Buderus-trade.ru

Теплотехника Будерус
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип работы автоматического выключателя

Принцип работы автоматического выключателя

Нормальный рабочий режим автомата при номинальном или низком токе. Рабочий ток проходит по верхней клемме автомата, через подвесной контакт, по катушке электромагнитного расцепителя, затем проходит тепловой механизм расцепителя и нижнюю клемму автомата. При размерах тока превышающих номинал, срабатывает электромагнитная или тепловая защита.

Принцип работы автомата 03

Разновидности автоматических выключателей

С целью защиты от перегрузки по току в автомате используется тепловой расцепитель как защита от перегрузки, — это биметаллическая узкая полоса пластины собранная из двух типов сплавов, имеющих разные коэффициенты температурного расширения.

Составная биметаллическая пластина нагревается протекающим током и выгибается в сторону металла с маленьким расширением. Когда ток больше номинальной величины, то со временем пластина выгибается настолько, что этого изгиба хватает для реагирования тепловой защиты. Время, при котором среагирует расцепитель, зависит от степени превышения относительно номинального тока.

При значительном увеличении от номинала тока, тепловая защита отключит автомат быстрее, чем при малом превышении от номинала. Второй тип защиты автомата срабатывает на короткое замыкание в нагрузке – это электромагнитный расцепитель. Он состоит из медной катушки с металлическим сердечником. Относительно величины проходящего тока растет и электромагнитное поля катушки, которое намагничивает стальной сердечник.

Демонстрация механизмов автомата

Намагниченный сердечник притягивается, преодолевая усилие удерживающей его пружины, толкает механизм электромагнитной защиты и разрывает контакты. Номинального тока и тока немного выше не хватает для намагниченности сердечника, чтобы сработал механизм расцепителя. А ток короткого замыкания создает намагниченность сердечника достаточную для отключения автомата за сотые доли секунды или даже меньше.

Защита автомата при разных перегрузках

Механизм теплового расцепителя не сработает при небольшом и недолгом токе выше номинального. При большой продолжительности тока больше номинального сработает тепловой расцепитель. Время, отключения автомата тепловой защитой, может доходить до часу.

Принцип работы автомата 01

Механизмы автоматического выключателя

Временная задержка позволяет не отключать автоматы при значительных пусковых токах двигателя и кратковременных бросках тока. Время токовая характеристика тепловых расцепителей зависит также от окружающей температуры. При повышенных температурах тепловая защита отработает быстрее, чем на холоде.

Вызвать перегрузку можно включением нескольких бытовых приборов — это чайник, стиральная машина, кондиционер, электроплита. При перегрузке автомат отключается, но сразу включить его невозможно, нужно ждать, чтобы остыла биметаллическая пластина.

Работа автомата при коротком замыкании

Большие токи короткого замыкания могут оплавить электропроводку или сжечь изоляцию. Чтобы сохранить электропроводку, используют электромагнитный расцепитель. При коротких замыканиях механика электромагнитного расцепителя срабатывает мгновенно, защищая электропроводку, и она не успевает нагреться.

Однако во время размыкания контактов появляется электрическая дуга с огромной температурой. Для защиты от обгорания контактов, разрушения корпуса предназначена дугогасительная камера. Конструктивно камера состоит из элемента с набором медных тонких пластин с небольшим зазором.

Принцип работы автоматов 04

Электромагнитная и тепловая защита автоматического выключателя

Электрическая дуга касаясь набора пластин через медный провод соединенного с контактом, рассыпается на части, остывает и исчезает. При коротком замыкании образуются газы, которые выходят через отверстия в камере. Для повторного включения автомата, нужно устранить причину короткого замыкания, или автомат опять выбъет.

Виновника короткого замыкания можно определить последовательным выключением бытовых электроприборов. Но если после отключения всех приборов короткое замыкание не исчезает, то большая вероятность его происхождения в электропроводке. Состояние короткого замыкания могут вызвать электроосветительные приборы, которые также необходимо отключать.

Устройство и принцип работы дифавтомата

Дифавтомат, или автоматический выключатель дифференциального тока (АВДТ) – это устройство, которое объединяет в себе функции автоматического выключателя и УЗО: один этот прибор защищает от короткого замыкания, перегрузок сети и утечек тока. Одновременно АВДТ обеспечивает и защиту человека от поражения электрическим током, т. к. утечки возникают вследствие повреждения изоляции проводов бытовой техники и оборудования, и пользователь такого электроприбора может пострадать, прикоснувшись к его корпусу.

Читайте так же:
Физика решение задач по теме тепловое действие тока

Устройство и принцип действия

Внутри диэлектрического корпуса дифавтомата расположены отдельно друг от друга модули автоматического выключателя (АВ) и устройства защитного отключения (УЗО). Блок АВ состоит из теплового и электромагнитного расцепителей. Принцип его работы состоит в том, что при протекании тока больше номинального (вследствие перегрузок) биметаллическая пластина теплового расцепителя нагревается и приводит в действие механизм взвода и расцепления. В результате силовые контакты размыкаются. Электромагнитный расцепитель работает как реле тока. Он состоит из катушки и сердечника. Когда через катушку протекает ток короткого замыкания, сердечник втягивается и приводит в действие механизм взвода и расцепления, после чего силовые контакты размыкаются. Блок УЗО имеет в своем составе дифференциальный трансформатор, который измеряет ток утечки, а также механизм расцепления, срабатывающий при появлении такой утечки.

Основные технические характеристики

При выборе подходящего дифавтомата, обращают внимание на следующие его параметры:

  • рабочее напряжение (для однофазной или трехфазной сети);
  • номинальный ток In (при котором АВДТ способен работать длительное время). Он может составлять 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 и 63 А;
  • время-токовая характеристика B, C или D;
  • номинальный отключающий дифференциальный ток. Значение этого параметра составляет 10, 30, 100, 300 или 500 мА;
  • тип (класс) модуля дифференциальной защиты. AC – реагирующая на синусоидальный переменный ток утечки, A – на синусоидальный переменный и пульсирующий постоянный токи, и другие модификации;
  • тип встроенного модуля дифференциальной защиты. По своей конструкции он может быть электромеханическим или электронным;
  • номинальная отключающая способность при к/з – 3000, 4500, 6000, 10 000 А;
  • класс токоограничения – 1, 2, 3;
  • диапазон рабочих температур.

Исполнение

Дифавтомат может иметь электромеханический или электронный блок УЗО. Для работы электромеханического устройства не требуется дополнительное питание. Энергия для срабатывания УЗО берется от источника тока утечки. Наличие в составе такого модуля достаточно громоздкого дифференциального трансформатора делает сам дифавтомат менее компактным. Электронные модули, помимо датчика тока утечки и отключающей катушки, содержат электронную схему с усилителем сигнала. Слабый сигнал, поступающий от датчика, усиливается до значения, достаточного для работы катушки расцепителя. Такие АВДТ более компактны, но при обрывах нуля питающей линии теряют работоспособность: напряжение питания электроники пропадает, что не дает возможности отключить устройство. Поэтому приборы такого типа применяют в комплекте с реле напряжения.

Схемы подключения

С одним дифавтоматом. В этом случае используется единственный АВДТ, который устанавливается после счетчика электроэнергии. К выходу дифавтомата будут подключены все имеющиеся ветки потребителей. Схема с одним дифференциальным автоматом хорошо подходит для помещений с небольшим количеством электроприборов, например для дачи с несколькими розетками и освещением. От пользователя не потребуется больших затрат, но если АВДТ сработает, он обесточит все помещение до выяснения причин и устранения неисправности. Максимальная токовая нагрузка защитного устройства должна соотноситься с мощностью одновременно подключенной техники и характеристиками счетчика электроэнергии. Дифавтомат должен срабатывать раньше, чем предохранители на приборе учета. Преимущества такой схемы – в ее простоте, компактности и небольших расходах на реализацию. В то же время на выяснение причин отключения прибором электроэнергии уходит много времени, т. к. нужно проверить все электрооборудование.

Читайте так же:
Тепловая мощность в цепи переменного тока

Двухуровневая система. Более надежной и удобной в обслуживании является двухуровневая система дифавтоматов. При сборке такой схемы на первом уровне (сразу после счетчика) монтируется АВДТ, через который проходит вся нагрузка. К этому устройству подключаются дифавтоматы всех имеющихся групп потребителей. АВДТ второго уровня, как правило, имеют меньшую уставку по току утечки. При необходимости, в отдельные контуры выделяют наиболее мощное оборудование в доме или квартире – стиральную машину, электрифицированную душевую кабину, джакузи. Главные плюсы двухуровневой схемы – надежность и безопасность. Дифавтомат первого уровня, по сути, дублирует работу защитных устройств, расположенных ниже по схеме. Выявить неисправность в этом случае гораздо проще, и на время проведения ремонтных работ можно отключить от электричества только одну комнату.

Без заземления. Порядок выполнения присоединений в такой схеме не отличается от двухуровневой системы. Разница в том, что нет заземляющей жилы, которая должна подходить к каждой точке, обеспечивая съем тока с корпуса прибора при нарушении его изоляции. В домах старой советской постройки такая жила часто не предусматривалась проектом. Отсутствие заземляющего контура увеличивает риск поражения человека электрическим током при контакте с техникой и оборудованием, которые оказались под напряжением. Замещая провод заземления функционально, дифавтомат разрывает электрическую цепь, но уже в момент прикосновения человека к корпусу электроприбора, пребывающего под напряжением. Одновременно с защитой от коротких замыканий и перегрузок сети АВДТ в схеме без заземления защищает и от токов утечки, хотя и менее эффективно, чем при наличии заземляющего контура.

В трехфазной сети. Если в здании или помещении используется оборудование, работающее от сети напряжением 380 В, в цепи электроснабжения применяют трехфазные дифавтоматы. Схема подключения этих устройств не отличатся от схем, работающих в сети 220 В, разница состоит только в устройстве дифавтоматов. В конструкции трехфазного АВДТ – четыре входных клеммы и столько же выходных, от которых идут провода к потребителям. В помещениях без заземления трехфазные дифавтоматы также обеспечивают защиту от к/з, перегрузок и поражения электротоком. Но, как и в сетях 220 В, при возникновении токов утечки отключение происходит после касания корпуса оборудования человеком.

Особенности монтажа селективных дифавтоматов

Важным условием создания удобной для эксплуатации и безопасной сети электроснабжения объекта является соблюдение принципа селективности используемых при этом защитных устройств, в том числе дифференциальных автоматов. Под селективностью понимают согласованность защитных аппаратов по определенным параметрам. Такая корреляция обеспечивает гарантированное срабатывание защиты на определенном участке при возникновении перегрузки, к/з или тока утечки, в то время как остальное электрооборудование продолжает работать в штатном режиме. Селективные дифавтоматы имеют в маркировке букву S. Они отличаются от обычных устройств увеличенным временем срабатывания при обнаружении тока утечки. Эти модели применяются в качестве главных приборов в двухуровневых системах, обеспечивая срабатывание устройств второго уровня без отключения всей сети. Еще один способ добиться селективности – использование общего дифавтомата с уставкой 100 мА и АВДТ второго уровня с уставками 10 и 30 мА.

Если у вас возникли вопросы, связанные с выбором и подключением дифавтоматов на вашем объекте, вы можете обратиться к специалистам нашей компании по телефону или с помощью онлайн-чата.

Читайте так же:
Условный тепловой ток в закрытом корпусе

Принцип действия автоматического выключателя нагрузки в бытовой электросети

Большинство людей знают, что установка автоматических выключателей в щитке дома или квартиры является обязательным, но не все понимают – почему. Чтобы несколько прояснить ситуацию, необходимо разобраться в их устройстве, принципе действия, больше узнать об их разновидностях, тонкостях установки и использования. Это поможет избежать неприятных казусов в процессе эксплуатации электросети, сделать ее более безопасной и комфортной.

Электрооборудование и материалы

Общее устройство автомата защитного отключения

image

Рассмотрим устройство автомата защитного отключения, который состоит из следующих компонентов:

  • Пластиковый корпус – для модульных автоматов актуально использование корпусов, состоящих из двух половин, смонтированных на клепках. Корпус предотвращает контакт с нагруженными металлическими элементами, исключая вероятность поражений электрическим током
  • Механизм свободного расцепления – наружная его часть – это переключатель, которым вы определяете состояние устройства (включено/выключено)
  • Элемент крепления на рейку DIN
  • Контактные зажимы – подведение фазы и питающей ветки
  • Тепловой расцепитель – представляет собой биметаллическую пластину, которая при изменении температуры на ветке расширяется, меняя свое положение, и расцепляя контакт. Так срабатывает автомат в случае подключения электроприбора с высоким энергопотреблением, в результате чего сила тока увеличивается чрезмерно, превышая допустимую нагрузку
  • Электромагнитный расцепитель – в отличие от теплового расцепителя, он реагирует на изменения электромагнитного поля, и срабатывает за доли секунды во время коротких замыканий
  • Гаситель дуги – отводит и гасит возникающую при расцеплении электродугу, а газы при этом отводятся по специальному каналу

Ниже вы видите фото автомата защитного отключения в разобранном виде.
image
На нем отлично видны все описанные выше компоненты. Ниже на картинке схематично показана катушка электромагнитного отключения с подвижным сердечником.
image
При изменении показателей электромагнитного поля магнитный сердечник приходит в движение, размыкая сеть.

Как это работает?

Отчасти мы уже разобрались в принципе действия автоматического выключателя, но откуда берутся эти силы и их предельные значения? Основной показатель, который играет ключевую роль, это сила тока, так как напряжение в сети, преимущественно, стабильно. Когда мы подключаем к сети мощный электроприбор – в основном это устройства прямого нагрева, такие как котлы, электрокамины, чайники, плиты и т.п., он дает повышенную нагрузку. При этом растет сила тока. Если проводник, а, соответственно, и автомат, который контролирует питание на нем, рассчитан на одну силу тока, то при превышении этого показателя автомат сработает и отключит нагрузку, чтобы избежать перегрева проводов.

Если попытаться при этом заблокировать автомат во включенном положении или если его вовсе не будет на этой ветке питания, то произойдет перегрев провода, что уже само по себе пагубно скажется на его состоянии, а также возникнет риск оплавления проводки и короткого замыкания с последующим возгоранием, которое может перерасти в пожар.

Чтобы избежать всех этих негативных последствий, каждая питающая ветка на группу розеток, осветительных приборов, а также на каждый силовой прибор должна оснащаться отдельным автоматом защитного отключения, а в идеале – дифференциальным автоматом, который также срабатывает в случаях утечек тока.

Автоматический выключатель: назначение, устройство, применение

Однофазный автоматический выключатель

При нарушении правил безопасного использования электрического тока могут наступить очень серьёзные последствия. Возникновение пожара в результате короткого замыкания может привести не только к материальным потерям, но и человеческим жертвам. Чтобы максимально обезопасить объект, в котором имеются проводники под высоким напряжением, применяется автоматический выключатель. Такой автомат защиты или дифференциальный автомат должен быть установлен в любом жилом доме, а также на производственных объектах.

Читайте так же:
Автоматические выключатели с тепловым расцепителем каталог

Устройство автоматического выключателя

Вне зависимости от типа и мощности автоматического выключателя, такие изделия будут состоять из следующих элементов:

Корпус

Корпус дифавтомата изготавливается из прочного пластика, который устойчив к высокой температуре. Также внешняя оболочка этого изделия не должна проводить электрический ток, даже в небольшом количестве.

Электромагнитный расцепитель

Этот элемент выключателя представляет собой электромагнит, обмотка которого выполнена из медной проволоки большого диаметра. Электромагнит имеет также подвижную часть, которая соединена с механическим выключателем. Принцип работы автомата оснащённого катушкой заключается в том, что при возникновении в сети большой силы тока, магнитное поле катушки возрастает многократно, в результате чего перемещается её подвижная часть. Толкатель нажимает на механические контакты и разъединяет их.

Тепловой расцепитель

Этот механизм выключения также соединяется с основным механическим выключателем тока, но принцип действия его отличается от электромагнитного расцепителя. Разъединение контактов осуществляется в результате нагрева биметаллической пластины в результате возникновения силы тока, которая незначительно превышает максимально возможные параметры этого значения.
Выше были перечислены основные элементы такого типа выключателей, но если разобрать изделие, то можно обнаружить несколько деталей, которые также необходимы для функционирования автоматического выключателя. Среди второстепенных, но не менее важных составляющих механизма дифавтомата можно назвать следующие:

  • Гибкий проводник.
  • Рычаг управления.
  • Контакты крепления проводов.
  • Дугогасительная камера.
  • Подвижный силовой контакт.
  • Неподвижный силовой контакт.

Устройство автоматического выключателя

Автомат защиты только в том случае будет служить длительное время без каких-либо нареканий, если все его элементы были изготовлены из качественных материалов. Также очень важно качество сборки, ведь даже небольшие отклонения от заданных параметров, могут стать причиной выхода устройства из строя. Чтобы максимально обезопасить себя от приобретения некачественной продукции, следует отдавать предпочтение изделиям известных производителей электротехнической продукции.

Устройство автоматического выключателя видео:

Принцип работы автоматического выключателя

Для того чтобы электрический ток прошёл свободно через выключатель достаточно поднять рычаг управления вверх. В этом случае неподвижный и подвижный контакты соединятся и ток через катушку, биметаллическую пластину и гибкий проводник поступит к потребителям.
При возникновении короткого замыкания в катушке, принцип работы выключателя заключается в том, что мгновенно образуется магнитное поле, которое выталкивает рычаг, который размыкает рабочие контакты. Точно так же срабатывает защита, когда возникает перенапряжение в сети. При повышении напряжения выше номинала, ток в цепи увеличивается, что и приводит к срабатыванию автоматического выключателя.
Совершенно иначе работает биметаллическая пластина, которая включена в цепь выключателя последовательно с катушкой. Ток в сети, на которую не рассчитан выключатель, срабатывает в результате изгибания тонкого биметалла. Такой элемент соединён с рычагом катушки, поэтому при возникновении достаточного усилия, контакты автоматического предохранителя также мгновенно размыкаются. Защита перенапряжения осуществляется в тот момент, когда в электрической сети появилось повышенное напряжение или были включены потребители, суммарная мощность которых превышает разрешённое потребление тока на данном участке. Такой автомат защиты сети срабатывает не сразу, а спустя некоторое время. Диапазон момента включения теплового расширителя довольно велик. В зависимости от нагрузки прибор может отключиться через несколько секунд, но при незначительном превышении тока безостановочная работа электроприборов может продолжаться до 1 часа.

Принцип работы автоматического выключателя видео смотрите ниже:

Виды автоматических выключателей

Автоматический выключатель определённой модели устанавливается в зависимости от характеристик электрического тока в сети, в которой он установлен. Наиболее часто такие изделия разделяются на следующие виды:

  • Универсальные.
  • Постоянного тока.
  • Переменного тока.
Читайте так же:
Тепловое реле защищает от токов короткого замыкания

Устройствами, работа которых предполагается только в сети переменного тока оснащаются объекты, подключаемые к бытовой сети 220 В. Автоматический выключатель может применятся и как автомат защиты электрического двигателя. Универсальные устройства могут без каких-либо ограничений использоваться для установки, как в постоянной, так и переменной электрических сетях.

Устройство защиты от токовых нагрузок может быть рассчитано на работу при различных показателях напряжения. Наиболее часто такие устройства разделяются на выключатели 220 и 380 Вольт.

Не менее важным параметром таких устройств является время срабатывания. Этот параметр автоматического выключателя называется селективностью. Различают автоматы быстродействующие, нормальные, а также селективные устройства. Такие приборы могут работать с задержкой времени срабатывания или без неё.

Типы автоматических выключателей

Автомат защиты электрической сети может быть различного типа отключения. Для установки как в сетях с переменным напряжением, так и для защиты электродвигателя применяются следующие разновидности таких устройств:
1. Тип «А».

Автоматический выключатель типа А
Такие устройства идеально подходят для установки в электрической сети большой протяжённости. Мгновенное размыкание контактов в выключателях этого типа происходит при двукратном превышении номинального тока.
2. Тип «В».

Автоматический выключатель типа B

Используются, в основном, для установки в цепях, питающих приборы освещения. Срабатывают при 3-х кратном превышении тока.
3. Тип «С».

Автоматический выключатель типа C

Автоматический выключатель этого типа, как правило, устанавливаются в электрических сетях с относительно небольшим электропотреблением. Такое устройство может быть особенно эффективно использовано, как автомат защиты электрического двигателя или трансформатора.
4. Тип «D».

Дипавтомат

Применяются как автомат защиты двигателя высокой мощности. Выключатель этого типа отлично справляется с индуктивной нагрузкой, возникающей в момент, когда мотор, двигатель или иное устройство, оснащённое катушкой, включается в электрическую сеть. Срабатывание выключателя происходит при десятикратном превышении номинального тока.
Некоторые производители автоматических выключателей занимаются выпуском устройств «К» и «Z» типов. Такие изделия часто не совпадают между собой по многим характеристикам, поэтому основные параметры выключателей таких моделей, необходимо уточнять при покупке.

Где применяются дифавтоматы

Область применения выключателя электрического автоматического, электрический ток которого ограничен определёнными пределами, очень широка. Для электрических сетей, сеть которых опутала практически весь земной шар, такое решение предохранения от коротких замыканий является наиболее дешёвым. Практически в каждом жилом доме дифференциальный автомат устанавливается перед прибором учёта потребления электрического тока.

Применение автоматов

Автомат защиты сети в цепи электрического двигателя позволяет не только предотвратить оплавление элементов при возникновении короткого замыкания, но и предохранить дорогостоящий агрегат от чрезмерных нагрузок.
Защита перенапряжения в портативных генераторах тока также позволяет предотвратить оплавление обмотки такого устройства при коротких замыканиях и при подключении потребителей, мощность которых слишком велика.

Заключение

Автомат защиты электрической сети в отличие от устаревших плавких предохранителей позволяет мгновенно восстановить движение электрического тока по проводнику, после устранения причины срабатывания механизма. Также основное достоинство работы таких устройств заключается в надёжности и высокой чувствительности основных рабочих элементов. При необходимости в электрическую сеть могут быть установлены несколько дифавтоматов. Защита, когда возникает перенапряжение, состоящая из 2 и более устройств позволяет отключить только небольшой участок электрической проводки, где произошло превышение максимального значения электрических параметров.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector