Независимый расцепитель автоматического выключателя — что это такое и для чего он нужен?

Независимый расцепитель является дополнением защитного устройства для электросети. Он механически связан с автоматическим выключателем. Независимый расцепитель выполняет функцию разрыва цепи при обнаружении факторов, способных привести к повреждению линии и включенных в нее приборов. К таковым относятся возрастание силы тока выше предела, который может выдержать кабель, пробой электрического тока на землю или корпус включенного в цепь прибора, а также короткое замыкание. Этот материал поможет вам разобраться, что такое расцепители автоматических выключателей, какие бывают типы этого устройства и каков принцип действия каждого из них. Кроме того, мы расскажем, как проверять работоспособность этих элементов.

Автоматический защитный выключатель с независимым расцепителем

Независимый расцепитель, как было сказано, представляет собой добавочный элемент устройства защиты цепи. Он позволяет отключить АВ на расстоянии при поступлении напряжения на его катушку. Чтобы вернуть его в исходное состояние, следует нажать на устройстве кнопку с надписью «Возврат».

Расцепители автоматических выключателей этого типа могут использоваться в однофазных и трехфазных сетях.

Независимый расцепитель наиболее часто используется в электроцепях и автоматических щитах крупных объектов. Управление энергоснабжением в этих случаях, как правило, производится с пульта оператора.

Пример срабатывания независимого расцепителя на видео:

Из-за чего срабатывает расцепляющий элемент независимого типа?

Независимый расцепитель может срабатывать по различным причинам. Мы перечислим наиболее распространенные из них:

• Чрезмерное снижение или, напротив, возрастание напряжения.
• Изменение заданных параметров или состояния электротока.
• Нарушение функции автоматических выключателей, сбой в работе по неизвестной причине.

Кроме независимых расцепляющих устройств, существуют аналогичные элементы, входящие в состав защитных автоматов. Встроенные расцепители автоматических выключателей подразделяются на тепловые и электромагнитные. Эти устройства также помогают защитить линию от чрезмерных нагрузок и короткого замыкания. Рассмотрим их более подробно.

Тепловой расцепитель автоматического защитного выключателя

Основным элементом этого устройства является биметаллическая пластина. При ее изготовлении используется два металла с различными коэффициентами теплового расширения.

Будучи спрессованными вместе, они при нагревании расширяются в разной степени, что приводит к искривлению пластины. Если ток не нормализуется в течение длительного времени, то по достижении определенной температуры пластина касается контактов АВ, прерывая цепь и обесточивая проводку.

Основной причиной чрезмерного нагрева биметаллической пластины, из-за которого срабатывает тепловой расцепитель, является слишком высокая нагрузка на определенном участке линии, защищенном автоматом.

Например, сечение выходного кабеля АВ, идущего в помещение, составляет 1 кв. мм. Можно подсчитать, что он способен выдерживать подключение приборов суммарной мощностью до 3,5 кВт, при этом сила проходящего в линии тока не должна превышать 16А. Таким образом, в эту группу можно спокойно подключить телевизор и несколько осветительных приборов.

Если хозяин дома решит включить в розетки этой комнаты дополнительно стиральную машину, электрокамин и пылесос, то общая мощность станет намного выше той, что способен выдержать кабель. В результате возрастет сила тока, проходящего по линии, и проводник станет нагреваться.

Перегрев кабеля может привести к тому, что изоляционный слой расплавится и загорится.

Чтобы этого не произошло, в действие вступает тепловой расцепитель. Его биметаллическая пластина нагревается вместе с металлом провода, и через некоторое время, изогнувшись, отключает питание группы. Когда она остынет, защитное устройство можно снова включить вручную, предварительно вытащив из розетки шнуры питания приборов, которые привели к перегрузке. Если этого не сделать, через некоторое время автомат вырубит снова.

Пример использования расцепителя в противопожарной защите на видео:

Важно, чтобы номинал АВ соответствовал сечению кабеля. Если он будет меньше нужного, то срабатывание будет происходить даже при нормальной нагрузке, а если больше, то тепловой расцепитель не отреагирует на опасное превышение тока, и в итоге проводка сгорит.

В целях защиты электромоторов от длительных перегрузок и обрыва фаз на эти агрегаты могут также устанавливаться тепловые реле расцепления. Они представляют собой несколько биметаллических пластин, каждая из которых отвечает за отдельную фазу силового агрегата.

Автоматический выключатель защиты сети с электромагнитным расцепителем

Разобравшись, как работает автомат с тепловым расцепителем, перейдем к следующему вопросу. Защитное устройство, разбор действия которого мы провели только что, срабатывает не сразу (на это требуется не менее секунды), поэтому оно не в состоянии эффективно защитить цепь от сверхтоков короткого замыкания. Для решения этой задачи в АВ дополнительно устанавливается электромагнитный расцепитель.

Расцепители автоматических выключателей электромагнитного типа включают в себя катушку индуктивности (соленоид), а также сердечник. Когда цепь работает в обычном режиме, поток электронов, проходя сквозь соленоид, формирует слабое магнитное поле, неспособное оказывать влияние на функцию сети. При возникновении короткого замыкания происходит мгновенное увеличение силы тока в десятки раз, и пропорционально ей возрастает мощность магнитного поля. Под его влиянием ферромагнитный сердечник мгновенно сдвигается в сторону, оказывая воздействие на механизм отключения.

Поскольку процесс усиления магнитного поля при коротком замыкании происходит за доли секунды, электромагнитный расцепитель под его воздействием срабатывает моментально, отключая питание сети. Это позволяет избежать серьезных последствий, связанных со сверхтоками КЗ.

Проверка работоспособности расцепителей

Довольно часто электрики-любители интересуются, можно ли самостоятельно проверить исправность расцепителей автоматических выключателей. Следует сказать, что своими силами проводить такое тестирование нельзя, и если им занимается начинающий монтажник, то работу должен контролировать опытный специалист. Приводим пошаговую инструкцию по выполнению этой процедуры:

• В первую очередь поверхность коробки следует осмотреть визуально, чтобы удостовериться в целостности корпусной части.
• Затем нужно несколько раз пощелкать рычажком выключателя. Он должен легко устанавливаться ка во включенное, так и в выключенное положение.
• После этого производится прогрузка устройства. Так называется проверка качества работы оборудования в неблагоприятных условиях. Этот этап предусматривает наличие специализированной аппаратуры, и при его выполнении должен обязательно присутствовать квалифицированный электрик. Во время тестирования фиксируется время, которое проходит с момента начала возрастания силы тока до отключения расцепителя.

• Наконец, аналогичное испытание производится на устройстве, с которого снят корпус.
• В ходе проверки на срабатывание теплового расцепителя фиксируется время, требующееся для отключения устройства под воздействием электротока повышенной силы.

Проверка исправности защитных устройств в соответствии с требованиями ПУЭ выполняется только в спецодежде. Как было сказано выше, эту процедуру должен контролировать опытный специалист.

На видео процесс установки независимого расцепителя в автоматический выключатель:

Заключение

В этой статье мы разобрались с темой расцепляющих устройств, рассказали о том, что собой представляют и как работают независимые, а также встроенные в автоматический выключатель расцепители. Теперь вы знаете, по какому принципу работают различные типы этого оборудования, и какую функцию выполняет каждый из них.

yaelectrik.ru

Автоматические выключатели

Содержание

Введение

1. Автоматические выключатели

2. Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями

3. Автоматические выключатели с комбинированным расцепителем

Список литературы

Введение

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.

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 электродвигателя зависит от нагрузки на его валу и колебания напряжения сети. Она увеличивается при обрыве провода в процессе работы трехфазного электродвигателя. Во время холостого хода двигателя 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.

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 расцепителями (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.

Список литературы

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.

studfiles.net

Тепловая защита автоматического выключателя — Всё о электрике в доме

Главная » Электрооборудование » Защитное » Автоматы » Характеристика срабатывания автоматического выключателя — принцип работы в различных ситуациях

Характеристика срабатывания автоматического выключателя — принцип работы в различных ситуациях

В электропроводке квартиры или дома обязательно имеется элемент, который называется автоматическим выключателем, или, чаще, автоматом.

Такой прибор предназначен для автоматической защиты электрической сети от неприятностей, которые могут возникнуть при перегрузке или коротком замыкании. Кроме того, с его помощью можно вручную включать и выключать электрическую цепь.

Особенности внутреннего устройства автоматического выключателя

Существует много различных конструкций автоматов, которые предназначены для защиты электросетей как индивидуальных квартир или домов, так и промышленных предприятий или торговых залов.

Автоматические выключатели определяются номинальным током и группой. В зависимости от этих характеристик автоматы защиты делятся на 3 группы – В, С и D. В бытовых электросетях обычно используются устройства типа С, в которых ток мгновенного выключения лежит в пределах от 5 до 10 значений номинального тока. Далее будут рассмотрены автоматы типа С модульного вида.

В состав автомата защиты от короткого замыкания входят и перегрузки электросети следующие блоки:

• корпус;
• механизм управления;
• устройство коммутации;
• расцепители;
• дугогасительная камера.

Корпус устройства представляет собой пластмассовую коробку, размеры которой стандартизированы. На передней стороне имеется рычаг для включения и выключения автомата, сзади имеется защелка для крепления на DIN-планке, а сверху и снизу – клеммы для подключения проводов.

Одной из отличительных характеристик электрического автомата есть механизм управления, который предназначен для ручного включения и выключения. Он состоит из рукоятки или кнопок.

Устройство коммутации – это набор силовых и вспомогательных контактов. Эти контакты могут быть подвижными или неподвижными.

Расцепители — устройства, предназначенные для размыкания электроцепи в случае, если ток в цепи превышает заданные значения. В автомате имеются электромагнитный и тепловой расцепители. Электромагнитный — это катушка индуктивности с металлическим сердечником, связанным системой рычагов с подвижным силовым контактом автомата. В тепловом — используется биметаллическая пластина, которая под действием протекающего по ней тока изгибается и через рычаги воздействует на подвижной контакт автомата.

Перед эксплуатацией устройства необходимо сделать проверку действия расцепителей автоматических выключателей.

Для ослабления воздействия дуги, которая возникает при размыкании силовых контактов, в автомате предусмотрена специальная камера, состоящая из металлических пластин. Электрическая дуга, попадающая в эту камеру, разбивается пластинами на несколько частей и гасится.

Принцип работы автомата при перегрузке

При включении в цепь питания слишком большого числа потребителей электроэнергии в цепи может появиться ток, величина которого может превышать максимальную для данной электросети величину. На практике это может возникнуть, например, когда в квартире включаются стиральная машина, утюг, чайник, бойлер, микроволновка и другие мощные потребители электроэнергии.

В случае, когда фактический ток цепи превышает номинальный у автомата, в последнем срабатывает тепловой расцепитель.

Состоящая из двух слоев металлов биметаллическая пластина при прохождении через нее тока нагревается. Под действием тепла эта пластина изгибается, воздействует на подвижный контакт автомата и размыкает цепь.

Перед тем, как выбрать выключатель автоматический. необходимо определиться с нагрузкой и типом проводки, для которой устанавливается защита. В результате этого обозначается требуемая полюсность автомата.

Правильную установку автоматического выключателя нужно делать согласно соответствующих схем подключения. О нюансах этого процесса можно прочитать тут.

Величина тока срабатывания теплового расцеплителя обычно больше номинального тока автоматического выключателя на 13-45%. Эта величина может меняться с помощью регулировочного винта при заводской регулировке в довольно широких пределах. Временная задержка выключения автомата при перегрузке необходима для того, чтобы не было лишних отключений при непродолжительном увеличении тока, что, например, бывает при пуске электродвигателя .

Действие устройства при коротком замыкании цепи

При появлении в цепи короткого замыкания происходит быстрое и резкое увеличение тока во всей сети, в том числе — в катушке электромагнитного расцепителя. Под действием резко возросшего электромагнитного поля происходит втягивание сердечника внутрь катушки. Находящийся на сердечнике рычаг воздействует на подвижный силовой контакт, отключает его от неподвижного контакта и размыкает электрическую цепь.

Воздействие токов короткого замыкания может пагубно сказаться на состоянии подключенных приборов, проводки и даже вызвать пожар. Для уменьшения воздействия таких токов время срабатывания расцепителя должно быть минимальным. Современные автоматы при воздействии токов короткого замыкания срабатывают за время не более 0,02 секунды.

Повторное включение автомата — что необходимо сделать?

При срабатывании автомата из-за перегрузки повторное включение цепи возможно только после остывания биметаллической пластины. В этом случае перед тем, как повторно включить автоматический выключатель, необходимо проанализировать нагрузку цепи и постараться ее уменьшить путем отключения лишних приборов.

Перед повторным включением цепи после срабатывания автомата по короткому замыканию необходимо попытаться найти причину этого явления и устранить ее.

Например, путем отключения всех потребителей электроэнергии можно проверить на короткое замыкание саму электропроводку. Затем проверить потребителей электричества и найти виновника короткого замыкания.

Современные LED технологии существенно расширили возможности в оформлении жилых и офисных помещений. Например — светодиодные люстры с пультом управления станут эффективным решением для домашнего освещения.

Подключение диодной ленты подразумевает использование блока питания на 12 Вольт, который можно купить или собрать самостоятельно. Как с помощью LED освещения украсить свой автомобиль — отдельная статья.

1. Для защиты электрической цепи от перегрузки и короткого замыкания применяется автоматический выключатель.
2. В автомате размыкание цепи при перегрузке тепловым расцепителем осуществляется с временной задержкой, а при коротком замыкании — электромагнитным расцепителем мгновенно.
3. Перед повторным включением после срабатывания автомата по перегрузке необходимо уменьшить число потребителей.
4. Перед повторным включением после срабатывания автомата по короткому замыканию необходимо вначале устранить причину короткого замыкания.

Принцип работы электрического автомата на видео

ALEX1887 › Блог › Как работает автоматический выключатель?

В режиме штатной работы через автомат протекает ток, меньший или равный номинальному значению. Питающее напряжение от внешней сети подается на верхнюю клемму, соединенную с неподвижным контактом. С неподвижного контакта ток поступает на замкнутый с ним подвижный контакт, а от него, через гибкий медный проводник – на катушку соленоида. После соленоида ток подается на тепловой расцепитель и уже после него – на нижнюю клемму, с подключенной к ней сетью нагрузки.

В аварийных режимах автоматический выключатель отключает защищаемую цепь за счет срабатывания механизма свободного расцепления, приводимого в действие тепловым или электромагнитным расцепителем. Причиной такого срабатывания является перегрузка или короткое замыкание.

Тепловой расцепитель – это биметаллическая пластина, состоящая из двух слоев сплавов с различными коэффициентами термического расширения. При прохождении электрического тока пластина нагревается и изгибается в сторону слоя с меньшим коэффициентом термического расширения. При превышении заданного значения силы тока, изгиб пластины достигает величины, достаточной для приведения в действие механизма расцепления, и цепь размыкается, отсекая защищаемую нагрузку.

Электромагнитный расцепитель состоит из соленоида с подвижным стальным сердечником, удерживаемым пружиной. При превышении заданного значения тока, по закону электромагнитной индукции в катушке наводится электромагнитное поле, под действием которого сердечник втягивается внутрь катушки соленоида, преодолевая сопротивление пружины, и вызывает срабатывание механизма расцепления. В нормальном режиме работы в катушке также наводится магнитное поле, но его силы недостаточно, чтобы преодолеть сопротивление пружины и втянуть сердечник.

Как работает автомат в режиме перегрузки
Режим перегрузки возникает, когда ток в подключенной к автомату цепи превышает номинальное значение, на которое рассчитан автоматический выключатель. При этом повышенный ток, проходящий через тепловой расцепитель, вызывает повышение температуры биметаллической пластины и, соответственно, увеличение ее изгиба вплоть до срабатывания механизма расцепления. Автомат отключается и размыкает цепь.

Срабатывание тепловой защиты не происходит мгновенно, поскольку на разогрев биметаллической пластины потребуется некоторое время. Это время может варьироваться в зависимости от величины превышения номинального значения тока от нескольких секунд до часа.

Такая задержка позволяет избежать отключения питания при случайных и непродолжительных повышениях тока в цепи (например, при включении электродвигателей которые имеют большие пусковые токи).

Минимальное значение тока, при котором должен сработать тепловой расцепитель, устанавливается при помощи регулировочного винта на заводе-изготовителе. Обычно это значение в 1,13-1,45 раз превышает номинал, указанный на маркировке автомата.

На величину тока, при котором сработает тепловая защита, влияет и температура окружающей среды. В жарком помещении биметаллическая пластина прогреется и изогнется до срабатывания при меньшем токе. А в помещениях с низкими температурами ток, при котором сработает тепловой расцепитель, может оказаться выше допустимого.

Причиной перегрузки сети является подключение к ней потребителей, суммарная мощность которых превышает расчетную мощность защищаемой сети. Одновременное включение различных видов мощной бытовой техники (кондиционер, электрическая плита, стиральная и посудомоечная машина, утюг, электрочайник и т.д.) – вполне может привести к срабатыванию теплового расцепителя.

В этом случае определитесь, какие из потребителей можно отключить. И не спешите снова включать автомат. Вы все равно не сможете взвести его в рабочее положение, пока он не остынет, а биметаллическая пластина расцепителя не вернется в свое исходное состояние. Теперь вы знаете как работает автоматический выключатель при перегрузках

Как работает автомат в режиме короткого замыкания
В случае короткого замыкания принцип работы автоматического выключателя иной. При коротком замыкании ток в цепи резко и многократно возрастает до значений, способных расплавить проводку, а точнее изоляцию электропроводки. Для того чтобы предотвратить такое развитие событий необходимо мгновенно разорвать цепь. Электромагнитный расцепитель именно так и срабатывает.

Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку соленоида, внутри которой расположен стальной сердечник, удерживаемый в фиксированном положении пружиной.

Устройство и принцип работы автоматических выключателей

Для обеспечения защиты электрических сетей используют автоматические выключатели. Подобное оборудование успело завоевать популярность благодаря легкому монтажу и ремонту, а также компактным габаритам.

Внешне данное устройство выглядит как короб из пластика, который обладает сопротивлением высоким температурам. Передняя панель оснащается рукояткой для включения и отключения оборудования. Задняя панель оснащена специальным фиксатором для закрепления выключателя, а верхние и нижние крышки оснащаются клеммами особой формы. В этой статье мы рассмотрим типы данных устройств, их конструкцию, а также принцип работы дифференциального автоматического выключателя.

Виды автоматических выключателей

Подобные устройства делятся на несколько типов:

• установочные автоматы – оснащаются пластиковым коробом, благодаря чему данные устройства можно монтировать в жилых помещениях без риска получения повреждений током;
• универсальные автоматы – не оснащаются защитным корпусом, а потому их можно монтировать только в специальном распределительном оборудовании;
• быстродействующие автоматы – особенность заключается в том, что время реагирования составляет менее 5 миллисекунд;
• автоматы замедленного действия – в таких моделях время срабатывания колеблется в диапазоне от 10 до 100 миллисекунд;
• селективные – подобное оборудование можно настроить на определенное время выключения в области тока короткого замыкания;
• электрооборудование обратного тока – техника срабатывает исключительно при смене направления тока в определенном участке;
• поляризованные устройства – обесточивают участок цепи при условии значительного скачка силы тока;
• неполяризованные – работают так же, как и предыдущие только во всех направлениях тока.

Разные виды автоматических выключателей

Скорость отключения напрямую зависит от принципа действия устройства. Также скорость отключения зависит от наличия условий для моментального обесточивания определенного участка цепи. Данные условия созданы в электрооборудовании, которые работают по методу токоограничения.

Конструкция автоматического выключателя

Методы работы, а также конструктивные особенности подобных устройств зависят от области применения и задачами, возложенными на устройство. Запуск и выключение оборудования может происходить в ручном режиме или посредством электромагнитного и электродвигательного привода.

Ручная схема отключения присутствует в защитных устройствах, которые рассчитаны на силу тока, не превышающую 1000 ампер. Главной особенностью подобной техники является предельная коммутационная способность, которая не связана со скоростью движения рукояти. Это значит, что операция должна быть проведена до конца, чтобы изменения возымели эффект.

В некоторых случаях возникает необходимость самостоятельного ремонта выключателей, рекомендуем прочитать данную статью с пошаговой инструкцией. О том, как правильно обустроить заземление в доме можно узнать, перейдя по ссылке http://vse-postroim-sami.ru/engineering-systems/electrician/433_kak-sdelat-zazemlenie-v-dome/ Для разведения проводки придется провести такую операцию, как штробление стен .

Электродвигательный или электромагнитные элементы запитаны от электрического тока. Такие схемы должны быть оснащены защитой от произвольного повторного запуска. Также процесс включения устройства должен останавливаться при условии повышения или понижения напряжения в защищаемом участке цепи от 85 до 110 % от нормального.

Во время перегрузки сети или короткого замыкания прекращение работы автомата происходит в независимости от положения рукояти, отвечающей за запуск/отключение оборудования.

Конструкция автоматического выключателя с электромагнитным расцепителем

Одним из самых важных компонентов автоматических выключателей можно считать расцепитель. Данная деталь контролирует определенную характеристику участка сети и во время аварийной ситуации воздействует на специальный элемент, который выключает оборудование. Помимо этого, расцепитель необходим для удаленного выключения автомата. Самыми распространенными на современном рынке являются нижеперечисленные виды:

• электромагнитные – осуществляют защиту проводки от коротких замыканий;
• термические – нужны для осуществления защиты от скачков силы тока;
• смешанные;
• полупроводниковые – данный тип отличается легкостью регулировки и значительной стабильностью настроек отключения.

В отдельных случаях, когда требуется осуществить соединения цепи без электрического тока, могут использовать защитное электрооборудование, не оснащенные расцепителями.

В современном мире производится огромное количество защитного электрооборудования, которое можно использовать в разных климатических условиях и размещать в разных помещениях. Также разные серии устройств рассчитаны на установку в сложных условиях и характеризуются различной степенью сопротивления агрессивным воздействиям внешних факторов.

Вся необходимая информация, с которой следует ознакомиться до покупки подобного оборудования, находится в нормативно-технической документации. В большинстве случаев она представлена ТУ производителя. В редких случаях для обобщения товаров, которые имеют используются в различных сферах и изготавливаются одновременно большим числом компаний, уровень документации может быть повышен, причем, в некоторых случаях до Госстандарта.

Разные фиды расцепителей

Конструкция данного оборудования включает в себя следующие компоненты:

• система автоматического расцепления;
• система контроля;
• система контактов;
• решетка гашения дуги;
• расцепители.

Контактная система представлена некоторым количеством статичных контактов, которые установлены в корпусе, а также несколькими динамичными контактами. Последние закрепляются на полуоси рукояти управления при помощи шарниров. Система предназначена для одинарного разрыва участка электрической сети.

Механизм погашения дуги монтируется в обоих полюсах автомата и необходим для захвата дуги в и ее охлаждение до полного исчезновения. Механизм, по сути, является камерой для гашения дуги, в которой установлена деионная решетка из металлических пластинок. Иногда механизм может оснащаться специальными искрогасителями в виде фибровых пластинок.

Система автоматического расцепления является шарнирным устройством на три или четыре звена. Данная система используется для мгновенного расцепления и выключения системы контактов. Может использоваться и в ручных устройствах, и в автоматических.

Электромагнитный расцепитель является обычным электромагнитом с крюком. Обрудование предназначено для выключения всей системы в автоматическом режиме при коротком замыкании. Некоторые расцепители дополнительно оснащаются системой гидравлического замедления.

Тепловой расцепитель в автоматах представлен специальной металлической пластинкой. При значительном повышении напряжения данная пластинка деформируется, после чего осуществляется автоматическое выключение. Время выдержки сокращается по мере повышения напряжения.

Схема автоматического выключателя с тепловой защитой

Полупроводниковый элемент представлен измерительным устройством, магнитом и блоком реле. Магнит оказывает воздействие на систему автоматического расцепления автоматического выключателя.

Измерительный элемент в данном случае представлен трансформатором электричества или магнитным усилителем. Первый используется для переменного тока, а второй для постоянного.

В большинстве защитного электрооборудования используются совмещенные расцепители, которые используют термоэлементы для защиты от повышения силы тока и магнитные катушки для защиты от коротких замыканий.

В конструкции защитного устройства присутствуют некоторые компоненты, которые монтируются внутрь или снаружи автомата. Данные элементы могут быть различного рода расцепителями, дополнительными контактами, приводами для удаленного контроля, сигнализацией автоматического выключения.

Принцип работы автоматического выключателя

В обычном рабочем режиме через автоматический выключатель проходит ток, сила которого должна быть меньшей и равной нормальному значению. Электричество, которое используется для запитки устройства, подается на клемму в верхней части устройства, которая соединена со статичным контактом. С этого контакта ток идет на динамичный контакт, после чего проходит через металлический проводник и попадает на катушку соленоида.

После прохождения через катушку электричество идет по термическому расцепителю, и только после этого ток приходит на клемму в нижней части защитного электрооборудования.

Во время значительного повышения напряжения или риска короткого замыкания защитное электрооборудование отключает сеть. Это происходит с помощью системы автоматического расцепления, которая запускается посредством термического или электромагнитного расцепителя.

Принцип работы автоматического выключателя

Принцип работы автомата во время перегруза цепи

Главное назначение автоматических выключателей заключается в обеспечении защиты участка сети во время перегруза или короткого замыкания. Перегруз сети означает, что сила тока в определенном участке перевалила через максимальное значение для данного защитного электрооборудования. Слишком сильный ток проходит по тепловому расцепителю, вызывая его деформацию. В зависимости от разницы действующей силы тока и обычного значения деформация достигает определенного уровня, результатом которой может стать отключение автомата.

Тепловая защита автомата срабатывает не моментально, поскольку для деформации металлической пластинки необходимо достаточно нагреть ее. Время на отключение напрямую зависит от избыточной силы тока в защищаемом участке и может составлять как несколько секунд, так и час.

Подобная задержка необходима, чтобы автомат не срабатывал постоянно при небольших или непродолжительных скачках силы тока в определенном участке сети. В большинстве своем, такие скачки происходят во время включения электрооборудования с высокими стартовыми токами.

Сила тока, при которой срабатывает термический элемент в защитном электрооборудовании, выставляется посредством регулировочной детали еще на заводе-производителе. Как правило, данное значение должно превышать нормальное число в 1.1 – 1.5 раза.

Также следует знать, что в помещениях с высокой температурой автомат может работать некорректно, поскольку термический элемент может деформироваться быстрее, чем нужно. В свою очередь в помещениях с низкой температурой автомат сработает позже необходимого времени.

Принцип работы устройства во время перегруза цепи

Перегрузка электрической сети возникает в случае подключения большого количества приборов, общая мощность потребления которых, превышает нормальную мощность. Включение нескольких мощных электроприборов скорее всего вызовет срабатывание термического элемента.

Если такое произошло, следует до включения автомата определиться с тем, какие приборы следует отключить, произвести отключение и немного подождать. Это время необходимо, чтобы термический элемент в защитном электрооборудовании остыл и встал в начальное положение.

Принцип работы автоматического выключателя во время короткого замыкания

Устройство автоматических выключателей позволяет защищать электрическую цепь не только от перегруза, но и от коротких замыканий. Во время таких аварийных ситуаций ток повышается настолько, что может расплавиться изоляция проводки. Для предотвращения такой неприятности следует моментально отключить сеть. Эта задача возложена на электромагнитный расцепитель.

Данный элемент состоит из катушки соленоида и стального сердечника, который фиксируется специальной пружиной. Моментальный скачок силы тока в обмотке катушки ведет к пропорциональному повышению магнитной индукции, вследствие чего сердечник плотнее прилегает к пружине. По мере нарастания магнитной индукции стальной сердечник преодолевает воздействие пружины и прижимает выключатель.

После этого моментально размыкаются контакты, и подача электричества в защищаемый участок прекращается. Электромагнитный элемент включается моментально и предотвращает воспламенение изоляции.

Во время отключения контактов при аварийной ситуации между ним возникает так называемая дуга, максимальная температура которой составляет 3000 градусов. Само собой разумеется, что элементы защитного электрооборудования следует защитить от настолько высоких температур. Для этих целей автоматы оснащаются специальными системами гашения дуги. Это устройство внешне похоже на коробку, которая состоит из нескольких пластинок из металла.

Разные дугогасительные камеры

Высокотемпературная дуга появляется в месте отключения контактов. После этого один край дуги движется по динамичному контакту, а другой проходит по статичному элементу, переходит на металлический проводник, а затем доходит до задней грани системы гашения дуги. Попадая на решетку из пластинок, дуга делится на части, теряет температуру и в итоге гаснет. Снизу автоматического выключателя находятся специальные отверстия для вывода образующихся в момент гашения дуги газов.

Если защитное электрооборудование сработало из-за короткого замыкания, то у вас не получится включить электричество, пока вы не обнаружите саму причину возникновения поломки. В большинстве случаев проблема кроется в выходе из строя какого-либо электрооборудования.

Для повторного запуска устройства следует отсоединить электрооборудование и попытаться запустить выключатель. Если сделать это получилось и оборудование не выбило в ближайшее время, значит, проблема заключается в поломке техники. Останется только опытным путем выяснить, какое именно устройство вышло из строя. Если автоматический выключатель срабатывает после отключения всех приборов, значит, проблема в нарушении изоляции проводки. Для устранения подобной неисправности придется вызывать специалистов, которые смогут обнаружить и устранить поломку.

Если вы столкнулись с такой проблемой, как постоянные отключения защитного электрооборудования, то не стоит устанавливать новое устройство с более высоким номинальным значением силы тока – эти действия проблему не разрешат. Данное оборудование монтируется с учетом площади поперечного сечения провода, а значит, слишком высокий ток попросту не сможет возникнуть в проводке. Выяснить причину неисправности и устранить ее помогут соответствующие специалисты, самостоятельные действия крайне рискованны.

Источники: http://elektrik24.net/elektrooborudovanie/zaschitnoe/avtomaty/princip-raboty.html, http://www.drive2.ru/b/2340144/, http://vse-postroim-sami.ru/engineering-systems/electrician/8135_ustrojstvo-i-princip-raboty-avtomaticheskix-vyklyuchatelej/

electricremont.ru

Методика проверки расцепителей автоматических выключателей ВА57-31

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Принесли мне сегодня в электролабораторию два автоматических выключателя типа ВА57-31 с номинальным током 100 (А), чтобы проверить исправность их расцепителей.

У заказчика имеется подозрение, что данные автоматы «не держат» нагрузку и даже при токе около 100 (А) уже отключаются.

Одно из таких отключений повлекло за собой технологическую остановку, что привело к большим проблемам. Сами знаете, технологический процесс — это святое.

На основании проверки необходимо сделать заключение об исправности расцепителей автоматов и оформить официальный протокол для дальнейшего разбора полетов, но это уже другая история.

Несколько слов об автоматических выключателях ВА57-31.

Автоматы ВА57-31 применяются в цепях переменного тока промышленной частоты напряжением до 690 (В) для защиты при возникающих перегрузках и коротких замыканиях, а также для проведения тока в нормальном режиме. С помощью автоматов допускается коммутировать (включать и отключать) нагрузку до 30 раз за сутки.

Расшифруем обозначение испытуемых автоматов ВА57-31-340010:

• ВА57-31 — тип автоматического выключателя
• 3 — трехполюсный с тремя расцепителями максимального тока
• 4 — наличие расцепителей токов короткого замыкания и токов перегрузки
• 00 — без дополнительных контактов
• 1 — ручное включение, способ установки — стационарный
• 0 — отсутствуют данные для дополнительных контактов

Чуть ниже шифра идет обозначение:

Затем указаны:

• 100 (А) — номинальный ток расцепителей
• 690 (V), 50 (Hz) — номинальное рабочее напряжение переменного тока
• 1200 (А) — уставка расцепителя токов короткого замыкания
• Ics и Icu — рабочая и максимальная отключающие способности

Да, к слову вспомнил про постоянные споры среди электриков о том, с какой стороны необходимо подводить питание на автомат. Свое мнение с обоснованными доказательствами я высказал здесь, а почитав паспорт на автомат ВА57-31, еще раз убедился в этом. Дело вот в чем. Производитель четко заявляет о том, что если питание будет подключено на подвижные контакты автомата (нижние выводы 2, 4 и 6), то его рабочая и максимальная отключающие способности уменьшатся на 50%. Так что учтите данный факт.

Сразу же внесу ясность в терминологию расцепителей.

Существует два типа расцепителей (ГОСТ Р 50030.2-2010, п.4.7.1):

1. независимый расцепитель
2. максимальный расцепитель тока

С помощью независимого расцепителя можно дистанционно отключать автоматический выключатель. В корпусе автомата установлено реле напряжения. При подаче напряжения на катушку реле оно срабатывает и, воздействуя своим сердечником на планку отключения, отключает автомат. Напряжение на катушку должно быть приложено кратковременно, иначе она может выйти из строя (сгореть). Кратковременность осуществляется, например, путем разрыва цепи питания катушки через нормально-открытый блок-контакт автомата (этот вариант показан на схеме ниже). Еще вариант, это взять питание для реле с нижних выводов силовой цепи автомата. В таком случае, при отключении автомата с катушки расцепителя одновременно будет снято и напряжение питания.

Напряжение питания независимого расцепителя у разных типов автоматов может находиться в пределах от 12 до 400 (В), как переменного, так и постоянного тока (см. паспорт).

Вот принципиальная электрическая схема автомата ВА57-31 с независимым расцепителем.

У испытуемых автоматов независимый расцепитель отсутствует.

Максимальный расцепитель тока делится на:

• расцепитель мгновенного действия
• расцепитель с независимой выдержкой времени
• расцепитель с обратнозависимой выдержкой времени (зависимой или независимой от предварительной нагрузки)

Максимальные расцепители тока, предназначенные для защиты от токов короткого замыкания, в нормативных документах называют расцепителями токов короткого замыкания или электромагнитными расцепителями. Лично я (да и не только я) привык называть их электромагнитными, поэтому в статье чаще всего будет встречаться именно такой термин. Защиту с помощью электромагнитных расцепителей называют электромагнитной защитой автомата или «отсечкой».

Максимальные расцепители тока, предназначенные для защиты от перегрузок в нормативных документах называют расцепителями токов перегрузки или тепловыми расцепителями, которые могу иметь, как независимую, так и обратнозависимую выдержку времени. Такие расцепители я привык называть тепловыми, поэтому в статье чаще всего буду применять именно такой термин. Защиту с помощью тепловых расцепителей называют тепловой защитой автомата или защитой от перегруза.

Итак, с определениями расцепителей разобрались. Теперь перейдем к их проверке.

Методика проверки действия расцепителей автоматических выключателей ВА57-31

Перед началом работ по проверке расцепителей необходимо произвести внешний осмотр автоматического выключателя на наличие сколов, трещин и прочих повреждений корпуса, а затем проверить сопротивление изоляции токоведущих частей.

Требование по измерению сопротивления изоляции (ПУЭ, п.1.8.37.3) относится к автоматам с номинальными токами свыше 400 (А), но я никогда не пренебрегаю им.

В других своих статьях я уже рассказывал, что в нашей электротехнической лаборатории имеются в наличии несколько типов мегаомметров с разными номиналами по напряжению:

• М4100/5 напряжением 2500 (В)
• ЭСО202/2 напряжением от 500-2500 (В)
• Ф4102/1-1М напряжением от 500-2500 (В)
• MIC-2500 напряжением от 50-2500 (В)

Для нашего случая необходим мегаомметр с напряжением от 1000-2500 (В). Лично мне по душе, либо M4100/5, либо MIC-2500.

Автомат должен быть закреплен на заземленное металлическое основание (панель, плита). Измерение сопротивления изоляции производится при отключенном автомате между полюсами и между каждым полюсом и «землей».

Согласно ПУЭ (п.1.8.37.3), сопротивление изоляции должно быть не менее 1 (МОм), а согласно ПТЭЭП (Приложение 3.1, таблица 37) — не менее 0,5 (МОм).

Проверку действия расцепителей автоматических выключателей раньше мы проводили с помощью самодельного испытательного стенда. Об этом я упоминал в статье про прогрузку автоматического выключателя ВА47-29.

Вот упрощенная схема нашего испытательного стенда и его внешний вид.

На этом стенде мы можем поднимать ток до 50 (А), т.е. прогружать автоматические выключатели с небольшим номинальным током.

Если необходимо было навести ток побольше, то мы собирали приведенную выше схему, только с более мощным нагрузочным трансформатором (нагрузочником).

С помощью этого «нагрузочника» мы могли поднимать ток до 1200 (А).

Но в настоящее время для прогрузки автоматических выключателей (и не только) мы активно используем испытательный прибор РЕТОМ-21.

Через его встроенный нагрузочный трансформатор можно поднимать ток до 200 (А) в течение длительного времени, 300 (А) в течение 1 минуты, 500 (А) в течение 5 секунд и даже 700 (А) в течение 0,5 секунд.

Если необходим ток побольше, то к РЕТОМу подключается нагрузочный трансформатор РЕТ-3000, который позволяет увеличить ток аж до 3500 (А).

А вот весь приобретенный нами комплект: испытательный прибор РЕТОМ-21, измерительно-трансформаторый блок РЕТ-ВАХ-2000, нагрузочный трансформатор РЕТ-3000 и измерительный токовый преобразователь РЕТ-ДТ.

О приборе РЕТОМ-21 я еще напишу отдельный пост, где поделюсь своими впечатлениями о нем.

Как мы уже знаем из расшифровки, автомат ВА57-31 имеет электромагнитный и тепловой расцепители. Вот их время-токовая характеристика с холодного состояния при контрольной температуре 30°С и одновременной нагрузке всех полюсов. Цифрой 1 обозначена граница работы теплового расцепителя. Но мы к ней еще вернемся.

Автоматы ВА57-31 относятся к оборудованию промышленного назначения, поэтому проверка их расцепителей осуществляется, согласно требований ГОСТа Р 50030.2-2010 (МЭК 60947-2:2006).

Проверка электромагнитного расцепителя (расцепителя тока короткого замыкания)

Срабатывание электромагнитного расцепителя автоматического выключателя проверяют путем прогрузки его током, равным 80% и 120% от его тока уставки (ГОСТ Р 50030.2-2010, п.8.3.3.1.2).

Уставка электромагнитного расцепителя для рассматриваемого в данной статье автомата ВА57-31 составляет 1200 (А). Таким образом получается, что электромагнитный расцепитель:

• при испытательном токе 960 (А) должен сработать за время более 0,2 (сек.)
• при испытательном токе 1440 (А) должен сработать за время не более 0,2 (сек.)

Прогрузка током осуществляется по любым двум полюсам автомата, соединенных последовательно. В процессе испытаний полюса комбинируют.

Но лично я так не делаю и проверяю каждый полюс по отдельности. Таким образом я буду на 100% уверен в работоспособности именно того полюса автомата, который был прогружен. А при прогрузке сразу двух полюсов есть вероятность, что какой-нибудь один из полюсов не сработает и останется не проверенным, или вовсе неисправным.

Кстати, полюса у автоматов с электронными (полупроводниковыми) расцепителями необходимо проверять по отдельности (ГОСТ Р 50030.2-2010, п.8.3.3.1.2).

Собираем схему для проверки электромагнитного расцепителя.

Подключаем к источнику 3 (разъем U6) первичную обмотку нагрузочного трансформатора РЕТ-3000.

Затем по таблице Е.1 (из руководства по эксплуатации РЕТОМ-21) определяем необходимое количество витков и число параллельных кабелей вторичной обмотки. В качестве вторичной обмотки используются силовые кабели (8 перемычек) из комплекта к РЕТ-3000.

Для нашего примера нам нужно намотать на тороидальный нагрузочный трансформатор два витка вторичной обмотки, использовав 4 кабеля в параллель. Выглядеть это будет примерно так.

Свободные концы силовых кабелей с помощью струбцин необходимо подключить к полюсам автомата через промежуточные шинки.

Таким образом мы можем поднять ток до 2000 (А) на время не более 25 (сек.), что нам будет вполне достаточно.

Срабатывание автомата будем фиксировать по обрыву тока в цепи. Обрыв можно контролировать:

• отсутствием тока в силовой цепи источника питания
• с помощью секундомера и свободного полюса автомата
• с помощью токового преобразователя РЕТ-ДТ

Для нашего случая я использую третий способ, т.е. с помощью токового преобразователя РЕТ-ДТ.

Теперь обхватываем четыре параллельных кабеля с помощью синего измерительного кольца (его еще называют поясом Роговского или катушкой Роговского с воздушным сердечником). Для этого у него имеется специальный фиксирующийся замок.

С помощью измерительного кольца будет происходить измерение тока в силовой цепи. Измерительное кольцо соединено с интегратором, который преобразует измеренный ток в низковольтное напряжение 3 (В).

На интеграторе устанавливаем переключатель на диапазон измерений «3кА (1В/кА)» и включаем его. Выходной кабель с интегратора подключаем к РЕТОМу-21 (канал PV1).

Теперь включаем автомат, затем РЕТОМ-21 и начинаем проверять электромагнитный расцепитель.

Здесь вдаваться в подробности работы с РЕТОМ-21 я не буду. Скажу лишь то, что повышать значение тока необходимо короткими импульсами, чтобы не вызвать срабатывание теплового расцепителя. Длительность импульса должна быть на 20-50% больше, чем время срабатывания электромагнитного расцепителя.

После отключения автомата его ручка будет находиться в промежуточном положении. Чтобы снова включить автомат, необходимо сначала сделать движение рукоятки вниз (в сторону «О»), а потом снова взвести ее.

Затем электромагнитный расцепитель каждого полюса необходимо дополнительно проверить током, указанным в паспорте на конкретный тип автомата. Открываем паспорт и смотрим, что для ВА57-31 этот ток составляет 1,3 от тока уставки электромагнитного расцепителя, а значит нам необходимо прогрузить каждый полюс в отдельности током 1560 (А) и он должен отключится за время не более 0,2 сек.

Электромагнитные расцепители у испытуемых автоматов в этот раз я не проверял, т.к. изначальной задачей была проверка только лишь тепловых расцепителей. Так уж мы договорились с заказчиком, да и времени, как всегда, было мало — очень срочный заказ.

Проверка теплового расцепителя (расцепителя токов перегрузки)

Проверку теплового расцепителя автоматического выключателя необходимо проводить при контрольной температуре, которая равна 30°С, иначе в значение номинального тока придется вводить поправочный коэффициент, согласно приведенного ниже графика.

Во время испытаний температура в помещении электролаборатории была около 25-26°С, а значит номинальный ток теплового расцепителя необходимо умножить на коэффициент (примерно К=1,03), т.е. номинальный ток теплового расцепителя с учетом температуры в помещении нужно принимать, как 103 (А).

Разница между значениями не существенная, поэтому принимаю номинальный ток теплового расцепителя за 100 (А). Если в процессе испытаний возникнут сомнения по измеренным значениям, то перепроверю автомат уже с учетом поправочного коэффициента.

Тепловой расцепитель автоматического выключателя ВА57-31 имеет обратнозависимую выдержку времени и проверяется согласно ГОСТ Р 50030.2-2010 (п.8.3.3.1.3.b и п.7.2.1.2.4.b).

Сначала тепловой расцепитель проверяют при токе 1,05-кратным от его тока уставки.  Это значит, что при токе 105 (А) автомат должен отключиться за время не ранее, чем 2 часа. Если у Вас номинальный ток автомата меньше или равен 63 (А), то не ранее, чем через час.

Прогружают одновременно три последовательно-подключенных полюса автомата.

По сути, 1,05 от номинального тока — это и есть условный ток не расцепления.

Затем ток быстро поднимают до 1,3-кратного значения тока уставки. Автомат должен отключиться не позднее, чем через 2 часа. Здесь аналогично, если у Вас номинальный ток автомата меньше или равен 63 (А), то не позднее, чем через час.

Как видите, такие испытания занимают массу времени (как минимум 3-4 часа на один автомат).

Поэтому первые две проверки теплового расцепителя по условным токам нерасцепления и расцепления, мы опускаем, а переходим непосредственно к дополнительной проверке, предусмотренной производителем.

Каждый полюс автомата необходимо прогрузить током, указанным в паспорте завода-изготовителя. В паспорте на ВА57-31 указано, что прогрузка автомата осуществляется 2-кратным током для каждого полюса по отдельности. При этом автомат должен сработать за время от 30 до 500 (сек.).

Таким образом получается, что при токе 200 (А) автомат должен отключиться за время от 30 до 500 сек.

Итак, собираем схему для проверки теплового расцепителя.

Схема аналогичная предыдущей, только без внешнего нагрузочного трансформатора РЕТ-3000. Для проверки тепловых расцепителей мне будет достаточно встроенного источника тока (про характеристики внутреннего нагрузочного трансформатора я говорил выше по тексту) и кабеля меньшего сечения из стандартного комплекта РЕТОМ-21.

Подключаем одни концы кабеля к источнику 3 (выход I5 переменного тока), а другие — к первому полюсу (1-2) автоматического выключателя.

Срабатывание автомата, как и в предыдущей схеме, будем фиксировать по обрыву тока в цепи с помощью измерительного преобразователя РЕТ-ДТ. Обхватываем жилу силового кабеля с помощью измерительного кольца и защелкиваем замок.

Выставляем на интеграторе переключатель в диапазон измерений «300А (10мВ/А)» и включаем его.

Выходной кабель с интегратора подключаем к РЕТОМу-21 (канал PV1).

Готово. Можно приступать к измерениям.

Наводим ток 200 (А) и отсчитываем время отключения автомата.

Автомат отключился за время 191,9 (сек.).

Измеренные значения по всем полюсам:

• полюс (1-2) — 191,9 (сек.)
• полюс (3-4) — 188,1 (сек.)
• полюс (5-6) — 151,3 (сек.)

Пределы работы теплового расцепителя ВА57-31 соответствуют заводским данным, ПУЭ (п.1.8.37.3.2), ПТЭЭП (п.28.6) и требованиям ГОСТ Р 50030.2-2010 (п.8.3.3.1.3).

По результатам измерений оформляем протокол утвержденной формы.

Для наглядности процесс проверки теплового расцепителя по одному полюсу я снял на видео (к сожалению, на остальные полюса не хватило заряда аккумулятора, так что как-нибудь в другой раз):

P.S. Вот таким образом проводятся проверки действия расцепителей автоматических выключателей промышленного назначения. Автоматы бытового назначения проверяются несколько иначе. Об этом я расскажу Вам в ближайшее время. Спасибо за внимание.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

zametkielectrika.ru

Время-токовые характеристики (ВТХ) автоматических выключателей

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Вы наверное замечали, что на корпусах модульных автоматов изображены латинские буквы: B, C или D. Так вот они обозначают время-токовую характеристику этого автомата, или другими словами, ток мгновенного расцепления.

Согласно ГОСТа Р 50345-99, п.3.5.17 — это наименьшая величина тока, при котором автоматический выключатель сработает (отключится) без выдержки времени, т.е. это его электромагнитная защита.

В этом же ГОСТе Р 50345-99, п.5.3.5, говорится, что всего существует три стандартные характеристики (типы мгновенного расцепления):

• B — электромагнитный расцепитель (ЭР) срабатывает в пределах от 3 до 5-кратного тока от номинального (3·In до 5·In)
• C — (ЭР) срабатывает в пределах от 5 до 10-кратного тока от номинального (5·In до 10·In)
• D — (ЭР) срабатывает в пределах от 10 до 20-кратного тока от номинального (10·In до 20·In, но встречаются иногда и 10·In до 50·In)

In – номинальный ток автоматического выключателя.

Помимо характеристик типа В, С и D, существуют и не стандартные характеристики типа А, К и Z, но о них я расскажу Вам в следующий раз. Чтобы не пропустить выход новых статей, подписывайтесь на рассылку сайта.

Рассмотрим каждый вид характеристики более подробно на примере модульных автоматических выключателей ВМ63-1 серии OptiDin и Optima от производителя КЭАЗ (Курский Электроаппаратный завод).

 

Время-токовая характеристика типа В

Рассмотрим время-токовую характеристику В на примере автоматических выключателей ВМ63-1 от КЭАЗ. Один автомат с номинальным током 10 (А), а другой — 16 (А).

Обратите внимание, что оба автомата имеют характеристику В, что отчетливо видно по маркировке на их корпусе: В10 и В16.

Для наглядности с помощью, уже известного Вам, испытательного прибора РЕТОМ-21 проверим заявленные характеристики данных автоматов.

Но сначала несколько слов о графике.

Вот график время-токовой характеристики (сокращенно, ВТХ) типа В:

На нем показана зависимость времени отключения автоматического выключателя от протекающего через него тока. Ось Х — это кратность тока в цепи к номинальному току автомата (I/In). Ось У — время срабатывания, в секундах.

Запомните!!! Время-токовые характеристики практически всех автоматов изображаются при температуре +30°С. 

График разделен двумя линиями, которые и определяют разброс времени срабатывания зон теплового и электромагнитного расцепителей автомата. Верхняя линия — это холодное состояние, т.е. без предварительного пропускания тока через автомат, а нижняя линия — это горячее состояние автомата, который только что был в работе или сразу же после его срабатывания.

Пунктирная линия на графике — это верхняя граница (предел) для автоматов с номинальным током менее 32 (А).

1. Токи условного нерасцепления (1,13·In)

У каждого автомата есть такое понятие, как «условный ток нерасцепления» и он всегда равен 1,13·In. При таком токе автомат не отключится в течение 1 часа (для автоматов с номинальным током менее 63А) и в течение 2 часов (для автоматов с номинальным током более 63А).

Точку условного нерасцепления автомата (1,13·In) всегда отображают на графике. Если провести прямую, то видно, что прямая уходит как бы в бесконечность и с нижней линией графика пересекается в точке 60-120 минут.

Например, автомат с номинальным током 10 (А). При протекании через него тока 1,13·In = 11,3 (А) его тепловой расцепитель не сработает в течение 1 часа.

Еще пример, автомат с номинальным током 16 (А). При протекании через него тока 1,13·In = 18,08 (А) его тепловой расцепитель не сработает в течение 1 часа.

Вот значения «токов условного нерасцепления» для различных номиналов:

• 10 (А) — 11,3 (А)
• 16 (А) — 18,08 (А)
• 20 (А) — 22,6 (А)
• 25 (А) — 28,25 (А)
• 32 (А) — 36,16 (А)
• 40 (А) — 45,2 (А)
• 50 (А) — 56,5 (А)

2. Токи условного расцепления (1,45·In)

Есть еще понятие, как «условный ток расцепления» автомата и он всегда равен 1,45·In. При таком токе автомат отключится за время не более 1 часа (для автоматов с номинальным током менее 63А) и за время не более 2 часов (для автоматов с номинальным током более 63А).

Кстати, точку условного расцепления автомата (1,45·In) практически всегда отображают на графике. Если провести прямую, то видно, что прямая пересекает график в двух точках: нижнюю линию в точке 40 секунд, а верхнюю — в точке 60-120 минут (в зависимости от номинала автомата).

Таким образом, автомат с номинальным током 10 (А) в течение часа, не отключаясь, может держать нагрузку порядка 14,5 (А), а автомат с номинальным током 16 (А) — порядка 23,2 (А). Но это при условии, что автоматы изначально были в холодном состоянии, в ином случае время их отключения будет находиться в пределах от 40 секунд до одного часа.

Вот значения «токов условного расцепления» для различных номиналов:

• 10 (А) — 14,5 (А)
• 16 (А) — 23,2 (А)
• 20 (А) — 29 (А)
• 25 (А) — 36,25 (А)
• 32 (А) — 46,4 (А)
• 40 (А) — 58(А)
• 50 (А) — 72,5 (А)

Вот об этом не стоит забывать при выборе сечения проводов и кабелей для электропроводки (вот Вам таблица в помощь).

Вот представьте себе, что кабель сечением 2,5 кв.мм Вы защищаете автоматом на 20 (А). Вдруг по некоторым причинам Вы перегрузили линию до 29 (А). Автомат 20 (А) может не отключаться в течение целого часа, а по кабелю будет идти ток, который в значительной мере превышает его длительно-допустимый ток (25 А). За это время кабель сильно нагреется и расплавится, что может привести к пожару или короткому замыканию. А если еще учесть то, что в последнее время производители кабельной продукции преднамеренно занижают сечения жил, то ситуация тем более усугубляется.

В принципе, выбор номиналов автоматических выключателей это отдельная тема для статьи. Я лишь привел здесь одну из наиболее распространенных ошибок. Если интересно, то почитайте мою статью, где я подробно разбирал ошибки одного горе-электрика и переделывал за ним его «творчество».

Лично я рекомендую защищать кабели следующим образом:

• 1,5 кв.мм — защищаем автоматом на 10 (А)
• 2,5 кв.мм —  защищаем автоматом на 16 (А)
• 4 кв.мм —  защищаем автоматом на 20 (А) и 25 (А)
• 6 кв.мм —  защищаем автоматом на 25 (А) и 32 (А)
• 10 кв.мм — защищаем автоматом 40 (А)
• 16 кв.мм — защищаем автоматом 50 (А)

Для удобства все данные я свел в одну таблицу:

Проверить рассмотренные автоматы на токи условного нерасцепления и условного расцепления у меня нет времени, поэтому перейдем к их дальнейшей проверке — это форсированный режим проверки при токе, равном 2,55·In.

3. Проверка теплового расцепителя при токе 2,55·In

Согласно ГОСТа Р 50345-99, п.9.10.1.2 и таблицы №6, если через автоматический выключатель будет проходить ток, равный 2,55·In, то он должен отключиться за время не менее 1 секунды из горячего состояния и не более 60 секунд из холодного состояния (для автоматов с номинальным током менее 32А) и не более 120 секунд из холодного состояния (для автоматов с номинальным током более 32А).

На графике ниже Вы можете видеть, что нижний предел по отключению взят с небольшим запасом, т.е. не 1 секунду, а 4 секунды. На то есть право у производителей автоматов. Вот поэтому они всегда к каждому автомату прикладывают свою ВТХ, которая, естественно, что удовлетворяет всем требованиям ГОСТа Р 50345-99.

Проверим!

Автомат ВМ63-1 от КЭАЗ с номинальным током 10 (А) при токе 25,5 (А) должен отключиться за время не менее 1 секунды из горячего состояния и не более 60 секунд из холодного состояния.

Первый раз автомат отключился за время 14,41 (сек.), а второй раз — 11,91 (сек.).

Автомат ВМ63-1 от КЭАЗ с номинальным током 16 (А) при токе 40,8 (А) должен отключиться за время не менее 1 секунды из горячего состояния и не более 60 секунд из холодного состояния.

Первый раз автомат отключился за время 13,51 (сек.), а второй раз — 7,89 (сек.).

Дополнительно можно проверить тепловой расцепитель, например, при двухкратном токе от номинального, но в рамках данной статьи я этого делать не буду. На сайте имеется уже достаточно статей про прогрузку различных автоматических выключателей, как бытового, так и промышленного исполнения. Вот знакомьтесь:

4. Проверка электромагнитного расцепителя при токе 3·In

Согласно ГОСТа Р 50345-99, п.9.10.2.1 и таблицы №6, если через автоматический выключатель будет проходить ток, равный 3·In, то он должен отключиться за время не менее 0,1 секунды. Верхний предел по времени ГОСТом Р 50345-99 не определен, и у автоматов разных производителей здесь может наблюдаться не большой разброс в пределах от 1 до 10 секунд.

Странно, конечно, ведь речь идет об электромагнитном расцепителе и он должен срабатывать без выдержки времени. Но тем не менее, при токе 3·In электромагнитный расцепитель еще не срабатывает и по факту автомат отключается от теплового расцепителя. Вот именно поэтому измеренное значение петли фаза-ноль

сравнивают с током не 3·In, а с 5·In, учитывая коэффициент 1,1.

Автомат ВМ63-1 от КЭАЗ с номинальным током 10 (А) при токе 30 (А) должен отключиться за время не менее 0,1 секунды.

Первый раз автомат отключился за время 8,71 (сек.), а второй раз — 8,11 (сек.).

Автомат ВМ63-1 от КЭАЗ с номинальным током 16 (А) при токе 48 (А) должен отключиться за время не менее 0,1 секунды.

Первый раз автомат отключился за время 8,16 (сек.), а второй раз — 6,25 (сек.).

5. Проверка электромагнитного расцепителя при токе 5·In

Согласно ГОСТа Р 50345-99, п.9.10.2.1 и таблицы №6, если через автоматический выключатель будет проходить ток, равный 5·In, то он должен отключиться за время менее 0,1 секунды.

Автомат ВМ63-1 от КЭАЗ с номинальным током 10 (А) при токе 50 (А) должен отключиться за время менее 0,1 секунды.

Первый раз автомат отключился за время 7,8 (мсек.), а второй раз — 7,7 (мсек.).

Автомат ВМ63-1 от КЭАЗ с номинальным током 16 (А) при токе 80 (А) должен отключиться за время менее 0,1 секунды.

Первый раз автомат отключился за время 8,5 (мсек.), а второй раз — 8,4 (мсек.).

Как видите, оба автомата полностью соответствуют требованиям ГОСТа Р 50345-99 и заявленным характеристикам завода-изготовителя КЭАЗ.

Кому интересно, как проходила прогрузка автоматов, то смотрите видеоролик:

Автоматы с характеристикой В применяются для защиты распределительных и групповых цепей с большими длинами кабелей и малыми токами короткого замыкания преимущественно с активной нагрузкой, например, электрические печи, электрические нагреватели, цепи освещения.

Но почему-то в магазинах их количество всегда ограничено, т.к. по мнению продавцов наиболее распространенными являются автоматы с характеристикой С. С чего это вдруг?! Вполне логично и целесообразно для групповых линий цепей освещения и розеток применять именно автоматы с характеристикой типа В, а в качестве вводного автомата устанавливать автомат с характеристикой С (это один из вариантов). Так хоть каким-то образом будет соблюдена селективность, и при коротком замыкании где-нибудь в линии вместе с отходящим автоматом не будет отключаться вводной автомат и «гасить» всю квартиру. Но о селективности я еще расскажу Вам более подробно в другой раз.

 

Время-токовая характеристика типа С

Вот ее график:

Автоматы с характеристикой С применяются в основном для защиты трансформаторов и двигателей с малыми пусковыми токами. Также их можно использовать для питания цепей освещения. Нашли они достаточно широкое распространение в жилом фонде, хотя свое мнение об этом я высказал чуть выше.

Внимание! Более подробнее про время-токовую характеристику С читайте в моей отдельной статье.

Время-токовая характеристика типа D

График:

По графику видно следующее:

1. Токи условного нерасцепления (1,13·In) и токи условного расцепления (1,45·In), но о них я расскажу чуть ниже.

2. Если через автоматический выключатель будет проходить ток, равный 2,55·In, то он должен отключиться за время не менее 1 секунды в горячем состоянии и не более 60 секунд в холодном состоянии (для автоматов с номинальным током менее 32А) и не более 120 секунд в холодном состоянии (для автоматов с номинальным током более 32А).

3. Если через автоматический выключатель будет проходить ток, равный 10·In, то он должен отключиться за время не менее 0,1 секунды.

4. Если через автоматический выключатель будет проходить ток, равный 20·In, то он должен отключиться за время менее 0,1 секунды.

Автоматы с характеристикой D применяются в основном для защиты электрических двигателей с частыми запусками или значительными пусковыми токами (тяжелый пуск).

 

Изменение характеристик расцепления автоматов

Как я уже говорил в начале статьи, все характеристики изображаются при температуре окружающего воздуха +30°С. Поэтому, чтобы узнать время отключения автоматов при других температурах, необходимо учитывать следующие поправочные коэффициенты:

1. Температурный коэффициент окружающего воздуха — Кt.

Думаю тут все понятно из графика. Чем ниже температура воздуха, тем значение коэффициента больше, а значит и увеличивается номинальный ток автомата, другими словами, его нагрузочная способность. Или, наоборот, чем жарче, тем нагрузочная способность автомата становится меньше. Ведь не зря, в жарких помещениях или летнюю жару многие замечают частые отключения автоматов, хотя нагрузка вовсе не изменялась. Ответ кроется в этом графике.

2. Коэффициент, учитывающий количество рядом установленных автоматов — Кn.

Здесь тоже никаких премудростей нет. Когда в одном ряду установлено несколько автоматов, то они передают свое тепло рядом стоящим автоматам. Этот график учитывает конвекцию тепла и выдает корректирующий коэффициент, учитывающий этот фактор.

Логика проста. Чем больше в ряду автоматов, тем больше уменьшается их нагрузочная способность.

Далее необходимо найти ток, приведенный к условиям нашего окружающего воздуха и монтажа:

In* = In · Кt · Кn

Как эти два коэффициента применить на практике?

Для этого рассмотрим пример. Щиток стоит на улице, в нем установлены 4 автомата — один вводной (ВА47-29 С40) и три групповых (ВА47-29 С16). Температура окружающего воздуха составляет -10°С.

Найдем поправочные коэффициенты для группового автомата ВА47-29 С16:

Найдем ток, приведенный к нашим условиям:

In* = In · Кt · Кn = 16 · 1,1  · 0,82 = 14,43 (А)

Таким образом, при определении времени срабатывания автомата по характеристике С кратность тока нужно брать не как отношение I/In (I/16), а как I/In* (I/14,43).

 

Заключение

Все вышесказанное в данной статье я представлю в виде общей таблицы (можете смело копировать ее и пользоваться):

Если Вы заметили, то разницей между время-токовыми характеристиками В, С и D являются только значения срабатывания электромагнитного расцепителя. По тепловой защите они работают в одних интервалах времени.

P.S. Надеюсь, что после прочтения данной статьи Вы сможете самостоятельно определять пределы времени срабатывания любых автоматических выключателей, а также правильно рассчитывать сечения проводов под номиналы автоматов.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

zametkielectrika.ru

Принцип работы автоматического выключателя | Электрика в доме

Как работает автоматический выключатель

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.

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.

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.

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.

Тоже интересные статьи

electricavdome.ru

Автоматический выключатель

Автоматический выключатель (АВ) является одним из наиболее распространенных устройств релейной защиты и автоматики.

Использование автоматических выключателей в электрических сетях преследует сразу несколько целей, основными из которых являются:

1. Обеспечение возможности ручного включения или отключения определенных участков низковольтной электрической сети.
2. Защита от токов коротких замыканий.
3. Защита электрической цепи от перегрузок, которые вызваны длительным превышением током своего номинального значения.
4. Защита от снижения или полного пропадания напряжения питающей сети.
5. Выключатели, рассчитанные на работу с постоянным напряжением, реагируют при изменении током своего направления.

Важно! Автоматический выключатель не предназначен для использования его для постоянного размыкания и замыкания цепи. Большое количество коммутаций, особенно под нагрузкой, через некоторое время приведет к износу и выходу из строя контактов устройства.

Требования, предъявляемые к АВ

Перед тем как выбрать автоматический выключатель для собственной квартиры следует ознакомиться с основными требованиями, предъявляемыми к этим устройствам. Существует несколько ГОСТов, которыми определяются такие требования. К основным руководящим документам относятся: ГОСТ Р 50345-99, ГОСТ Р МЭК 60898-2-2006, ГОСТ Р 50030.2-99.

Маркировка автоматических выключателей, наносимая на корпус каждого изделия, содержит сведения об основных его технических характеристиках.

Основными показателями, которым должны соответствовать все виды автоматов, согласно требованиям ГОСТов, являются:

1. Способность токоведущей цепи устройства пропускать через себя номинальный ток в течение неограниченного времени. Это требование в равной мере относится к небольшим автоматам на 6А, обеспечивающих защиту осветительных цепей, так и к более мощным устройствам, имеющих номинальный ток 63 или 40А, которые могут быть установлены на входном электрическом щите.
2. Способность автоматического выключателя без снижения работоспособности отключать цепь при возникновении в ней токов коротких замыканий.
3. Тип времятоковой характеристики выключателя, который должен соответствовать потребностям подключаемых к нему потребителей.
4. Возможность самодиагностики отключающего механизма, обеспечиваемая электронным блоком защиты.
5. Небольшие габаритные размеры и вес устройства. Этот параметр чрезвычайно важен при установке изделия в небольших распределительных коробках или электрических щитках.
6. Низкое тепловыделение при прохождении номинальных токов, а также токов КЗ. Этот параметр является важным с точки зрения обеспечения пожарной безопасности.
7. Малое время отключения цепи при возникновении токов КЗ.
8. Селективность защиты. Этим качеством обладают не все виды выключателей (как правило, селективность защиты могут обеспечивать автоматы с номинальным током 40А, а также 63, 80, 100А и выше). Селективные автоматы имеют дополнительный путь прохождения тока, оборудованный собственными контактами. Этот дополнительный контур позволяет реагировать на изменения в конструкции электрической сети, происходящие в результате срабатывания нижестоящих менее мощных выключателей. Использование этого принципа позволяет добиться отключения только тех участков проводки, в которых возникла аварийная ситуация.
9. Электрическая безопасность пользователей.

Для проверки соответствия параметров устройства требованиям ГОСТа выполняется прогрузка автоматических выключателей. Для этого используется специальное оборудование, позволяющее получить экспериментальные данные о таких характеристиках, как номинальный ток, время отключения основных контактов, а также ток срабатывания защиты. Прогрузка автоматических выключателей не является одноразовой процедурой, периодичность ее выполнения определяется заводом-изготовителем.

Конструкция АВ

Основными элементами конструкции автоматического выключателя являются:

1. Рычаг управления. Его верхнее положение соответствует включенному состоянию основных контактов АВ, нижнее, соответственно, — выключенному состоянию.
2. Клеммы для подсоединения проводов. В большинстве моделей АВ верхняя клемма служит для подведения электроэнергии, а нижняя – для подключения потребителей.
3. Подвижный контакт.
4. Неподвижный контакт.
5. Тепловой расцепитель. Включает в себя биметаллическую пластину.
6. Регулировочный винт.
7. Электромагнитный расцепитель (катушка с толкателем и механизмом расцепления).
8. Дугогасительная камера.
9. Корпус. Изготавливается из диэлектрического материала. Размер и степень защиты корпуса от пыли и влаги зависит от вида и назначения АВ. На переднюю часть изделия наносятся обозначения, отображающие его основные технические характеристики. Задняя часть оснащена креплением, позволяющим устанавливать автоматический выключатель на DIN-рейку.

Конструкция автоматического выключателя может быть рассмотрена на примере модели ВА47 – 63 с номинальным током 16А.

Выключатели ВА-47 – 63 имеют достаточно обширный модельный ряд. Для облегчения выбора необходимой модели, из которого приняты следующие обозначения:

1. ВА – автоматический выключатель.
2. 47 – 63 – номер серии изделия.
3. После общего обозначения используются две цифры и буква, указывающие на количество полюсов, номинальный ток и тип характеристики выключателя.

Принцип работы

Способность изделия ВА47 — 63 реагировать на действие тока короткого замыкания обеспечивается электромагнитным расцепителем. Принцип его работы основан на явлении электромагнитной индукции. Большой ток, протекая по обмотке соленоида, приводит в движение его сердечник, воздействующий на механизм размыкания контактов. Вполне естественно, что чем больше значение проходящего через основные контакты ВА47 — 63 тока, тем быстрее срабатывает такой расцепитель.

Тепловой расцепитель размыкает электрическую цепь при длительном протекании по ней тока, превышающего номинальное значение 16А. Биметаллическая пластина, которая является основной частью теплового расцепителя, способна изгибаться при прохождении через нее тока определенной величины. Искривляясь, пластина приводит в действие механическую часть устройства, которая размыкает силовые контакты. Время срабатывания ВА47 — 63 в этом случае существенно зависит от величины протекаемого через него тока.

Для многих моделей автоматических выключателей необходимым условием является способность работы с перегрузкой в течение некоторого времени. Благодаря наличию регулировочного винта имеется возможность настроить параметры выключателя в соответствии с требованиями потребителей, такие настройки выполняются в заводских условиях. После срабатывания теплового расцепителя повторное включение АВ может быть выполнено только спустя некоторое время, необходимое для остывания биметаллической пластины.

Размыкание контактов расцепителя сопровождается возникновением электрической дуги. В процессе ее горения происходит разрушение контактов выключателя. Особенно большую опасность дуга составляет для мощных выключателей, расчитаных на токи 63, 100А или выше. Для того чтобы снизить негативное влияние дуги и продлить срок службы устройства используется дугогасительная камера, в которой электрическая дуга дробится и подавляется. Этот процесс сопровождается выделением газов, которые выводятся из корпуса автомата через специальное отверстие.

В разных моделях автоматических выключателей могут использоваться различные принципы подавления электрической дуги. Наиболее популярными техническими решениями при этом являются:

1. Использование дополнительных контактов расцепителя, которые выполнены из специального сплава. Эти контакты размыкаются позже основных, принимая на себя действие электрической дуги.
2. Использование дугогасительных решеток.
3. Использование эффекта перекатывания контактов расцепителя. При этом горение дуги осуществляется только на определенном их участке, который выполняется из особенно прочных и жароустойчивых материалов.
4. Использование «двойного разрыва». Является одним из наиболее перспективных технических решений, активно применяемых в современных моделях автоматических выключателей.

Классификация

Чтобы правильно подобрать вводной однополюсный АВ для использования в электрической проводке квартиры следует учитывать такие его параметры, как номинальный и максимальный токи, время срабатывания, габаритные размеры, а также цену устройства и репутацию его производителя. Основные характеристики отражаются на корпусе устройства в виде соответствующего обозначения.

В зависимости от времени срабатывания различают следующие типы автоматических выключателей:

1. Быстродействующие. Как правило, такими характеристиками обладают выключатели постоянного тока (время срабатывания меньше 0,008 с). Требования к этим устройствам описаны в ГОСТ 2585—81.
2. Нормального быстродействия (0,02 – 0,005 с).
3. Пониженного быстродействия (время срабатывания больше 0,02 с).
4. Селективный автоматический выключатель.

По количеству независимых электрических линий, отключаемых одним механизмом расцепления, автоматы могут быть разделены на одно-, двух-, трех- и четырехполюсные. Трехполюсный автоматический выключатель получил широкое распространение в низковольтных трехфазных сетях. Для организации надежной защиты однофазных сетей, а также цепей постоянного тока может быть использован двухполюсный выключатель.

В зависимости от назначения, автоматический выключатель может иметь различное значение номинального тока и тип времятоковой характеристики. В настоящее время ГОСТом установлены следующие номиналы автоматических выключателей по току:

1. До 25 А. Такие выключатели применяются для защиты бытовой электропроводки. Устройства на 3А и 6А используются в основном для защиты цепей освещения. Автоматы на 6А, 10А или 16А могут применяться для отдельного подключения более мощных потребителей.
2. Автоматы на 32А, 40А и 50А используются в качестве вводных устройств.
3. Выключатели с номинальным током выше 63 А (100А, 160А) представляют собой трехполюсные устройства, предназначенные для установки их в трехфазных сетях.

Тип времятоковой характеристики указывается на корпусе изделия в виде буквенного обозначения и показывает, для какого вида нагрузки подходит данный тип автомата.

Тип В. Характеристику этого типа имеет автоматический выключатель света с небольшим номинальным током (3А и 6А).

Тип С. Такие автоматы являются наиболее популярными. Их установка рекомендуется при обустройстве домашней электрической проводки, в которой могут присутствовать одновременно осветительные приборы (3 – 6А), а также маломощные двигатели или трансформаторы (до 40А). В качестве примера можно привести автоматы АВВ S231 С 16А или АЕ246М на 40А.

Автоматические выключатели производства АВВ (Германия):

Однополюсный автомат АВВ S201 С3 3А

Двухполюсный автомат АВВ Sh302-С6 6А

АВВ S231 С 16А

Как и прочие изделия торговой марки АВВ, устройства автоматической защиты отличаются высокой надежностью и качеством изготовления.

Тип D. Выключатели, обладающие подобной времятоковой характеристикой, используются для подключения трехфазных электродвигателей с большими пусковыми токами, а также другой индуктивной нагрузки.

Особенности выбора и установки

При выборе автоматического выключателя следует в первую очередь обратить внимание на следующие его характеристики.

Номинальное напряжение

Зависит от напряжения электрической сети (220 или 380 В).

Номинальный ток

Чрезвычайно важный параметр, который определяется суммарной мощностью всех подключаемых через автомат устройств. Для того чтобы рассчитать необходимый номинальный ток, нужно общую мощность потребителей разделить на напряжение электрической сети. После этого следует подобрать ближайшее большее значение номинального тока из стандартного ряда, определенного ГОСТом.

Важно! Устанавливать автоматические выключатели, номинальный ток которых значительно превышает общий ток сети, не рекомендуется, поскольку такое решение в существенной степени снизит уровень электробезопасности системы.

Максимальный ток короткого замыкания

Согласно ГОСТу, этот параметр характеризует предельную коммутационную способность выключателя. Значение максимального тока наносится на корпус устройства в виде цифры, показывающей, какой максимальный ток в амперах или килоамперах способен отключить такой автомат. Необходимая отключающая способность автоматического выключателя определяется путем проведения достаточно сложных математических расчетов или измерений сопротивления петли фаза-нуль. На практике к таким действиям прибегают редко, гораздо чаще пользуются  приблизительной классификацией автоматических выключателей по максимальному току КЗ:

1. 4500 А. Этот вид устройств подходит для установки в частных квартирах или домах (АВВ Sh301L). В большинстве случаев максимальный ток короткого замыкания в подобных электрических сетях не превышает 1000 А.
2. 6000 А. (Например, АВВ Sh300). Выключатели этого вида применяются для подключения мощных потребителей.
3. 10000 А и выше. К таким устройствам относятся мощные трехфазные автоматы (АВВ серии T7). Такие устройства применяются в большинстве случаев для использования их в качестве вводных выключателей. При этом существует определенный риск возникновения короткого замыкания в непосредственной близости от вводного электрического щитка. Такая ситуация способна вызвать появления больших токов КЗ.

Селективность системы защиты

Селективность системы означает ее избирательность, то есть способность автоматически отключать только поврежденные элементы, в которых возникают ненормальные режимы работы. Для обеспечения этого качества автоматы, имеющие небольшой номинальный ток (3А или 6А) и расположенные ближе к нагрузке по схеме электроснабжения, должны иметь меньшее время срабатывания, чем у вводных выключателей (номинальный ток которых составляет 40А – 100А).

Наиболее распространенные серии отечественных и зарубежных моделей АВ

Одной из наиболее востребованных на рынке серий автоматических выключателей, представленных зарубежными производителями, является серия c60n.

Особенности автоматических выключателей c60n:

1. Автоматы c60n соответствуют требованиям отечественных и международных стандартов.
2. Устройства c60n предназначены для работы в однофазных и трехфазных сетях.
3. Автоматы c60n имеют широкий ряд мощностей, в который входят изделия с номинальным током от 0,5 до 125А.
4. В зависимости от назначения, автоматы c60n могут иметь от одного до четырех полюсов.
5. В отличие от большинства аналогичных устройств, автоматы c60n имеют однозначную индикацию состояния.
6. Времятоковые характеристики устройств c60n могут иметь тип В, С и D.
7. Отключающая способность до 20 кА (в зависимости от типа автомата с маркировкой c60n).
8. Максимальная отключающая способность автоматов c60n составляет 6 кА.

К наиболее популярным типам отечественных автоматических выключателей относятся устройства серии ае, к которым относятся устройства типа ае 2036, ае 2043, ае 2046, а также ае 2056.

Особенности выключателей серии ае:

1. Автоматы ае используются в трехфазных сетях переменного тока.
2. Основной функцией автоматов типа ае является защита таких потребителей, как асинхронные электродвигатели.
3. Выключатели серии ае предоставляют большой выбор параметров отключения, к которым относится величина уставки по току срабатывания. Например, для автомата ае с номинальным значением тока 40А и уставкой 12, ток срабатывания будет равен 40Х12=480 А.
4. Максимальная коммутационная способность автоматов ае 2046М – 4500А.

Установка выключателя

Выбор автоматического выключателя для установки в собственной квартире является важной задачей. Приобретать подобные изделия нужно в специализированных магазинах, при этом стоит обращать внимание на продукцию проверенных и хорошо зарекомендовавших себя производителей. К наиболее известным компаниям, производящим электрооборудование, относится Schneider Electric, АВВ, IEK, Legrand.

Проверка автоматических выключателей непосредственно в магазине может быть выполнена с использованием обыкновенного тестера. Для этого следует проверить сопротивление между верхней и нижней клеммами его полюсов во включенном состоянии устройства.

Для того чтобы отличить подделку от оригинального изделия надежных производителей следует внимательно осмотреть корпус автомата, обращая внимание на качество его изготовления. Маркировка автоматических выключателей наносится машиной, поэтому все обозначения отличаются высокой четкостью и точным расположением.

Установка автоматических выключателей на входе в квартиру представляет собой достаточно простую операцию, которая включает в себя всего несколько действий:

1. Выбор устройства по размерам и техническим характеристикам.
2. Отключение напряжения на вышестоящем распределительном щитке.
3. Установка выключателя на DIN-рейку.
4. Подключение входящего фазного провода (или проводов в случае установки трехфазной модели АВ) к верхним клеммам выключателя.
5. Подключение фазного провода, питающего нагрузку, к нижней клемме устройства.
6. Включение питания от вышестоящего автомата.
7. Подключение нагрузки и проверка работоспособности установленного выключателя.

Правильный выбор автоматического выключателя позволяет надежно защитить электроустановки от возникающих в них аварийных режимов, а также добиться необходимого уровня электробезопасности при эксплуатации и обслуживании домашней электрической проводки.

mr-build.ru