система расцепителя удержится в нижнем положении. Когда напряжение в сети снизится меньше допустимого, электромагнитная сила станет меньше силы пружины, подвижная деталь переместится вверх, ударит по рычагам 9 и переведет их через мертвую точку. Связь между рукояткой 5 и валом 7 нарушится под действием пружины 6 и автомат отключится.

Отключаемые автоматом токи достигают величины 70-80 кА. Для гашения электрической дуги используются щелевые камеры, дугогасительные решетки или их сочетание.

В отечественной промышленности широкое применение нашли быстродействующие автоматические выключатели серии ВАБ. Они выпускаются на токи от 1500 до 12 000 А с напряжением от 825 до 3300 В. Полное время отключения автомата лежит в пределах от 0,02 до 0,05 с. На рис.14.2 поясняется принцип действия автомата ВАБ. Основная токоведущая шина 5, включенная в цепь главного тока, охвачена магнитопроводом 4. С ней механически связаны якорь 8 электромагнита и вал 7, имеющий возможность поворачиваться вокруг оси О1. Протекающий по шине 5 ток создает магнитный поток, который может замыкаться как через зазоры δ2, так и через зазоры δ1. Левые полюсные наконечники 6 охвачены короткозамкнутыми витками 10. Если ток в шине 5 не изменяется во времени, то в короткозамкнутых витках нет вихревых токов и создаваемое ими реактивное магнитное сопротивление равно нулю. Поток, созданный током шины 5, замыкается в основном через зазоры δ2, т.к. они значительно меньше воздушных зазоров δ1. В результате возникает сила притяжения якоря к полюсам 6, которая передается шине 5 и жестко связанным с нею подвижным контактам К главной цепи. Сила притяжения контактов с увеличением тока возрастает. Это явление наблюдается при номинальных токах.

Рис. 14.2. Принцип действия автомата ВАБ

Когда же в цепи возникает короткое замыкание и ток резко увеличивается, изменяющийся магнитный поток наводит в короткозамкнутых витках большие вихревые токи. Реактивное магнитное сопротивление в этих частях магнитопровода резко возрастает и основная доля магнитного потока от тока в шине 5 замыкается уже через воздушные зазоры δ2. Результирующая электромагнитная сила перемещает якорь 8 и шину 5 вправо. Связанные с нею контакты размыкают цепь главного тока IО. Одновременно поворачивается по часовой стрелке рычаг 7. Установленный на нем валик 9 западает в выступ детали 1. Подвижная система выключателя останется в крайнем правом положении, соответствующем отключенному состоянию автоматического выключателя.

Для включения выключателя необходимо подать напряжение на питающую катушку WВ. Тогда к полюсам притянется якорь 3, а связанный с ним выступ 2 переместится вверх, поднимет рычаг 1 и валик 9 выйдет из зацепления с выступом рычага 1. Под действием силы пружины РП рычаг 7 и подвижная система автомата перейдут в крайнее левое положение и автомат включится. Дистанционное отключение автомата осуществляется подачей напряжения на отключающую катушку WО.

Быстродействующие выключатели ВАТ (выключатели автоматические, токоограничивающие) выпускаются на токи 1250 – 12500 А и постоянное напряжение 460, 660, 1050 В.

Механизм быстродействующего привода выключателя ВАТ-42 имеет электромагнит с удерживающей катушкой, параллельно которой включены конденсаторы, якорем и отключающей пружиной. Во включенном положении якорь притянут к электромагниту, усилие которого превосходит усилие отключающей пружины. Главные контакты в этом положении якоря замкнуты. При разрыве цепи удерживающей катушки возникает колебательный процесс в контуре LC, созданном индуктивностью катушки и емкостью конденсаторов. За счет отрицательной полуволны тока уничтожается остаточная намагниченность электромагнита, что обеспечивает быстродействие выключателя.

Датчиком аварийного тока этих выключателей является дифференциальное реле типа РДШ-3000 (реле дифференциальный шунт), которое при достижении током значения уставки разрывает своими вспомогательными контактами цепь удерживающей катушки выключателя.

Читайте так же:
Выключатель карточный как работает

Принцип действия реле поясняется на рис. 14.3. Токоведущая шина 1 реле разделена на две параллельные ветви, на одну из которых насажены пластины 5 из электротехнической стали. К шине прикреплен магнитопровод реле 2.

Рис. 14.3. Устройство реле РДШ-3000

Реле РДШ чувствительно к крутизне нарастания тока: при быстром его нарастании в момент короткого замыкания уставка реле снижается. Это вызвано тем, что проходящие через магнитопровод 2 токи двух ветвей шины 1 направлены навстречу друг другу. При медленном нарастании тока разность токов определяется соотношением активных сопротивлений двух ветвей шины 1. Небольшая разность токов создает магнитный поток, и при достижении током значения уставки якорь 4 притягивается к магнитопроводу 2, размыкая контакт 3 в цепи удерживающей катушки выключателя.

При коротком замыкании ток в защищаемой цепи возрастает очень быстро и соотношение между токами двух ветвей определяется в основном их индуктивным сопротивлением. А так как на ветвь меньшего сечения насажены стальные пластины 5, то ее индуктивное сопротивление будет велико. Разность токов резко возрастает, и реле сработает раньше, чем ток защищаемой цепи достигнет значения статической уставки.

На выключателях ВАТ-42 установлен дополнительный индукционно-динамический привод (ИДП), обеспечивающий уменьшение собственного времени выключения до 1 – 2 мс. Принцип действия привода ИДП поясняется на рис. 14.4.

Рис. 14.4. Индукционно-динамический привод

В исходном состоянии накопительный конденсатор С1 заряжается от вспомогательного зарядного трансформатора TV1 через однополупериодный выпрямитель с полярностью, показанной на рисунке.

При срабатывании реле РДШ его контакты в цепи постоянного оперативного напряжения размыкаются, и при этом на первичной обмотке импульсного трансформатора TV2 через дифференцирующий конденсатор C2 формируется импульс напряжения, который, трансформируясь во вторичную обмотку, вызывает включение тиристора VT, что, в свою очередь, приводит к разряду конденсатора C1 на катушку 6 индукционно-динамического привода. В результате действия электродинамических сил на медный диск 7 он отталкивается от катушки и через систему рычагов 3 – 5 приводит в движение подвижный контакт выключателя 2. При быстром расхождении подвижного 2 и неподвижного 1 контактов выключателя между ними возникает электрическая дуга и наступает токоограничение аварийного тока.

Bыкпючатели автoматические серии А3700 предназначены для зaщиты элeктрических установок при коротких замыканиях, перегрузках и нeдoпустимых снижениях напряжения, для нечастых (до тpex включений в час) оперативных включений и отключений электрической цепи. Они применяются в цепях постоянного тока с номинальным напряжением до 440 В и в цепях переменного тока частотой 50 или 60 Гц напряжением до 660 В.

по роду тока — для установки в цепях постоянного или переменного тока;

по номинальному току — 160, 250, 400, 630 А;

по числу полюсов — двухполюсные или трехполюсные (габаритные размеры двух- и трехполюсных выключателей одинаковы);

по номинальному напряжению главной цепи — 440 В (постоянного тока), 380 или 660 В (переменного тока);

по частоте переменного тока — 50 или 400 Гц;

по роду защиты и виду максимальных расцепителей тока:

токоограничивающие с электромагнитными и полупроводниковыми pacцепитeлями максимального тока, с электромагнитными и тепловыми расцепителями, с элeктpoмагнитными расцепителями максимального тока;

селективные с полупроводниковыми расцепителями максимального тока;

нетокоограничивающие с элeктpoмагнитными и тепловыми расцепителями, с электромагнитными расцепителями максимального тока;

без расцепителей максимального тока;

по способу монтажа — стационарные или выдвижные;

по способу присоединения внешних проводников главной цепи у стационарных выключателей — с передним присоединением (с передней стороны выключателя), с задним присоединением (с задней стороны выключателя), с комбинированным присоединением (заднее — к выводам неподвижных кoнтактов, переднее — к выводам подвижных контактов);

по наличию дополнительных сборочных единиц — независимого расцепителя, расцепителя нулевого напряжения, электромагнитного привода, вспомогательных контактов, выдвижного устройства.

В условном обозначении выключателей А3700 указывают порядковый номер разработки (37), величину выключателя (1 — для тока 160 А, 2 — для тока 250 А, 3 — для тока 400 А, 4 либо 9 — для тока 6З0 А), исполнение выключателя по числу полюсов, виду установки максимальных расцепителей тока и по максимально-токовой защите.

Для тиристорных электроприводов используются автоматические выключатели токоограничивающие с электромагнитными расцепителями (двухпoлюсныe типов А3711Б, АЗ721Б, А3731Б, А3741Б или тpexпoлюсныe типов A3712Б, A3722Б, А3732Б, A3742Б), токоограничивающие с электромагнитными и тепловыми расцепителями (двухполюсные типов А3715Б, А3725Б, А37З5Б или трехполюсные типов А3716Б, А3726Б, А3736Б), нетокоограничивающие с электромагнитными и тепловыми расцепителями (двухполюсные типа А3795Н или трехполюсные типа А3796Н).

Если далее не требуется конкретное обозначение исполнения выключателя по величине, числу полюсов, виду установки максимальных расцепителей, то указанные выключатели обозначаются А3701Б, А3702Б, А3705Б, АЗ706Б, АЗ790Н.

Для тиристорных электроприводов используются выключатели с независимыми расцепителями, расцепителями нулевого тока, электромагнитным приводом и вспомогательными контактами. Heзaвисимый расцепитель отключает выключатель при подаче на выводы его катушки напряжения постоянногo тока или однофазного переменного тока частотой 50 или 60 Гц. Номинальное напряжение постоянного тока независимого расцепителя 110 В (допустимые колебания на выводах катушки 77-132 В) или 220 В (допустимые колебания 154-264 В); номинальное напряжение переменного тока 440 В (пределы номинального рабочего напряжения 110-440 В, допустимые колебания на выводах катушки 77-528 В).

Полное время отключения выключателя при номинальном токе с момента подачи номинального напряжения на выводы катушки независимого расцепителя не более 0,04 с.

Расцепитель нулевого напряжения рассчитан на номинальные напряжения 127, 220, 230, 240, 300, 380, 400, 415 и 660 В однoфазного переменного тока или 110 и 220 В постoянного тока.

К автоматическим выключателям относятся и устройства защитного отключения (УЗО), расцепитель которых срабатывает при определенном значении тока утечки. Например, для защиты от прикосновения к токоведущим деталям ток утечки УЗО равен 30 мА.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector