Схема автоматического выключателя


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

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

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

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

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

Читайте также статью ⇒ Что такое вводной автоматический выключатель?

Назначение и область применения автоматических выключателей

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

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

Все эти автоматы имеют разные технические характеристики, конструктивные особенности.

Основные виды автоматических выключателей

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

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

По назначению автоматические выключатели можно разделить на следующие виды:

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

По конструктивным особенностям разделяют на три основных вида:

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

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

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

Читайте также статью ⇒ Производители автоматических выключателей

Характеристики и критерии выбора модульного автоматического выключателя

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

  • Максимум отключающей способности измеряется в кА (киллоАмперах) – это величина тока при которой автомат еще сохраняет работоспособность. Минимальное значение этого параметра на промышленных и бытовых сетях от 3кА до 10 кА;
  • Время – токовая характеристика, иногда эту величину называют чувствительность автоматического выключателя к токовым перегрузкам.
Класс чувствительности Номинальный ток расцепления контактов
B 3-5 от In Х 10;
C  5-10 от InХ10;
D  10-50 от InХ10.

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

Рекомендуемые нагрузки для автоматов с различной категорией чувствительности

B для сетей с небольшими токами КЗ (ТЭНы, плиты);
C для участков сети с большими токами, самые востребованные;
D с большими токами пуска (сварка, асинхронные электромоторы, трансформаторы)
  • Номинальный ток участка сети, когда происходит отключение, изготавливаются выключатели со значениями в интервале 0,5 – 125 А для модульных конструкций. Для промышленных вводных автоматических выключателей эта величина может достигать тысячи Ампер.
  • Число полюсов на выключателе может быть от 1 до 4, Ширина корпуса одиночного модуля в зависимости от серии изделия, 18мм, компактный вариант на половину меньше 9мм, расширенный 27мм.

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

Схемы подключения автоматических выключателей

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

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

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

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

Однополюсные автоматы

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

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

Двухполюсные автоматы

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

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

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

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

Читайте также статью ⇒ Как выбрать автоматический выключатель.

Последовательность операций подключения автоматического выключателя

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

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

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

Автоматы с другим количеством полюсов подключаются аналогичным образом.

Часто допускаемые ошибки при подключении автоматов защиты

  • При подключении двух и более полюсных автоматических выключателей на входе и выходе соблюдать соответствие проводников. Нулевой проводник на входе, должен выходить через тот же модуль выключателя. Соответственно фазные провода тоже нельзя путать, для этого надо использовать цветовую маркировку изоляции. Синим проводом, прокладывается линия нейтрали, красным, черным и белым фазы, все цвета на входе и выходе должны соответствовать. Особенно это важно при питании асинхронных двигателей в трехфазных сетях на 380В с использованием трех и четырехполюсных выключателях. Если перепутать фазные провода мотор может вращаться в другую сторону.
  • При расчетах необходимой мощности и номинального тока в сети, выбирается автоматический выключатель со стандартными значениями в большую сторону. Если расчетное значение номинального тока нагрузки 23 А, то автомат надо ставить на 25А. Это исключит частые отключения при кратковременных скачках тока в момент пуска двигателей.

Часто задаваемые вопросы

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

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

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

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

Устройство автоматического выключателя серии ВА47-29

Основное назначение автоматических выключателей – использование их в качестве защитных аппаратов от токов коротких замыканий и токов перегрузок. Преимущественным спросом пользуются модульные автоматические выключатели серии ВА. В данной статье рассмотрим устройство автоматического выключателя серии ВА47-29 фирмы iek.

Благодаря компактному исполнению (унифицированные размеры модулей по ширине), удобству монтажа (крепление на DIN-рейке с помощью специальных защелок) и обслуживания, они широко используются в бытовых и промышленных условиях.

Наиболее часто автоматы применяются в сетях со сравнительно небольшими значениями токов рабочего режима и короткого замыкания. Корпус автомата выполнен из диэлектрического материала, что позволяет устанавливать его в общедоступных местах.

Устройство автоматических выключателей и принципы их работы подобны, различия заключаются, и это важно, в материале комплектующих и качестве сборки. Серьезные производители используют только качественные электротехнические материалы (медь, бронзу, серебро), но встречаются и изделия с комплектующими из материалов с «облегченными» характеристиками.

Простейший способ отличить оригинал от подделки – цена и вес: оригинал не может быть дешевым и легким при наличии комплектующих из меди. Вес фирменных автоматов определяется моделью и не может быть легче 100 – 150 г.

Конструктивно модульный автоматический выключатель выполнен в прямоугольном корпусе, состоящем из двух скрепленных между собой половинок. На лицевой стороне автомата указаны его технические характеристики и расположена рукоятка для ручного управления.

Как устроен автоматический выключатель - основные рабочие органы автомата

Если разобрать корпус (для чего необходимо высверлить соединяющие его половинки заклепки), то можно увидеть устройство автоматического выключателя и получить доступ ко всем его компонентам. Рассмотрим наиболее важные из них, которые обеспечивают нормальное функционирование устройства.

  1. 1. Верхняя клемма для подключения;
  2. 2. Неподвижный силовой контакт;
  3. 3. Подвижный силовой контакт;
  4. 4. Дугогасительная камера;
  5. 5. Гибкий проводник;
  6. 6. Электромагнитный расцепитель (катушка с сердечником);
  7. 7. Ручка для управления;
  8. 8. Тепловой расцепитель (биметаллическая пластина);
  9. 9. Винт для регулировки теплового расцепителя;
  10. 10. Нижняя клемма для подключения;
  11. 11. Отверстие для выхода газов (которые образовываются при горении дуги).

Электромагнитный расцепитель

Функциональное назначение электромагнитного расцепителя - обеспечение практически мгновенного срабатывания автоматического выключателя при возникновении в защищаемой цепи короткого замыкания. В этой ситуации в электрических цепях возникают токи, величина которых в тысячи раз превышают номинальное значение этого параметра.

Время срабатывания автомата определяется по его времятоковым характеристикам (зависимость времени срабатывания автомата от величины тока), которые обозначаются индексами А, В или C (наиболее распространенные).

Тип характеристики обозначен в параметре номинального тока на корпусе автомата, например, С16. Для приведенных характеристик время срабатывания находится в пределах от сотых до тысячных долей секунды.

Конструкция электромагнитного расцепителя представляет собой соленоид с подпружиненным сердечником, который связан с подвижным силовым контактом.

Электрически катушка соленоида включена последовательно в цепочку, состоящую из силовых контактов и теплового расцепителя. При включенном автомате и номинальном значении тока, через катушку соленоида протекает ток, однако, величина магнитного потока мала для втягивания сердечника. Силовые контакты замкнуты и это обеспечивает нормальное функционирование защищаемой установки.

При коротком замыкании резкое увеличение тока в соленоиде приводит к пропорциональному увеличению магнитного потока, способного преодолеть действие пружины и переместить сердечник и связанный с ним подвижный контакт. Перемещение сердечника вызывает размыкание силовых контактов и обесточивание защищаемой линии.

Тепловой расцепитель

Тепловой расцепитель выполняет функцию защиты при небольшом, но действующим в течении относительно длительного промежутка времени, превышении допустимого значения тока.

Тепловой расцепитель – расцепитель замедленного действия, он не реагирует на кратковременные броски тока. Время срабатывания этого вида защиты регламентируется также время-токовыми характеристиками.

Инерционность теплового расцепителя позволяет реализовать функцию защиты сети от перегрузки. Конструктивно тепловой расцепитель представляет консольно закрепленную в корпусе биметаллическую пластину, свободный конец которой через рычаг взаимодействует с механизмом расцепления.

Электрически биметаллическая пластина включена последовательно с катушкой электромагнитного расцепителя. При включенном автомате в последовательной цепочке протекает ток, нагревая биметаллическую пластину. Это приводит к перемещению ее свободного конца в непосредственную близость к рычагу механизма расцепления.

При достижении значений тока, указанных во временно-токовых характеристиках и по истечении определенного времени пластина нагреваясь изгибается, контактирует с рычагом. Последний через механизм расцепления размыкает силовые контакты - сеть оказывается защищенной от перегрузки.

Регулировка тока срабатывания теплового расцепителя с помощью винта 9 производится в процессе сборки. Так как большинство автоматов модульные и их механизмы запаяны в корпусе простому электрику нет возможности произвести такую регулировку.

Силовые контакты и дугогасительная камера

Размыкание силовых контактов при протекании через них тока приводит к возникновению электрической дуги. Мощность дуги обычно пропорциональна току в коммутируемой цепи. Чем мощнее дуга, тем сильнее она разрушает силовые контакты, повреждает пластмассовые детали корпуса.

В устройстве автоматического выключателя дугогасительная камера ограничивает действие электрической дуги в локальном объеме. Она располагается в зоне силовых контактов и выполнена из покрытых медью параллельных пластин.

В камере дуга распадается на мелкие части, попадая на пластины, остывает и прекращает свое существование. Выделяющиеся при горении дуги газы выводятся через отверстия в дне камеры и корпусе автомата.

Устройство автоматического выключателя и конструкция дугогасительной камеры обуславливают подключение питания на верхние неподвижные силовые контакты.

Похожие материалы на сайте:
  • Выбор автоматических выключателей
Понравилась статья - сохрани на стену!

Автоматические выключатели — конструкция и принцип работы

Эта статья продолжает серию публикаций по электрическим аппаратам защиты — автоматическим выключателям, УЗО, дифавтоматам, в которых мы подробно разберем назначение, конструкцию и принцип их работы, а также рассмотрим их основные характеристики и детально  разберем расчет и выбор электрических аппаратов защиты. Завершит этот цикл статей пошаговой алгоритм, в котором кратко, схематично и в логической последовательности будет рассмотрен полный алгоритм расчета и выбора автоматических выключателей и УЗО.

Чтобы не пропустить выход новых материалов по этой теме подписывайтесь на новостную рассылку, форма подписки внизу этой статьи.

Ну а в этой статье мы разберемся, что же такое автоматический выключатель, для чего предназначен, как он устроен и рассмотрим, как он работает.

Автоматический выключатель (или обычно просто «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.

Т.е. автоматический выключатель выполняет три основный функции:

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

2) обеспечивает защиту от токов перегрузки, отключая защищаемую цепь, когда в ней протекает ток, превышающий допустимый (например, при подключении в линию мощного прибора или приборов);

3)  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.

Модульными они называются потому, что их ширина стандартизирована и в зависимости от количества полюсов,  кратна 17.5 мм, более подробно этот вопрос будет рассмотрен в отдельной статье.

Мы с вами, на страницах сайта http://elektrik-sam.info, будем рассматривать именно модульные автоматические выключатели и устройства защитного отключения.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя.

Рассматривая конструкцию УЗО, я говорил, что для исследования от заказчика достались также и автоматические выключатели, конструкцию которых мы сейчас рассмотрим.

Корпус автоматического выключателя изготавливается из диэлектрического материала. На передней панели нанесена торговая марка (брэнд) производителя, каталожный номер. Основные характеристики — номинал (в нашем случае номинальный ток 16 Ампер) и время токовая характеристика (у нашего образца С).

Также на передней поверхности указываются и другие параметры автоматического выключателя, о которых речь пойдет в отдельной статье. 

На задней части имеется специальное крепление для монтажа на DIN-рейку и крепления на ней с помощью специальной защелки.

DIN-рейка —  это металлическая рейка специальной формы, шириной 35 мм, предназначенная для крепления модульных устройств (автоматов, УЗО, различных реле, пускателей, клеммников и т.д.; выпускаются счетчики электроэнергии специально для установки на DIN-рейку). Для монтажа на рейку необходимо завести корпус автомата за верхнюю часть DIN-рейки и нажать на нижнюю часть автомата, чтобы фиксатор защелкнулся. Для снятия с DIN-рейки необходимо поддеть снизу фиксатор защелки и снять автомат.

Встречаются модульные устройства с тугими защелками, в этом случае при установке на DIN-рейку необходимо поддевать снизу защелку фиксатора, заводить автомат на рейку и потом отпускать защелку, либо защелкивать ее принудительно, надавливая на нее отверткой.

Корпус автоматического выключателя состоит из двух половинок, соединенных четырьмя заклепками. Чтобы разобрать корпус, необходимо высверлить заклепки и снять одну из половинок корпуса.

В результате получаем доступ к внутреннему механизму автоматического выключателя.

Итак, в конструкцию автоматического выключателя входят:

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.

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.

Как работает автоматический выключатель?

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.

На рисунке показан автомат во включенном состоянии: рычаг управления поднят вверх, подвижный и неподвижный соединены.

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 и может быть от нескольких секунд до часа. Минимальный ток срабатывания теплового расцепителя составляет 1,13-1,45 от номинального тока автомата (т.е. тепловой расцепитель начинает срабатывать при превышении номинального тока на 13-45%).

Автоматический выключатель — это устройство аналоговое, этим объясняется такой разброс параметров. Существуют технические сложности при его точной настройке. Ток срабатывания теплового расцепителя устанавливается на заводе регулировочным винтом 12. После того, как остынет биметаллическая пластина, автоматический выключатель готов к дальнейшему использованию.

Температура биметаллической пластины зависит от температуры окружающей среды: если автоматический выключатель установлен в помещении с высокой температурой воздуха, то тепловой расцепитель может сработать при меньшем токе, соответственно при низких температурах ток срабатывания теплового расцепителя может быть выше допустимого. Подробно этот вопрос смотрите в статье Почему в жару срабатывает автоматический выключатель?

Тепловой расцепитель срабатывает не сразу, а через какое-то время, давая возможность току перегрузки вернуться к своему нормальному значению. Если же в течение этого времени ток не снижается, тепловой расцепитель срабатывает, защищая цепь потребителей от перегрева, оплавления изоляции и возможного возгорания проводки.

К перегрузке может приводить подключение в линию мощных приборов, превышающих расчетную мощность защищаемой цепи. Например,  при включении в линию очень мощного нагревателя или электроплиты с духовкой (с мощностью, превышающей расчетную мощность линии), или одновременно несколько мощных потребителей (электроплита, кондиционер, стиральная машина, бойлер, электрочайник и т.п.), либо большого количества одновременно включенных приборов.

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, но при значительно больших значениях тока (от 3-х и более значений номинального тока), поэтому электропроводка не успевает нагреться до температуры плавления изоляции.

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.

Автомат не рекомендуется  использовать в качестве обычного выключателя цепи, особенно если его отключать при подключенной мощной нагрузке (т.е. при больших токах в цепи), поскольку это ускорит разрушение и эррозию контактов.

Итак, давайте резюмируем:

— автоматический выключатель позволяет коммутировать цепь (переводя рычаг управления вверх – автомат подключается к цепи; переводя рычаг вниз – автомат отключает питающую линию от цепи нагрузки);

— имеет встроенный тепловой расцепитель, который защищает линию нагрузки от токов перегрузки, он инерционен и срабатывает через некоторое время;

— имеет встроенный электромагнитный расцепитель, защищающий линию нагрузки от больших токов короткого замыкания и срабатывает почти мгновенно;

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

Конструкцию, назначение и принцип действия мы разобрали.

В следующей статье мы рассмотрим основные характеристики автоматического выключателя, которые необходимо знать при его выборе.

Смотрите Конструкция и принцип работы автоматического выключателя в видеоформате:

Полезные статьи по теме:

Автоматические выключатели УЗО дифавтоматы — руководство.

Как выбирать автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы?

Номиналы групповых автоматов превышают номинал вводного?

Почему в жару срабатывает автоматический выключатель?

Менять ли автоматический выключатель, если его «выбивает»?

Конструкция (устройство) УЗО.

Устройство УЗО и принцип действия.

Работа УЗО при обрыве нуля.

Как проверить тип УЗО?

Почему УЗО выбирают на ступень выше?

Схема автоматического выключателя

Автоматический выключатель (автомат) служит для нечастых включений и отключений электрических цепей и защиты электроустановок от перегрузки и коротких замыканий, а также недопустимого снижения напряжения. По сравнению с плавкими предохранителями автоматический выключатель обеспечивает более эффективную защиту, особенно в трёхфазных цепях, так как в случае, например, короткого замыкания производится отключение всех фаз сети. Предохранители в этом случае, как правило, отключают одну или две фазы, что создаёт неполнофазный режим, который также является аварийным.

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

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

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

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

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

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

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

Схема и основные элементы автоматического выключателя представлены на рисунке 3.

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

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

Устройство автоматического выключателя

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

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

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

– тепловой (для защиты от перегрузок),

– комбинированный, имеющий электромагнитный и тепловой элементы,

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

– независимый (для дистанционного управления автоматическим выключателем),

– специальный (для реализации сложных алгоритмов защиты).

Устройство автоматического выключателя

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

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

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

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

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

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

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

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

Статьи и схемы

Полезное для электрика

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели – это устройства, которые предназначаются для защитного отключения цепей постоянного и переменного тока в случаях короткого замыкания, токовой перегрузки, снижения напряжения или его исчезновения. В отличии от плавких предохранителей автоматические выключатели имеют более точный ток отключения, могут многократно использоваться, а также при трехфазном исполнении при срабатывании предохранителя какая – то из фаз (одна либо две) могут остаться под напряжением, что является тоже аварийным режимом работы (особенно при питании трехфазных электродвигателей).

Автоматические выключатели классифицируют по выполняемым функциям, таким как:

  • Автоматы минимального и максимального тока;
  • Автоматы минимального напряжения;
  • Обратной мощности;

Принцип действия автоматического выключателя

Мы рассмотрим принцип действия автоматического выключателя на примере автомата максимального тока. Его схема показана ниже:

Где: 1 – электромагнит, 2 – якорь, 3, 7 – пружины, 4 – ось, по которой движется якорь, 5 – защелка, 6 – рычаг, 8 – силовой контакт.

При протекании номинального тока система работает нормально. Как только ток превысит допустимое значение уставки, последовательно включенный в цепь электромагнит 1, преодолеет усилие сдерживающей пружины 3 и втянет якорь 2, и провернувшись через ось 4 защелка 5 освободит рычаг 6. Тогда отключающая пружина 7 разомкнет силовые контакты 8. Такой автомат включается вручную.

В настоящее время созданы автоматы, которые имеют время отключения от 0,02 – 0,007 с на токи отключения 3000 – 5000 А.

Конструкции автоматических выключателей

Существует довольно много различных конструкций автоматических выключателей как цепей переменного, так и цепей постоянного тока. В последнее время очень широкое распространение получили автоматы малогабаритные, которые предназначаются для защиты от КЗ и токовых перегрузок сетей бытовых и производственных в установках на токи до 50 А и напряжением до 380 В.

Главным защитным средством в таких выключателях являются биметаллические или электромагнитные элементы, срабатывающие с определенной выдержкой времени при нагревании. Автоматы, в которых присутствует электромагнит, обладают довольно большим быстродействием, и этот фактор очень важен при коротких замыканиях.

Ниже показан пробочный автомат на ток 6 А и напряжением не превышающим 250 В:

Где: 1 – электромагнит, 2 –пластина биметаллическая, 3, 4 – кнопки включения и выключения соответственно, 5 – расцепитель.

Биметаллическую пластину, как и электромагнит, включают в цепь последовательно. Если через автоматический выключатель протекает ток выше номинального, пластина начинает нагреваться. При длительном протекании превышающего тока пластина 2 деформируется в следствии нагрева, и воздействует на механизм расцепителя 5. При возникновении в цепи короткого замыкания электромагнит 1, мгновенно втянет сердечник и этим тоже воздействует на расцепитель, который разомкнет цепь. Также данный тип автомата отключается вручную путем нажатия кнопки 4, а включение только ручное путем нажатия кнопки 3. Механизм расцепления выполняется в виде ломающегося рычага или защелки. Принципиальная электрическая схема автомата показана ниже:

Где: 1 – электромагнит, 2 – биметаллическая пластина.

Принцип действия трехфазных автоматических выключателей практически ничем не отличается от однофазных. Трехфазные выключатели снабжаются специальными дугогасительными камерами или катушками, в зависимости от мощности устройств.

Ниже приведено видео подробно описывающее работу автоматического выключателя:

Post navigation

Устройство автоматического выключателя: конструкция, принцип работы

Автоматический выключатель – это защитное устройство, предохраняющее электропроводку потребителя от действия коротких замыканий и перегрузок. Используется он и для нечастых включений или отключений нагрузки.

Автомат пришел на смену предохранителям с плавкими вставками однократного действия. Их защитное действие заключалось в перегорании плавкой вставки после короткого замыкания. После устранения замыкания вставку приходилось менять. Если причина замыкания не была обнаружена, вставка перегорала вновь. В этом – неудобство предохранителей. Второй их недостаток – отсутствие защиты от перегрузок по току.

Автоматические выключатели имеют коммутационный ресурс, но он исчисляется сотнями тысяч включений. Производителями выпускаются автоматы различных видов и назначения, но мы рассмотрим бытовую серию этих изделий. Это – модульные автоматические выключатели. Они имеют компактные размеры, устанавливаются на DIN-рейку и позволяют подключить провода и кабели сечением 16-25 мм 2 .

Устройство автоматического выключателя: модульная конструкция

Слово «модульный » означает, что все элементы электрооборудования собираются из модулей стандартного размера. Ширина одного модуля – около 17 мм. Такую ширину имеет один полюс автоматического выключателя, рубильника, реле и других элементов, из которых собирается электрическая схема распределительного щитка.

Рассмотрим конструкцию одного полюса автоматического выключателя. Для изготовления корпуса используется материал, не поддерживающий горение, с высокой температурой плавления и стойкостью к действию электрической дуги.

Устройство автоматического выключателя: конструкция модульного автоматического выключателя

Внутри корпуса размещены подвижный и неподвижный контакты выключателя. При повороте рычага управления через механизм взвода и расцепления они соединяются и пропускают ток нагрузки. Для подключения проводов служат клеммы. Ток через выключатель идет по цепи:

верхняя клемма — неподвижный контакт – подвижный контакт – гибкий поводок – катушка электромагнитного расцепителя – нагревательный элемент теплового расцепителя – нижняя клемма.

При возникновении короткого замыкания срабатывает катушка электромагнитного расцепителя и штоком выбивает защелку механизма расцепления. Контакты размыкаются под действием пружины. При отключении между ними возникает дуга, и в месте ее возникновения резко повышается давление. Автомат устроен так, что место возникновения дуги связано с окружающим пространством только через канал для отвода газов и дугогасительную камеру. Поэтому дугу между контактами вытягивает в камеру, где она дробится о металлические пластинки и гаснет.

Некоторые производители для лучшего гашения дуги устанавливают два контакта, соединенных последовательно.

При перегрузке ток, проходя по нагревательному элементу. заставляет изгибаться биметаллическую пластину. С выдержкой времени, зависящей от кратности тока перегрузки по отношению к номинальному току автомата, пластина вызывает срабатывание механизма свободного расцепления.

Трехполюсный выключатель получается из трех одинаковых корпусов, собранных вместе. Их рычаги управления объединяются, а между корпусами устанавливаются тяги, расцепляющие механизмы соседних фаз при срабатывании защиты.

Модульные автоматические выключатели выпускаются на номинальный ток от 0,5 до 125 А. При выборе их также учитывается характеристика электромагнитного расцепителя: С или D.

Оцените качество статьи. Нам важно ваше мнение:

Источники: http://electricalschool.info/spravochnik/apparaty/770-ustrojjstvo-avtomaticheskogo.html, http://elenergi.ru/avtomaticheskie-vyklyuchateli.html, http://electric-tolk.ru/ustrojstvo-avtomaticheskogo-vyklyuchatelya/


Смотрите также