Автоматические выключатели и сферы их применения

Содержание:

1. Назначение и особенности применения автоматических выключателей.
2. Конструкция автоматического выключателя.
3. Ключевые характеристики автоматических выключателей.

Практически любая система электроснабжения объектов или оборудования предусматривает обязательное наличие в питающей цепи автоматических выключателей, которые также часто называют автоматическими расцепителями. Назначение автоматического выключателя – защита электросети от работы в режиме длительного повышенного потребления тока, а также защита сети и оборудования от короткого замыкания.

Назначение и особенности применения автоматических выключателей 

Обязательная установка таких элементов защиты позволяет исключить длительный или сильный нагрев кабельной системы, и как следствие – продлить срок службы изоляции и предотвратить ее возгорание. Поэтому такими автоматами оснащаются объекты любого назначения, а также отдельное оборудование с повышенной мощностью потребления или особыми требованиями к защите его работы.

При проектировании сетей электроснабжения промышленного и бытового типа они делятся на сегменты, в которых используется каскадное подключение автоматических выключателей, то есть, на входе сети обязательно ставится более мощный выключатель, рассчитанный на потребление всего объекта, а на каждом внутреннем сегменте такой сети устанавливается устройство, рассчитанное на меньший ток отключения. Такая последовательная система установки автоматических выключателей:

• обеспечивает комплексную защиту оборудования и электропроводки;
• позволяет легко отключать каждый сегмент сети для его обслуживания;
• при возникновении аварийной ситуации на отдельном участке позволяет обеспечить нормальное электроснабжение на участках цепи без нарушения номинального режима работы.

Все современные автоматические выключатели можно разделить на три большие группы по области применения:

• выключатели общего назначения. Применяются для коммутации и защиты электросетей стандартного напряжения одно- и трехфазного тока. Они устанавливаются как на промышленных, так и на бытовых объектах;
• промышленные автоматические выключатели . Предназначены для коммутации и защиты сетей нестандартного напряжения и высокого номинального тока;
• специализированные серии автоматических выключателей. Предназначены для защиты участков электросети, питающих электрооборудования определенного типа, как правило с повышенной индуктивностью, высокими пусковыми токами или особыми требованиями к характеру кривой отключения.

Обращаем ваше внимание, что подавляющее большинство таких автоматов не рассчитаны на использование в режиме постоянного включения или отключения нагрузки, поскольку имеют ограниченный ресурс работы контактной группы. Для этой цели используются специальные выключатели, пускатели и аналогичное оборудование постоянной коммутации.

Вне зависимости от вида автоматических выключателей и области их применения конструкция автоматов имеет общие черты и принципы выбора их технических параметров для установки и защиты электросети конкретного объекта или оборудования заданного типа.

Конструкция автоматического выключателя

Конструктивно электрические автоматы для защиты сетей от перегрузки и короткого замыкания состоят из следующих основных узлов:

• входной и выходной клеммы подключения проводов защищаемой сети;
• контактной группы, состоящей из подвижного и неподвижного контакта, обеспечивающих разрыв электрической цепи;
• рукоятки управления, приводящей в движение систему механического расцепителя;
• механического расцепителя, который обеспечивает необходимое усилие прижатия контактной группы и задает время ее размыкания;
• блока электромагнитного расцепителя, состоящего из катушки индуктивности и подвижного сердечника, который срабатывает при значительном превышении тока потребления или коротком замыкании в сети;
• биметаллической пластины теплового расцепителя, отключающей автомат при длительных незначительных превышениях мощности потребления сетью от номинальной мощности автомата;
• искрогасительной камеры, обеспечивающей подавление дугового разряда при расцеплении контактов, что предотвращает их подгорание и увеличение сопротивления со временем;
• защитного корпуса, на котором предусмотрены элементы крепления изделия на монтажную рейку или в шкаф.

В зависимости от производителя и назначения конкретного типа автоматических выключателей конструкция, возможности и внешний вид устройств могут отличаться, однако принцип действия оборудования этого типа остается неизменным.

Ключевые характеристики автоматических выключателей

Когда производится выбор автоматических выключателей, учитывают такие их характеристики:

• число полюсов коммутации. Выпускаются 1, 2, 3 и 4 полюсные выключатели, которые могут разрывать одновременно от одной до четырех цепей соответственно. Конструктивно двух и более полюсные выключатели отличаются от однополюсных только наличием общей рукоятки управлениям, через которую отключающие усилие от одного модуля передается на остальные. То есть, при срабатывании много полюсного автомата при перегрузке или коротком замыкании в одной из цепей отключается все группы такого устройства;
• номинальный рабочий ток – максимальная величина электрического тока, при которой автомат может работать длительное время;
• номинальное рабочее напряжение – максимальное напряжение сети, при котором автомат работает длительное время;
• времятоковая характеристика. Кривая, определяющая длительность работы автомата до отключения при незначительном превышении номинального тока. Как правило срабатывание теплового расцепителя происходит при превышении тока в 1,13-1,45 раз;
• предельная отключающая способность. Определяет максимальную величину тока короткого замыкания в сети, при которой автомат может расцепить контакты без их спекания и потери работоспособности;
• диапазон срабатывания электромагнитного расцепителя. Еще одна времятоковая характеристика, которая определяет диапазон токов, при которых автомат отключается мгновенно. Эту характеристику принято обозначать буквенным индексом. По нему автомат выбирается в зависимости от характера нагрузки в сети.

Также при выборе защитного автомата следует учитывать особенности его исполнения, размеры корпуса, а также способ монтажа в шкаф или на рейку. 

При выборе автоматических выключателей для замены вышедших из строя или отработавших свой ресурс, а также при проектировании новых электрических сетей обычно руководствуются такими принципами подбора устройства, в частности, смотрят на:

• характеристики нового автомата, которые могут полностью совпадают с характеристиками заменяемого устройства;
• данные энергетического паспорта, в котором указан максимальный ток или максимальная допустимая долговременная мощность потребления сегмента защищаемой сети;
• характеристики кабельной сети защищаемого объекта и номинального тока, на который она рассчитана;
• максимальную мощность (силу тока), потребляемую нагрузкой в нормальном режиме работы, для защиты которой устанавливается автомат.

Обращаем ваше внимание, что выбор устройства защитного отключения напрямую связан с электро- и пожаробезопасностью эксплуатации объекта, поэтому решение такой задачи следует доверить квалифицированному специалисту.

В каталоге нашей компании “IES-drives” представлен широкий выбор защитных автоматов общего и специального назначения, среди которых можно подобрать устройство для защиты любой электросети или оборудования. Также вы всегда можете обратиться за помощью к нашим сотрудникам, и они помогут вам выбрать наиболее подходящую модель защитных систем этого типа.

вернуться в блог

Устройство автоматических выключателей

Задание 2. Назовите позиции выключателя?

Главная контактная система. Это определяющий элемент выключателя. Система должна удовлетворять следующим требованиям: 1)обеспечивать не перегреваясь и не окисляясь, продолжительный режим работы при номинальном токе и 2) быть способной не повреждаясь, включать и отключать большие токи короткого замыкания.

Дугогасительная система. Эта система должна обеспечивать отключение больших токов короткого замыкания в ограниченном объеме. Под воздействием возникающих электродинамических сил дуга быстро растягивается и гаснет, но ее пламя занимает очень большое пространство. Задача дугогасительного устройства, заключается в том, чтобы ограничить размеры дуги и обеспечить ее гашение в малом объеме. Дугогасительные камеры выключателей по конструкции схожи с дугогасительными камерами контакторов и магнитных пускателей. Дуга может погаснуть и самостоятельно без применения дугогасительных устройств.

Известны опыты, когда при токе 256000 А. и напряжении 500В дуга гасла самостоятельно, однако при этом в помещении где располагался автомат лопались оконные стекла и звук дуги был слышен на 500м, клубы дыма поднимались на несколько метров.

Привод служит для включения выключателя по чьей- либо команде ( оператора, системы автоматики и др.). Выполняются выключатели с ручным или двигательным приводом, либо с тем и другим. Под двигательным понимают привод, в котором сила создается любым видом энергии, кроме мускульной энергии оператора, например электромагнитом, электродвигателем, пневматикой, гидравликой и т.п. Отключение выключателя осуществляется пружинами после разъединения расцепляющего устройства.

Расцепляющее устройство предназначено для исключения возможности удерживать контакты выключателя во включенном положении (рукояткой, дистанционным приводом) при наличии ненормального режима работы в защищаемой цепи. Расцепляющее устройство представляет собой систему шарниро- связанных рычагов, соединяющих привод включения с системой подвижных контактов, которые соединены с отключающей пружиной.

Расцепители. Это элементы, которые контролируют заданный параметр защищаемой цепи и, воздействуя на механизм расцепления, отключают выключатель при отклонении значения параметра от установленного. Автоматические выключатели, как правило, снабжаются расцепителями максимального тока для защиты в зоне токов перегрузки и токов к. з или только токов к.з.

Расцепители могут быть:

Электромагнитный расцепитель автоматического выключателя – предназначен для защиты цепей от тока короткого замыкания, представляет собой электромагнит, который при определенном токе мгновенно притягивает якорь, в результате чего происходит отключение автоматического выключателя. Многие современные выключатели имеют полупроводниковый расцепитель, который выполняет функции электромагнитного расцепителя.

Тепловой расцепитель автоматического выключателя – тепловое реле, реагирующее на количество тепла выделяемое в его нагревательном элементе и защищающее цепи от перегрузки.

Комбинированный расцепитель – расцепитель, осуществляющий защиту от перегрузки и коротких замыканий, представляет собой комбинацию из двух расцепителей: теплового и электромагнитного.

Расцепитель минимального напряжения — электромагнит, срабатывающий при исчезновении напряжения, или при снижении его до уставки срабатывания расцепителя.

Независимый расцепитель – электромагнит, срабатывающий и отключающий автоматический выключатель при подаче импульса от ключа или кнопки управления.

Задание 3.а. Заполните таблицу (ответы должны быть краткими, лаконичными (2-4 слова)

Таблица

Назначение основных конструктивных единиц автомата
Главная система	Дугогасительная система	привод	Расцепляющее устройство	расцепитель

Задание 3. б.Придумайте вопрос по теме

Что такое автоматический выключатель и почему он важен?

28 января 2022 г.

Что такое автоматический выключатель и почему он важен?

Автоматические выключатели окружают нас в повседневной жизни. Дома, на работе, в электромобилях и в нашей инфраструктуре эти электрические выключатели всегда готовы защитить электрические системы в случае перегрузки или короткого замыкания. И хотя большинство из нас проживает свою жизнь, не задумываясь о повседневном применении автоматических выключателей, они необходимы для поддержки всего, от наших самых обыденных дел до наших самых грандиозных проектов.

По мере роста спроса на электроэнергию и расширения электрических систем автоматические выключатели приобретают еще большее значение, чем когда-либо прежде. А технологические инновации позволяют создавать новые, более совершенные компоненты, которые обещают энергоэффективность.

Что такое автоматический выключатель?

Автоматический выключатель представляет собой электрический выключатель, предназначенный для автоматического размыкания цепи во избежание повреждения компонентов, перегрева и возгорания в случае перегрузки или короткого замыкания. Это иногда называют защитой от перегрузки по току.

Автоматические выключатели выполняют те же функции, что и предохранители, однако их можно использовать повторно. Предохранители — это одноразовые элементы, которые необходимо заменять после перегрузки системы. Поскольку автоматические выключатели являются переключателями, их можно просто сбросить.

Как работает автоматический выключатель?

Когда через автоматический выключатель проходит избыточное количество электроэнергии (известное как состояние неисправности или ток короткого замыкания), выключатель автоматически размыкается, разрывая цепь и предотвращая продолжение потока электроэнергии.

То, как автоматический выключатель достигает этого, зависит от его типа. Традиционные механические автоматические выключатели (подумайте о тех, которые находятся в вашем домашнем автоматическом блоке) — это физические переключатели, которые переворачиваются, чтобы размыкаться, и должны снова физически замыкаться, чтобы электричество текло.

В полупроводниковых автоматических выключателях вместо этого используются силовые полупроводники (такие как двунаправленный биполярный переходный транзистор Ideal Power или B-TRAN™) для быстрого размыкания цепи без каких-либо физических движущихся частей. Это снижает износ и может обеспечить более длительный срок службы.

Хотите узнать больше? Прочтите технический документ, чтобы узнать больше об устройствах B-TRAN ™ в твердотельных автоматических выключателях .

Какой бы метод ни использовался, конечной целью автоматического выключателя является размыкание цепи, а затем управление током без перегрева.

Типы автоматических выключателей

Существует множество различных типов автоматических выключателей с различным назначением. Некоторые автоматические выключатели предназначены для использования в низковольтных сетях жилых или небольших коммерческих помещений, а другие — для промышленного применения или крупных инфраструктурных систем. Чтобы определить, какой тип вы ищете, вы обычно можете определить символ автоматического выключателя, который ясно показывает предполагаемое использование автоматического выключателя.

В этом неполном списке указаны некоторые типы автоматических выключателей, с которыми вы можете столкнуться.

Однополюсные автоматические выключатели

Примером того, что вы можете найти в коробке с автоматическим выключателем дома, является однополюсный автоматический выключатель, предназначенный для низковольтных приборов, таких как посудомоечная машина или холодильник. Эти автоматические выключатели обычно обеспечивают питание 120 вольт в цепи и могут выдерживать от 15 до 30 ампер.

Двухполюсные автоматические выключатели

Двухполюсные автоматические выключатели также можно найти дома в коробке с автоматическими выключателями. Эти компоненты имеют два провода, которые соединяются с одним проводом, который отключает выключатель, если какая-либо сторона полюса перегружена. Эти выключатели обеспечивают мощность 240 вольт, поскольку они фактически представляют собой два однополюсных автоматических выключателя, объединенных в один компонент.

Твердотельные автоматические выключатели

Твердотельные автоматические выключатели, не имеющие движущихся частей, не подвержены такому износу, как традиционные механические автоматические выключатели. Они также закрываются быстрее, обеспечивая более быструю защиту последующих компонентов. К сожалению, использование этих более долговечных и надежных автоматических выключателей остается низким, поскольку они исторически сталкивались с недостатками эффективности из-за сравнительно высоких потерь проводимости. Во многом это связано с широким использованием полупроводников на основе биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT), на которые опирается большинство твердотельных автоматических выключателей. Именно эту проблему призван решить полупроводник B-TRAN™ компании Ideal Power.

Прерыватели цепи дугового замыкания

Прерыватели цепи дугового замыкания (AFCI) разработаны специально для обнаружения различных типов дуговых электрических замыканий, гашения дуги и снижения риска возгорания из-за перегрева. Когда ток короткого замыкания прерывается, также возникает электрическая дуга; дуга должна быть прервана, чтобы не повредить компоненты выключателя. Для этого можно использовать ряд методов, таких как сжатый воздух, газ или вакуум. Какой метод применяется, зависит от напряжения, необходимого для выбранного приложения.

Прерыватели цепи замыкания на землю

Прерыватели цепи замыкания на землю (GFCI) предназначены для устранения неисправности, связанной с цепью заземления с низким сопротивлением в системе. Автоматические выключатели GFCI предназначены для быстрого отключения питания при обнаружении замыкания на землю. По данным Управления по охране труда и здоровья (OSHA), он должен размыкать цепь в течение 1/40 секунды, как правило, сразу после подключения неисправного устройства. Он также служит для предотвращения перегрева и пожаров, связанных с замыканием на землю.

Высоковольтные промышленные автоматические выключатели

Типы автоматических выключателей, предназначенных для промышленного применения, например, для управления энергией, собранной на ферме с солнечными панелями, или электричеством, необходимым для питания зарядных устройств электромобилей через EVG, выдерживают мощность на несколько порядков выше, чем однополюсные автоматические выключатели. Например, промышленные автоматические выключатели высокого напряжения используются, когда требуется напряжение более 72,5 кВ.

Автоматические выключатели постоянного и переменного тока

Следует отметить, что автоматические выключатели постоянного и переменного тока работают только с соответствующими системами. Автоматические выключатели постоянного тока нельзя использовать с цепью переменного тока. Точно так же автоматические выключатели переменного тока не будут работать с цепью постоянного тока.

В чем находятся автоматические выключатели?

Автоматические выключатели можно найти во всем: от электрической системы в вашем доме до сетей электромобилей (EVG) и ветряных турбин. Множество различных типов автоматических выключателей является результатом огромного количества приложений, которые поддерживают эти полезные компоненты. Без этих электрических выключателей вы не смогли бы приготовить утреннюю чашку кофе, а люди не смогли бы ступить на Луну.

Как выбрать автоматический выключатель

Чтобы выбрать автоматический выключатель, необходимо знать его технические характеристики. Основные факторы, которые следует учитывать:

• Номинальное напряжение: Номинальное напряжение — это максимально возможное напряжение, которое может быть приложено к автоматическому выключателю. Важно понимать, какое напряжение требуется для вашего предполагаемого применения, и выбирать автоматический выключатель с допустимой нагрузкой по напряжению.
• Номинальный длительный ток: Чтобы узнать номинальный постоянный ток, определите ампер. Амперный рейтинг говорит вам, какой непрерывный ток может выдержать автоматический выключатель без перегрева.
• Частота: Чтобы определить частоту, с которой может работать ваш автоматический выключатель, рассмотрите амперы. Например, автоматические выключатели на 600 ампер способны выдерживать частоты от 50 до 120 Гц. Неправильный выбор может привести к потерям энергии и повышенному нагреву, снижению эффективности и потенциальному повреждению компонентов.
• Макс. отключающая способность: Максимальная отключающая способность автоматического выключателя всегда должна быть больше или равна току короткого замыкания, который вызывает размыкание выключателя. В противном случае автоматический выключатель может быть поврежден.

Автоматические выключатели продолжают совершенствоваться

По мере совершенствования наших технологий совершенствуются и наши автоматические выключатели. Это тоже к счастью, потому что наши потребности в электроэнергии постоянно растут. От появления массовых новых отраслей, таких как электромобили и возобновляемые источники энергии, до развития ранее неиндустриальных регионов мира, потребность в электрических системах и автоматических выключателях никуда не исчезнет в ближайшее время. Вот почему Ideal Power сосредоточилась на разработке своего полупроводника B-TRAN™ для поддержки более эффективного функционирования полупроводниковых автоматических выключателей. Повышение энергоэффективности и безопасности электрических систем не просто важно, это стало критически важным для общества в больших и малых масштабах.

Какова роль вашего автоматического выключателя? — Zimmerman Electric Company

Электричество — неотъемлемая часть современного образа жизни. Все приборы, гаджеты и устройства нуждаются в электроэнергии для эффективного функционирования. Однако электричество опасно, если домашняя проводка неисправна или электрическая система установлена ​​неправильно. Это может привести к серьезному материальному ущербу и даже к человеческим жертвам. Автоматический выключатель — это защитное устройство, которое защищает имущество и людей от избыточного электрического тока.

Что такое автоматический выключатель?

Автоматический выключатель является важным элементом безопасности, подключенным к жилой или коммерческой электрической системе. Конструкция автоматического или ручного механического коммутационного устройства защитит электрическую цепь от повреждений, вызванных коротким замыканием или перегрузкой.

Каковы функции автоматического выключателя?

Основной функцией автоматического выключателя является прерывание или прекращение подачи электрического тока после обнаружения неисправности в электрической системе. Электрическая коробка внутри или снаружи дома содержит главный выключатель, который регулирует питание всего дома, и ряды автоматических выключателей, подключенных к отдельным цепям, контролирующим подачу электроэнергии в разные комнаты. Профессионал должен убедиться, что автоматические выключатели, установленные на открытом воздухе, защищены от факторов окружающей среды.

В отличие от традиционных предохранителей, которые требуют замены для восстановления подачи питания после однократного разрыва цепи, автоматические выключатели легче сбрасывать до тех пор, пока они не изнашиваются со временем. Большинство домовладельцев и электриков предпочитают автоматические выключатели, хотя они дороже предохранителей из-за более высокой безопасности, связанной с ними.

Важность автоматического выключателя

Короткое замыкание или ненадежные соединения проводки являются причиной тысяч электрических пожаров и миллионов материальных повреждений в США. Проблемы с электричеством являются причиной 10% всех пожаров в жилых домах. Автоматический выключатель остается во включенном положении, чтобы обеспечить свободный поток электричества по цепи. Превышение тока в электрической цепи может повредить ее и привести к перегреву, возгоранию, поражению электрическим током, ожогам или взрыву.

Автоматический выключатель необходим для защиты дома от таких обстоятельств. Без этих устройств безопасности дом сталкивается с различными потенциальными опасностями. Маркировка автоматических выключателей облегчает определение того, какую часть дома они контролируют. Это помогает быстро обнаружить и устранить проблему.

Автоматический выключатель может сработать из-за обрыва линии электропередачи, протекания избыточного тока в цепи или перегорания горячих и нулевых проводов. Автоматические выключатели работают как система защиты цепи и срабатывают, когда ток превышает определенный порог.

Цепь может перегрузиться, если к розетке подключено несколько электроприборов с высоким энергопотреблением, или из-за скачка напряжения в сети.