Схема автоматического выключателя

Устройство автоматического выключателя

Автоматический выключатель (автомат) служит для нечастых включений и отключений электрических цепей и защиты электроустановок от перегрузки и коротких замыканий, а также недопустимого снижения напряжения.

По сравнению с плавкими предохранителями автоматический выключатель обеспечивает более эффективную защиту, особенно в трёхфазных цепях, так как в случае, например, короткого замыкания производится отключение всех фаз сети. Предохранители в этом случае, как правило, отключают одну или две фазы, что создаёт неполнофазный режим, который также является аварийным.

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

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

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

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

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

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

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

Схема и основные элементы автоматического выключателя представлены на рисунке 3.

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

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

Устройство автоматического выключателя

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

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

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

– тепловой (для защиты от перегрузок),

– комбинированный, имеющий электромагнитный и тепловой элементы,

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

– независимый (для дистанционного управления автоматическим выключателем),

– специальный (для реализации сложных алгоритмов защиты).

Устройство автоматического выключателя

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

Читать еще:  Схема подключения трехфазного двигателя

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

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

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

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

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

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

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

Устройство и принцип работы автоматического выключателя

Для электромонтёра коммутационная аппаратура является одним из основных устройств, с которыми приходится работать. Автоматические выключатели несут как коммутационную, так и защитную роль. Ни один современный электрощит не обходится без автоматов. В этой статье мы рассмотрим, как устроен и работает автоматический выключатель.

Определение

Автоматический выключатель – это коммутационный прибор, предназначенный для защиты кабелей от критических значений токов. Это нужно для того, чтобы избежать повреждений токопроводящих жил проводов и кабелей в случае межфазных замыканий и замыканий на землю.

Важно: Основная задача автоматического выключателя – защитить кабельную линию от последствий протекания токов короткого замыкания.

Основными характеристиками автоматических выключателей являются:

Номинальный ток (1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000, 6300);

Время токовая характеристика.

Наибольшее распространение автоматы получили в бытовых и промышленных электросетях с напряжением 220/380 вольт. Напряжения приведены для отечественных электросетей. За рубежом они могут отличаться. В высоковольтных линиях используются релейные схемы и трансформаторы тока. Время-токовая характеристика отражает, через какой промежуток времени и при какой величине тока относительно номинального произойдет размыкание его контактов. Пример её изображен на рисунке ниже:

Принцип работы

Автоматический выключатель (АВ) – это коммутационный аппарат, который содержит два вида защиты:

Каждый из них выполняет одну и ту же работу – размыкание силовых контактов, но при разных условиях. Рассмотрим их подробнее.

При протекании токов через автомат ниже номинального его контакты будут замкнуты бесконечно долго. Но при незначительном превышении тока тепловой расцепитель, представленный биметаллической пластиной, разомкнет их.

Чем больше ток, протекающий через контакты автоматичсекого выключателя, тем быстрее произойдет нагрев биметаллической пластины – это описывается во время токовой характеристике и обозначается быстродействием автомата (буква около номинального тока в маркировке). В зависимости от того насколько перегружен по току автомат зависит время его отключения, это могут быть и десятки минут, а могут быть и единицы секунд.

Электромагнитный расцепитель срабатывает при быстром росте тока. Величина тока его срабатывания на порядки превышает номинальный ток.

Отсюда возникает вопрос: “Так зачем же автомату две защиты, если можно просто сконструировать его так, чтобы он выключался сразу при превышении номинального тока?”

Ответа на этот вопрос два:

1. Наличие двух защит увеличивает надежность системы в целом.

Читать еще:  Двухполюсный автоматический выключатель схема подключения

2. При подключении к автоматическому выключателю устройств ток, у которых изменяется в процессе пуска и работы, чтобы не происходило ложных срабатываний. Например, у электродвигателей пусковой ток может в десятки раз превышать номинальный, а также при их работе могут возникать кратковременные перегрузки на валу (допустим, токарный станок). Тогда при затяжном пуске будет также выбивать автомат.

Устройство

Автоматический выключатель состоит из:

Корпуса (на рисунке – 6).

Клемм для подключения токопроводящих жил (на рисунке – 2).

Силовых контактов (на рисунке – 3, 4).

Дугогасительной камеры (на рисунке – 8).

Рычагов соединенных с кнопками или флажками для его включения и отключения (замыкания и размыкания контактов) (на рисунке – 1 и то, с чем он соединен).

Теплового разъединителя (на рисунке – 5).

Электромагнитного разъединителя (на рисунке – 7).

Цифрой 9 обозначена защелка для крепления на дин-рейку.

К клеммам (обычно верхним, на практике не имеет особого значения) подключается питания, к клеммам на противоположной стороне подключается нагрузка. Ток проходит через силовые контакты, катушку электромагнитного разъединителя, тепловой разъединитель.

Электромагнитная защита выполнена в виде катушки из медного провода, она намотана на каркасе, внутри которого расположен подвижный сердечник. Катушке содержит от нескольких единиц до пары десятков витков, в зависимости от её номинального тока. При этом, чем меньше номинальный ток, тем больше витков и меньше сечение провода катушки.

При протекании тока через катушку вокруг неё образуется магнитное поле, которое воздействует на подвижный сердечник внутри. В результате чего он выдвигается и толкает рычаг, в результате чего силовые контакты размыкаются. Если смотреть на рисунке – то рычаг находится ниже катушки, и когда её сердечник опускается – механизм приводится в действие.

Тепловая защита нужна для длительных превышений тока. Она представляет собой биметаллическую пластину, которая при нагреве изгибается в одну из сторон. При достижении критического состояния она толкает рычаг, и контакты разъединяются. Дугогасительная камера нужна для гашения дуги, которая возникает вследствие размыкания цепи под нагрузкой.

Процесс дугообразования зависит от характера нагрузки и её величины. При этом при отключении индуктивной нагрузки (электродвигатель) возникают более сильные дуги, чем при коммутации активной нагрузки. Газы, образовавшиеся в результате её горения, отводятся через специальный канал. Это в разы повышает срок службы силовых контактов.

Дугогасительная камера состоит из набора металлических пластин и диэлектрических крышек. Заключение Раньше автоматические выключатели ремонтировали, и можно было собрать из нескольких один нормально функционирующий. Была возможность отрегулировать и заменить силовые контакты и другие его узлы.

В настоящее время автоматы заключены в неразборный литой или собранный с помощью заклепок корпус. Их ремонт нецелесообразен, сложен и займет много времени. Поэтому автоматы просто заменяют новыми.

Автоматический выключатель

В последнее время вместе с ростом спроса людей усложняется обслуживание различного приборов, как в бытовом плане, так и в производственном. В большинстве случаев различные приборы потребляют электричество, а это означает, что какая-либо авария или сбой в сети может порой вызвать долгий простой работы, отыскивание необходимых запчастей и т.д. Именно из-за этого каждая поломка встает перед потребителями со временем в более значительную сумму. В этом плане существует оптимальный вариант сохранения различных приборов, финансов и времени – специальное устройство, предохраняющее приборы от последствий аварий, главным условием которого станет надежность и долговечность.

Практически все вышеперечисленные свойства идеально сочетает в себе автоматический выключатель. Автомат – это специальный коммутационный прибор, главным свойством которого является проведение и переключение тока в ординарном положении электросети. Во время форс-мажорных обстоятельствах этот прибор обесточивает клиентов через некоторые время или при увеличении тока до критической точки (короткого замыкания). Автоматические выключатели считаются специальной разработкой для защиты приборов от перегрузок, скачков напряжения, которые могут вызвать выход различных приборов из строя. Время от времени с помощью такого прибора следует делать перезагрузку подачи питающего напряжения.
Конструкция такого прибора отличается простотой, так как автоматический выключатель предполагает наличие корпуса из диэлектрика, рычаг, пару контактов, а также расцепители.

Составляющие магнитного расцепителя сделаны в виде соленоида – при помощи сердечника они размыкают цепь при повышении максимально дозволенной величины тока. Для более оперативной сработки ему нужен ток, которые превышает номинальное значение в два или десять раз. Тепловой расцепитель включается в том случае, если влияние повышенного тока довольно-таки долгое, но возрастание тока в таком случае может доходить только до полутора раз больше номинала. В этот период обычно нагревается биметаллическая пластинка, которая под воздействием температуры становится длиннее и таким способом размыкает цепь. С течением времени пластина остывает, и автоматический выключатель снова становится готовым к использованию.

Читать еще:  Схема подключения реверсивного двигателя

Автоматические выключатели можно разделить на несколько групп по следующим особенностям:

1. По типу тока. Значение тока в основном колеблется в больших пределах – от 6,3 ампер до 6,3 килоампер;
2. По объёму полюсов – обычно от 1 до 4 полюсов;
3. По наличию/отсутствию токоограничения;
4. По видам расцепителей;
5. По типу переключения цепей;
6. По типу герметичности корпуса, благодаря которому достигается защита от негативного воздействия окружающей среды и многим другим особенностям.
7.

Также автоматы классифицируются и по быстроте срабатывания:

Нормальные. Время сработки обычно составляет до 0,1 секунды;
Селективные. Срабатывание занимает примерно 1 секунду;
Быстродействующие. Помимо наиболее быстрого отключения (примерно 0,005 секунды), такие выключатели обладают токоограничивающим эффектом.

Если вы собрались приобрести автоматический выключатель, то кроме номинального тока, вам нужно будет учесть его особенности (ток мгновенного расцепления).
Насчитывают 3 вида характеристик – В, С и D:

В – ток мгновенного расцепления от 3 до 5 *In включительно (в данном случае In означает номинальный ток);
С – от пяти до десяти *In
D – от десяти и до пятидесяти *In.

Обозначение автоматических выключателей серии ВА

ВА – Х1Х2Х3Х4 – Х5Х6 Х7Х8Х9Х10 – Х11Х12 Х13Х14ВА

Х1, Х2 – номер серии

Х3, Х4 – максимальный номинальный ток
25 – 50 А 29 – 63 А; 31 – 100 А; 35 – 250 А; 37 – 400 А; 39 – 630 А; 41 – 1000 А; 43 – 2000 А

Х5 – число полюсов и количество расцепителей тока
3 – 3 полюса с максимальным расцепителем тока в каждом полюсе;
6 – выключатели постоянного тока;
8 – 3 полюса с максимальным расцепителем тока в каждом из двух полюсов

Х6 – исполнение максимальных расцепителей тока в зоне защиты
0 – отсутствуют;
2 – расцепитель в зоне токов короткого замыкания;
3 – расцепитель в зоне токов короткого замыкания;
4 – расцепитель в зоне токов короткого замыкания и перегрузки;

Х7, Х8 – исполнение по дополнительным сборочным единицам

Х9 – вид привода и способ установки выключателя
1 – ручной привод, стационарное исполнение;
3 – электромагнитный привод, стационарное исполнение;
5 – ручной дистанционный привод, выдвижное исполнение;
7 – электромагнитный привод, выдвижное исполнение

Х10 – исполнение по дополнительным механизмам
0 – дополнительные механизмы отсутствуют;
5 – ручной дистанционный привод для оперирования через дверь предустройства;
0 – без регулировки номинального тока тепловых расцепителей и температурной компенсации;
6 – устройство для блокировки положения “Отключено” выключателя стационарного исполнения

Х11, Х12 – степень защиты (00 – IP00; 20 – IP20)

Схема автоматического выключателя

Рычаг выключателя (1) — служит для ручного включения или выключения. Клеммы расположенные в нижней и верхней части автоматического выключателя (2) служат для подключения кабеля. На задней части «автомата» расположена защелка (9) для установки автомата на DIN-рейку. Такими защелками оснащено большинство автоматических выключателей на небольшие токи (до 125 А). Коммутацию цепи выполняют два контакта – подвижный (3) и неподвижный (4). Подвижный контакт для быстрого расцепления оснащен пружиной.

Все автоматические выключатели оснащены двумя типами расцепителей: тепловым и магнитным.

Магнитный расцепитель (он же мгновенный расцепить) представлен соленоидом (7), подвижный сердечник которого способен приводить в движение механизм расцепителя. Когда через соленоид протекает электрический ток выше номинального, электромагнитный поток, действуя на сердечник выталкивает его. Последний, в свою очередь, действует на подвижный контакт и размыкает цепь протеканиятока.

Тепловой расцепитель представлен биметаллической пластиной (5), через которую протекает электрический ток, за счет которого она нагревается. Если через пластинку протекает ток выше номинального, она начинает изгибаться, чем приводит в действие механизм расцепителя. Ток срабатывания теплового расцепителя настраивается в процессе производства регулировочным винтом (6). После остывания, пластина приходит в исходное положение и автоматический выключатель снова готов к использованию.

{SOURCE}

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector