Источник

типы и назначение устройства, функциональные возможности автоматов

В статье вы узнаете про устройство и принцип работы автоматического выключателя. Такие средства защиты от короткого замыкания и перегрузок на сегодняшний день можно встретить в каждом доме и на производстве. Ушли в небытие так называемые пробки, которые, по сути, выполнены по такой же схеме, как и автоматические выключатели. И даже принцип действия у них схож, вот только использовать не очень удобно – на дин-рейку такую пробку не поставить.

А что уж говорить о плавких вставках – предохранителях, в которых при коротком замыкании перегорает тонкий провод. Такие можно встретить разве что в трансформаторных подстанциях. И то в них используются плавкие вставки, которые наполнены песком. В слаботочных цепях, если так можно выразиться, применяются исключительно автоматические выключатели. Типы и устройство будет рассмотрено в статье. И начнем с описания работы автоматов, которые используются чаще всего в быту.

Штатный режим работы

Итак, давайте рассмотрим устройство и принцип действия автоматического выключателя. У него имеется несколько режимов работы, каждый будет рассмотрен отдельно. В штатном режиме через автоматический выключатель течет ток, который меньше номинального или равен ему. При этом напряжение питания поступает на верхнюю клемму, которая соединена с неподвижным контактом. С последнего ток идет к подвижному контакту, затем по гибкому медному проводнику на соленоид. Далее ток с соленоида поступает на расцепитель (тепловое реле) и после на клемму, расположенную снизу. Именно она соединяется с потребителями электроэнергии.

Аварийные режимы работы

Принцип работы автоматического выключателя переменного тока таков, что при аварийной ситуации (перегрузка или короткое замыкание) происходит отключение защищаемой цепи. Начинает работать механизм свободного расцепления, он приводится в действие специальным расцепителем (обычно электромагнитные или тепловые используются в конструкциях). Давайте рассмотрим особенности обоих типов расцепителей.

Тепловой – это пластина из биметалла, которая состоит из двух слоев сплавов, у которых разные коэффициенты термического расширения. Когда ток проходит по пластине, происходит ее нагрев и она изгибается в то сторону, на которой находится металл с наименьшим коэффициентом. Когда значение силы тока превышает допустимые значения, изгиб становится таким, что его достаточно для того чтобы привести в действие весь расцепительный механизм. При этом размыкается цепь.

Электромагнитные расцепители состоят из соленоида с сердечником (подвижным), который удерживается пружиной. Когда происходит превышение максимального тока, то в катушке начинает наводиться поле. Под его действием сердечник начинает втягиваться внутрь соленоида, пружина при этом сжимается. В этот же момент начинает срабатывать расцепитель. В штатном режиме в катушке также происходит наведение поля, но у него маленькая сила, ее недостаточно для того, чтобы сжать пружину.

Режим перегрузки

Режим перегрузки – это когда ток, потребляемый подключенной к автомату нагрузкой, становится выше, нежели номинальное значение прибора. При этом ток, который проходит через расцепитель, вызывает нагрев пластины из биметалла, что приводит к увеличению ее изгиба. Это приводит к тому, что срабатывает расцепительный механизм. В этот момент выключается автомат, и цепь размыкается.

Тепловая защита срабатывает не мгновенно, так как для нагрева пластины нужно некоторое время. И оно варьируется в зависимости от того, насколько превышено номинальное значение силы тока. Промежуток времени может колебаться от пары секунд до часа. Задержка позволит избавиться от отключения питания при непродолжительном и случайном повышении тока. Часто такие превышения можно наблюдать при запуске электродвигателя.

Ток срабатывания

Минимальное значение силы тока, при котором обязан срабатывать тепловой расцепитель, регулируется специальным винтом на заводе-изготовителе. Значение примерно в полтора раза выше, нежели номинал, который указывается на корпусе выключателя. Как видите, принцип работы расцепителя автоматического выключателя не очень сложен. Но на силу тока, при котором происходит срабатывание тепловой защиты, огромное влияние оказывает и то, какая у окружающей среды температура.

Если в помещении жарко, то прогрев и выгибание биметаллической пластины начнут происходить при малом значении тока. А если в помещении холодно, то тепловой расцепитель начнет работать при более высоком токе. Поэтому один и тот же автоматический выключатель с биметаллической пластиной будет работать по-разному зимой и летом. Это к автоматам с электромагнитными расцепителями не относится.

Перегрузка в электроцепи

Стоит отметить, что принцип работы автоматического выключателя постоянного тока примерно такой же, как и аналогичного прибора, работающего на переменном. Суть сводится к тому, что при превышении допустимой нагрузки происходит нагрев пластины и отключение цепи. Что может быть причиной перегрузки? Самая частая причина – это подключение большого числа потребителей, у которых мощность больше, нежели расчетная.

Если вы одновременно подключите к автомату несколько потребителей – электрочайник, холодильник, утюг, стиральную машинку, кондиционер, электроплиту, – то вполне возможно, что сработает расцепитель. Даже если вы используете автоматический выключатель с номинальным током 16 А, он может отключиться. Все зависит от того, какая мощность у потребителей.

Если происходит частое отключение, то нужно решить, от каких электроприборов можно отказаться на время. Стоит ли включать электроплиту и стиралку одновременно? Зная назначение и устройство автоматических выключателей, можно, конечно, установить прибор с большим значением номинального тока. Но здесь стоит ожидать подвоха со стороны электропроводки дома и ввода – выдержат ли они большую нагрузку?

Режим короткого замыкания

А теперь давайте рассмотрим один из «главных» режимов работы – при коротком замыкании. Вы знаете общее устройство и принцип работы автоматического выключателя в режиме перегрузки. Но частный случай – это режим КЗ. Работает автомат несколько иначе. Ток возрастает при этом до бесконечности, изоляция электропроводки может расплавиться. Чтобы не произошло этого, нужно мгновенно произвести размыкание цепи.

Именно от КЗ помогает защититься электромагнитный расцепитель. Чуть ранее мы говорили о том, из каких элементов состоит этот узел автоматического выключателя. Когда ток возрастает в несколько раз, то в обмотке начинает увеличиваться магнитный поток. Под его действием сердечник втягивается, пружина сжимается. При этом происходит нажатие на спусковую планку, которая находится в механизме расцепления. И питание прерывается, так как силовые контакты мгновенно размыкаются.

Электромагнитный расцепитель – это устройство, которое способно защитить от КЗ и возгорания электропроводки. Срабатывает защита буквально за сотые доли секунды, следовательно, проводка не успевает прогреться до опасной температуры.

Размыкание силовых контактов

Нужно отметить, что по силовым контактам течет очень большой ток. И когда они размыкаются, то образуется дуга, у нее очень высокая температура – порядка 3000 градусов. Для защиты контактов и остальных компонентов от разрушений, в конструкцию вносится один небольшой элемент – дугогасительная камера. Это решетка из нескольких металлических пластинок, изолированных друг от друга.

В том месте, в котором размыкаются контакты, появляется дуга. И один ее край начинает двигаться вместе с тем контактом, который расцепляется. А второй край дуги как бы скользит по неподвижному контакту, после чего переходит на проводник, соединенный с ним. Этот проводник соединяется с дугогасительной камерой. Затем дуга начинает дробиться на пластинках, постепенно слабеет, а затем и вовсе гаснет.

Если присмотреться внимательно к автоматическому выключателю ВК-45 (принцип работы его рассмотрен в нашем материале), то можно увидеть, что внизу есть небольшие отверстия, именно через них уходят газы, которые появляются при горении. Если автомат отключился из-за срабатывания электромагнитного расцепителя, то вы не сможете его включить, пока не устраните причину КЗ. Что касается теплового расцепителя, то заново включить автомат можно после остывания биметаллической пластины.

Как работают воздушные выключатели

Выше мы рассмотрели устройства, которые применяются в быту и на производстве. Но стоит рассмотреть и принцип работы автоматических воздушных выключателей – это совершенно иная категория приборов. Классифицируют их по типу движения воздуха:

1. Поперечные.
2. Продольные.

Воздушные автоматы могут иметь большое количество разрывов контактов, все зависит от того, на какое напряжение они рассчитаны. Чтобы облегчить гашение дуги, с контактами соединяется сопротивление в качестве шунта.

Дугогасительная камера – это набор перегородок, разбивающих дугу на маленькие составляющие. Именно поэтому дуга не может разгореться и достаточно быстро она тухнет. Высоковольтные выключатели, работающие со сжатым воздухом, отличаются тем, что у них либо есть отделитель, либо нет. Если в конструкции имеется отделитель, то силовые контакты соединяются с поршнями. В итоге получается единый механизм. Отделитель включается последовательно с контактами гасителя дуги.

Отделитель и контакты гасителя дуги – это первый полюс автомата. При подаче сигнала на отключение происходит срабатывание механического пневмоклапана. Он открывает пневматический привод, а воздух начинает воздействовать на контакты гасителя дуги. Контакты размыкаются, а дуга при этом тушится при помощи сжатого воздуха. После этого происходит отключение и разделителя. Стоит отметить, что необходимо четко отрегулировать подачу воздуха, чтобы его количества хватило для тушения дуги.

Классификация воздушных автоматов

Все высоковольтные воздушные выключатели можно разделить на несколько групп:

1. Сетевые – работают при напряжении свыше 6 кВ, могут использоваться в цепях переменного тока для выключения и включения потребителей в штатных режимах (неаварийных). А также для отключения нагрузки при возникновении короткого замыкания.
2. Генераторные – работают в электросетях с напряжением 6-24 кВ для подключения генераторных установок. Могут выдерживать значительные пусковые токи. Имеется режим работы при КЗ.
3. Для использования в электротермических установках – у них диапазон напряжений 6-220 кВ. Работают как в штатном, так и в аварийном режимах.
4. Автоматы спецназначения – такие приборы выпускаются только под заказ, серийных образцов нет. Их делают с учетом всех особенностей эксплуатации.

Классификация по типу и местоположению механизма нагнетания воздуха:

1. Конструкции опорного типа.
2. Подвесные.
3. Встраиваемые в комплектные распределительные устройства.
4. Выкатного типа.

Плюсы и минусы воздушных автоматов

Среди преимуществ можно выделить следующие:

1. Используют такие устройства давно, поэтому опыта в их эксплуатации и ремонте предостаточно.
2. Более современные приборы (например, элегазовые) не поддаются ремонту.

Но есть и недостатки, например:

1. Необходимо иметь дополнительную пневматическую аппаратуру или компрессор.
2. При отключении (особенно при аварийном) издает много шума.
3. Для установки нужно большое пространство – у прибора довольно большие габариты.
4. Нельзя устанавливать в пыльных и влажных помещениях. Поэтому приходится применять дополнительные меры, чтобы уменьшить запыленность и влажность.

Дифференциальный автомат – что это такое

И напоследок разберемся с принципом работы дифференциального автоматического выключателя. Это устройство для защиты, которое при аварии отключает сразу и ноль, и фазу. В функции прибора входит:

1. Слежение за током короткого замыкания, а также отключение цепи при его появлении.
2. Отключение цепи при превышении допустимой нагрузки.
3. Имеются ли токи утечки. В том случае, если кто-то прикасается к оголенным проводам, происходит утечка тока. Дифференциальный автомат при этом отключается.

По сути, этот прибор совмещает в себе два устройства – простой автоматический выключатель и УЗО. Главный плюс в том, что ваша безопасность и электропроводка всегда под защитой (конечно, если все сделано по правилам). Также можно выделить еще один плюс – нет необходимости в установке УЗО. Кроме того, в щитке прибор занимает немного места. И подключить к электросети прибор не составит труда.

Но есть и недостатки. В частности, на некоторых моделях отсутствуют флажки, поэтому сразу определить причину срабатывания сложно. Второй недостаток – если вышла из строя одна половина прибора, придется менять все устройство полностью. Ремонтировать его нельзя. И самый главный недостаток – это стоимость. Она значительно выше, чем у УЗО и обычного автомата. Поэтому, прежде чем ставить дифференциальные выключатели, решите, нужно ли вам это. Вполне возможно, что проще окажется поставить УЗО и обычный автомат.

Принцип работы и разновидности электрических автоматов. Электрические автоматы

Собирая электрощиток или подключая новую крупную бытовую технику, домашний мастер обязательно столкнется с такой проблемой как необходимость подбора автоматических выключателей.

Для чего служит автомат

В цепи электропитания автомат ставят для предупреждения перегрева проводки. Любая проводка рассчитана на прохождение какого-то определенного тока. Если пропускаемый ток превышает это значение, проводник начинает слишком сильно греться. Если такая ситуация сохраняется достаточный промежуток времени, начинает плавиться проводка, что приводит к короткому замыканию. Автомат защиты ставят чтобы предотвратить эту ситуацию.

Вторая задача автомата защиты — при возникновении тока короткого замыкания (КЗ) отключить питание. При замыкании токи в цепи возрастают многократно и могут достигать тысяч ампер. Чтобы они не разрушили проводку и не повредили аппаратуру, включенную в линию, автомат защиты должен отключить питание как можно быстрее — как только ток превысит определенный предел.

Чтобы защитный автоматический выключатель исправно выполнял свои функции, необходимо правильно сделать выбор автомата по всем параметрам. Их не так много — всего три, но с каждой надо разбираться.

Какие бывают автоматы защиты

Для защиты проводников однофазной сети 220 В есть отключающие устройства однополюсные и двухполюсные. К однополюсным подключается только один проводник — фазный, к двухполюсным и фаза и ноль. Однополюсные автоматы ставят на цепи 220 В внутреннего освещения, на розеточные группы в помещениях с нормальными условиями эксплуатации. Их также ставят на некоторые виды нагрузки в трехфазных сетях, подключая одну из фаз.

Для трехфазных сетей (380 В) есть трех и четырех полюсные. Вот эти автоматы защиты (правильное название автоматический выключатель) ставят на трехфазную нагрузку (духовки, варочные панели и другое оборудование которое работает от сети 380 В).

В помещениях с повышенной влажностью (ванная комната, баня, бассейн и т.д.) ставят двухполюсные автоматические выключатели. Их также рекомендуют устанавливать на мощную технику — на стиральные и посудомоечные машины, бойлеры, духовые шкафы и т. д.

Просто в аварийных ситуациях — при коротком замыкании или пробое изоляции — на нулевой провод может попасть фазное напряжение. Если на линии питания установлен однополюсный аппарат, он отключит фазный провод, а ноль с опасным напряжением так и останется подключенным. А значит, остается вероятность поражения током при прикосновении. То есть, выбор автомата прост — на часть линий ставятся однополюсные выключатели, на часть — двухполюсные. Конкретное количество зависит от состояния сети.

Для трехфазной сети существуют трехполюсные автоматические выключатели. Такой автомат ставится на входе и на потребителях, к которым подводятся все три фазы — электроплита, трехфазная варочная панель, духовой шкаф и т.д. На остальных потребителей ставят двухполюсные автоматы защиты. Они в обязательном порядке должны отключать и фазу и нейтраль.

Пример разводки трехфазной сети — типы автоматов защиты

Выбор номинала автомата защиты от количества подключаемых к нему проводов не зависит.

Определяемся с номиналом

Собственно, из функций защитного автомата и следует правило определения номинала автомата защиты: он должен срабатывать до того момента, когда ток превысит возможности проводки. А это значит, что токовый номинал автомата должен быть меньше чем максимальный ток, который выдерживает проводка.

Исходя из этого, алгоритм выбора автомата защиты прост:

• для конкретного участка.
• Смотрите, какой максимальный ток выдерживает данный кабель (есть в таблице).
• Далее из всех номиналов защитных автоматов выбираем ближайший меньший. Номиналы автоматов привязаны к допустимым длительным токам нагрузки для конкретного кабеля — они имеют немного меньший номинал (есть в таблице). Выглядит перечень номиналов следующим образом: 16 А, 25 А, 32 А, 40 А, 63 А. Вот из этого списка и выбираете подходящий. Есть номиналы и меньше, но они уже практически не используются — слишком много электроприборов у нас появилось и имеют они немалую мощность.

Пример

Алгоритм очень прост, но работает безошибочно. Чтобы было понятнее, давайте разберем на примере. Ниже приведена таблица в которой указаны максимально допустимый ток для проводников, которые используют при . Там же даны рекомендации относительно использования автоматов. Они даны в колонке «Номинальный ток автомата защиты». Именно там ищем номиналы — он немного меньше предельно допустимого, чтобы проводка работала в нормальном режиме.

Сечение жил медных проводов	Допустимый длительный ток нагрузки	Максимальная мощность нагрузки для однофазной сети 220 В	Номинальный ток защитного автомата	Предельный ток защитного автомата
1,5 кв. мм	19 А	4,1 кВт	10 А	16 А	освещение и сигнализация
2,5 кв. мм	27 А	5,9 кВт	16 А	25 А	розеточные группы и электрический теплый пол
4 кв. мм	38 А	8,3 кВт	25 А	32 А	кондиционеры и водонагреватели
6 кв.мм	46 А	10,1 кВт	32 А	40 А	электрические плиты и духовые шкафы
10 кв. мм	70 А	15,4 кВт	50 А	63 А	вводные линии

В таблице находим выбранное сечение провода для данной линии. Пусть нам необходимо проложить кабель сечением 2,5 мм 2 (наиболее распространенный при прокладке к приборам средней мощности). Проводник с таким сечением может выдержать ток в 27 А, а рекомендуемый номинал автомата — 16 А.

Как будет тогда работать цепь? До тех пор, пока ток не превышает 25 А автомат не отключается, все работает в штатном режиме — проводник греется, но не до критических величин. Когда ток нагрузки начинает возрастать и превышает 25 А, автомат еще некоторое время не отключается — возможно это стартовые токи и они кратковременны. Отключается он если достаточно длительное время ток превысит 25 А на 13%. В данном случае — если он достигнет 28,25 А. Тогда электропакетник сработает, обесточит ветку, так как это ток уже представляет угрозу для проводника и его изоляции.

Расчет по мощности

Можно ли выбрать автомат по мощности нагрузки? Если к линии электропитания будет подключено только одно устройство (обычно это крупная бытовая техника с большой потребляемой мощностью), то допустимо сделать расчет по мощности этого оборудования. Так же по мощности можно выбрать вводный автомат, который устанавливается на входе в дом или в квартиру.

Если ищем номинал вводного автомата, необходимо сложить мощности всех приборов, которые будут подключены к домовой сети. Затем найденная суммарная мощность подставляется в формулу, находится рабочий ток для этой нагрузки.

После того, как нашли ток, выбираем номинал. Он может быть или чуть больше или чуть меньше найденного значения. Главное, чтобы его ток отключения не превышал предельно допустимый ток для данной проводки.

Когда можно пользоваться данным методом? Если проводка заложена с большим запасом (это неплохо, кстати). Тогда в целях экономии можно установить автоматически выключатели соответствующие нагрузке, а не сечению проводников. Но еще раз обращаем внимание, что длительно допустимый ток для нагрузки должен быть больше предельного тока защитного автомата. Только тогда выбор автомата защиты будет правильным.

Выбираем отключающую способность

Выше описан выбор пакетника по максимально допустимому току нагрузки. Но автомат защиты сети также должен отключаться при возникновении с сети КЗ (короткого замыкания). Эту характеристику называют отключающей способностью. Она отображается в тысячах ампер — именного такого порядка могут достигать токи при коротком замыкании. Выбор автомата по отключающей способности не очень сложен.

Эта характеристика показывает, при каком максимальном значении тока КЗ автомат сохраняет свою работоспособность, то есть, он сможет не только отключится, но и будет работать после повторного включения. Эта характеристика зависит от многих факторов и для точного подбора необходимо определять токи КЗ. Но для проводки в доме или квартире такие расчеты делают очень редко, а ориентируются на удаленность от трансформаторной подстанции.

Если подстанция находится недалеко от ввода в ваш дом/квартиру, берут автомат с отключающей способностью 10 000 А, для всех остальных городских квартир достаточно 6 000 А. Если же дом находится в сельской местности иди вы выбираете автомат защиты электросети для дачи, вполне может хватить и отключающей способности в 4 500 А. Сети тут обычно старые и токи КЗ большими не бывают. А так как с возрастанием отключающей способности цена возрастает значительно, можно применить принцип разумной экономии.

Можно ли в городских квартирах ставить пакетики с более низкой отключающей способностью. В принципе, можно, но никто не гарантирует, что после первого же КЗ вам не придется его менять. Он может успеть отключить сеть, но окажется при этом неработоспособным. В худшем варианте контакты расплавятся и отключиться автомат не успеет. Тогда проводка расплавится и может возникнуть пожар.

Тип электромагнитного расцепителя

Автомат должен срабатывать при повышении тока выше определенной отметки. Но в сети периодически возникают кратковременные перегрузки. Обычно они связаны с пусковыми токами. Например, такие перегрузки могут наблюдаться при включении компрессора холодильника, мотора стиральной машины и т.д. Автоматический выключатель при таких временных и краткосрочных перегрузках отключаться не должен, потому у них есть определенная задержка на срабатывание.

Но если ток возрос не из-за перегрузки а из-за КЗ, то за время, которое «выжидает» автоматический выключатель, контакты его расплавятся. Вот для этого и существует электромагнитный автоматический расцепитель. Он срабатывает при определенной величине тока, которая уже не может быть перегрузкой. Этот показатель называют еще током отсечки, так как в этом случае автоматический выключатель отсекает линию от электропитания. Величина тока срабатывания может быть разной и отображается буквами, которые стоят перед цифрами, обозначающими номинал автомата.

Есть три самых ходовых типа:

С какой же характеристикой выбрать пакетник? В данном случае выбор автомата защиты также основывается на отдаленности вашего домовладения от подстанции и состояния электросетей выбор автомата защиты проводят ползуясь простыми правилами:

• С буквой «B» на корпусе подходят для дач, домов селах и поселках, которые получают электропитание через воздушки. Также их можно ставить в квартиры старых домов, в которых реконструкция внутридомовой электросети не производилась. Эти защитные автоматы далеко не всегда есть в продаже, стоят немного дороже категории С, но могут доставляться под заказ.
• Пакетники с «C» на корпусе — это наиболее широко распространенный вариант. Они ставятся в сетях с нормальным состоянием, подходят для квартир в новостройках или после капремонта, в частных домах недалеко от подстанции.
• Класс D ставят на предприятиях, в мастерских с оборудованием, имеющим высокие пусковые токи.

То есть по сути выбор автомата защиты в этом случае прост — для большинства случаев подходит тип C. Он и есть в магазинах в большом ассортименте.

Каким производителям стоит доверять

И напоследок уделим внимание производителям. Выбор автомата нельзя считать завершенным, если вы не подумали о том, какой фирмы автоматические выключатели вы будете покупать. Точно не стоит брать неизвестные фирмы — электрика не та область, где можно ставить эксперименты. Подробно о выборе производителя в видео.

Автоматы электрические выполняют функцию защиты проводки от перегрузок, замыканий, аварий, которые могут возникнуть при скачках напряжения. Чтобы не случилась чрезвычайная ситуация, необходимо в квартирах, частных домах, гаражах, дачах и хозяйственных постройках устанавливать электрические автоматические выключатели. Когда случаются перегрузки или скачки, то прибор реагирует и работает неодинаково. В той или иной ситуации происходит срабатывание отдельных частей устройства, в то время как другие части продолжают работать, обеспечивая безопасность жилища.

Принцип работы защитного автомата

Выключатель имеет компактные, небольшие размеры, устройство помещено в пластмассу из термостойких материалов. На одной стороне -лицевой – установлена рукоятка, позволяющая включать и выключать прибор, на другой – сзади – фиксатор-защелка, который крепится на специальную DIN-рейку. Снизу и сверху расположены винтовые клеммы.

Принцип работы выключателей зависит от состояния сети и протекания тока по проводке. Когда прибор электрического выключателя находится в нормальном режиме, то через автомат проходит ток, показатели которого могут быть равны или меньше установленного номинального значения. Напряжение от внешней сети идет на верхнюю клемму с неподвижным контактом. Отсюда ток поступает на замкнутый подвижный контакт, а далее переходит на катушку соленоида, которая является гибким медным проводником. Уже отсюда ток идет на тепловой расцепитель, с которого поступает на нижнюю клемму. Именно она подключена к сети.

Таблица номиналов автоматов по току

Штатный ток, который проходит по проводке, может быть больше или меньше установленных значений. На их основании составлена классификация времятоковых характеристик для расцепителей в устройствах. Каждый вид в государственном стандарте отмечен латинской буквой, а допустимое превышение следует искать по формуле коэффициента – k=I/In.

В таблице 1 указаны нормы каждого типа времятоковых показателей.

Таблица 1

Статья по теме: Почему не стоит покупать светодиодные лампы в Китае: 7 причин

В таблице 2 приведены времятоковые характеристики приборов автоматического выключения тока.

Таблица 2

Тип	Характеристика	Виды цепей
А	Защита на отрезке АВ активируется, когда коэффициент будет равен 1,3. Отключение тока происходит в течение 60 мин. Если ток будет и дальше увеличиваться, то время отключения сокращается ровно в два раза. Электромагнитная защита со скоростью 0,05 сек. сработает, если номинал превысит в 2 раза.	Не подвержены кратковременным перегрузкам, применяются в промышленных масштабах, а не быту.
В	Штатный номинал может быть превышен в 3-5 раз. Активация соленоида происходит, если перегрузка возрастет в 5 раз. Тогда обесточивание произойдет в течение 0,015 сек. Термоэлемент отключится в течение 4 сек. уже при троекратном превышении.	Характерны для цепей без высоких пусковых токов.
С	Перегрузка происходит чаще, чем при других видах, допустимые показатели выше нормы – в 5 раз. Как только произойдет превышение штатного режима, автоматически отключиться термоэлемент.	В бытовых сетях, где часто присутствует нагрузка разного типа.
D	Превышение штатной нормы происходит в 10 раз, после чего отключается термоэлемент, и в 20 раз – для соленоида.	Используется для того, чтобы защитить пусковые устройства, по которым проходит высокий ток.
К	Отключение соленоида произойдет, если ток превысит показатели в 8 раз.	Такие приборы надо ставить на цепи, имеющие индуктивную нагрузку.
Z	Характерно небольшое превышение – от 2 до 4 раз.	Используется, чтобы подключать электронные приборы.
MA	Термоэлемент не применяется, чтобы отключить нагрузку.	Устанавливается на устройствах с электрическими двигателями.

Подбор автоматического выключателя по мощности

Одним из главных показателей, по которому осуществляется выбор автоматического выключателя, является мощность нагрузки. Это позволяет рассчитать нужное значение тока для устройства, его защиты от перепадов напряжения. Расчет проводится по номинальному току, поэтому рекомендуется выбирать по мощности отдельных участков. Во внимание стоит принимать меньшие или номинальные показатели расчетных токов. Допустимый ток электропроводки будет больше, чем номинальная мощность выключателя.

Необходимо учитывать и такой показатель, как времятоковая характеристика устройства. Основным параметром для определения номинального показателя мощности является сечение провода. Допустимое значение тока, которое указывается на автоматическом выключателе, должно быть немного меньше, чем максимальный ток для сечения провода. Выбирают устройство по наименьшему сечению провода, который проложен в проводке.

Статья по теме: Делаем украшения из тыквы для сада, дачи и дома своими руками (38 фото)

Чем опасно несоответствие кабеля сетевой нагрузке

Если автомат не будет соответствовать сетевой мощности и нагрузке, тогда он не будет защищать проводку от того, что сила тока и напряжение резко возрастет или упадет.

Сечение кабеля для сетевой нагрузки должно точно соответствовать мощности аппарата. Если мощность по разным участкам будет по сумме больше, чем номинальная величина, то станет увеличиваться температура. Из-за этого может произойти плавление изоляционного слоя кабеля. В результате чего начнется возгорание электрической проводки. Также, если сечение кабеля не будет отвечать нагрузке, то будут наблюдаться следующие явления:

• Задымление.
• Запах горелой изоляции.
• Возникает пламя.
• Выключатель не будет отключаться от сети, поскольку номинальные показатели тока по проводке не будут превышать допустимые нормы.

Процесс плавления изоляционного слоя через время спровоцирует короткое замыкание. Далее произойдет отключение автоматического выключателя, огонь способен в это время охватить весь дом.

Защита слабого звена электроцепи

Правила устройства электроустановок гласят, что выключатель для электрической сети обязан максимально защитить самый слабый участок или же содержать такой номинал тока, который будет полностью соответствовать параметру установок, которые включены в сеть. Чтобы подключить провода к сети, необходимо, чтобы их поперечные сечения имели суммарную мощность всех подключенных аппаратов.

Соблюдение подобных правил способно защитить квартиру или дом от возникновения аварии из-за слабого участка электропроводки. Игнорировать описанные требования нельзя, поскольку владелец жилья способен потерять не только прибор автоматического выключения тока, но и квартиру.

Как рассчитать номинал автоматического выключателя

• I – показатель/величина номинального тока.
• Р – суммарная мощность всех установок, которые включены в цепь. В расчет берутся лампочки и другие устройства, потребляющие электричество.
• U – напряжение тока в сети.

Для расчета номинала можно использовать таблицу 3:

Привет, друзья. Тема поста – типы и виды автоматических выключателей (автоматов, АВ). Также хочу итоги турнира по разгадыванию кроссвордов.

Виды автоматов:

Можно разделить на выключатели переменного тока, постоянного тока и универсальные, работающие при любом токе.

Конструкция — бывают воздушные, модульные, в литом корпусе.

Показатель номинального тока. Минимальный ток срабатывания модульного автомата составляет 0,5 Ампер, например. Скоро напишу о том, как правильно выбрать номинальный ток для автоматического выключателя, подписывайтесь на новости блога , чтобы не пропустить.

Номинальное напряжение, еще одно различие. В большинстве случаев АВ работают в сетях с напряжением 220 или 380 Вольт.

Бывают токоограничивающие и нетокоограничивающие.

Все модели выключателей классифицируются по количеству полюсов. Делятся на однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные автоматы.

Виды расцепителей — максимальный расцепитель тока, независимый расцепитель, минимальный или нулевой расцепитель напряжения.

Скорость срабатывания автоматических выключателей. Выделяют быстродействующие, нормальные и селективные автоматы. Бывают с выдержкой времени, без нее, независимой или обратно зависимой от тока выдержкой времени срабатывания. Характеристики могут сочетаться.

Отличаются по степени защиты от окружающей среды — IP, механических воздействий, токопроводимости материала. По виду привода — ручной, двигатель, пружина.

По наличию свободных контактов и способу присоединения проводников.

Типы автоматов:

Что означает тип АВ?

Автоматические выключатели содержат внутри себя два вида размыкателей – тепловой и магнитный.

Магнитный быстродействующий размыкатель предназначен для защиты при коротком замыкании. Срабатывание размыкателя может происходить за время от 0,005 до нескольких секунд.

Тепловой размыкатель значительно медленнее, предназначен для защиты от перегрузки. Работает с помощью биметаллической пластины, нагревающейся при перегрузке цепи. Время срабатывания от нескольких секунд до минут.

Совместная характеристика срабатывания зависит от вида подключаемой нагрузки.

Существует несколько типов отключения АВ. Их еще называют — типы время-токовых характеристик отключения.

A, B, C, D, K, Z.

A – применяется для размыкания цепей с большой длинной электропроводки, служит хорошей защитой для полупроводниковых устройств. Срабатывают при 2-3 номинальных токах.

B – для осветительной сети общего назначения. Срабатывают при 3-5 номинальных токах.

C – осветительные цепи, электроустановки с умеренными пусковыми токами. Это могут быть двигатели, трансформаторы. Перегрузочная способность магнитного размыкателя выше, чем у выключателей типа B. Срабатывают при 5-10 номинальных токах.

D – применяются в цепях с активно-индуктивной нагрузкой. Для электродвигателей с большими пусковыми токами, например. При 10-20 номинальных токах.

K – индуктивные нагрузки.

Z – для электронных устройств.

Данные о срабатывании выключателей типов K, Z лучше смотреть в таблицах конкретно по каждому производителю.

Вроде все, если есть, что дополнить, оставь комментарий .

Автоматическими выключателями называются приборы, отвечающие за защиту электроцепи от повреждений, связанных с воздействием на нее тока большой величины. Слишком сильный поток электронов способен вывести из строя бытовую технику, а также вызвать перегрев кабеля с последующим оплавлением и возгоранием изоляции. Если вовремя не обесточить линию, это может привести к пожару, Поэтому, в соответствии с требованиями ПУЭ (Правила устройства электроустановок), эксплуатация сети, в которой не установлены электрические автоматы защиты, запрещена. АВ обладают несколькими параметрами, один из которых – время токовая характеристика автоматического защитного выключателя. В этой статье мы расскажем, чем различаются автоматические выключатели категории A, B, C, D и для защиты каких сетей они используются.

Особенности работы автоматов защиты сети

К какому бы классу ни относился автоматический выключатель, его главная задача всегда одна – быстро определить появление чрезмерного тока, и обесточить сеть раньше, чем будет поврежден кабель и подключенные к линии устройства.

Токи, которые могут представлять опасность для сети, подразделяются на два вида:

• Токи перегрузки. Их появление чаще всего происходит из-за включения в сеть приборов, суммарная мощность которых превышает ту, что линия способна выдержать. Другая причина перегрузки – неисправность одного или нескольких устройств.
• Сверхтоки, вызванные КЗ. Короткое замыкание происходит при соединении между собой фазного и нейтрального проводников. В нормальном состоянии они подключены к нагрузке по отдельности.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя – на видео:

Токи перегрузки

Величина их чаще всего незначительно превышает номинал автомата, поэтому прохождение такого электротока по цепи, если оно не затянулось слишком надолго, не вызывает повреждения линии. В связи с этим мгновенного обесточивания в таком случае не требуется, к тому же нередко величина потока электронов быстро приходит в норму. Каждый АВ рассчитан на определенное превышение силы электротока, при котором он срабатывает.

Время срабатывания защитного автоматического выключателя зависит от величины перегрузки: при небольшом превышении нормы оно может занять час и более, а при значительном – несколько секунд.

За отключение питания под воздействием мощной нагрузки отвечает тепловой расцепитель, основой которого является биметаллическая пластина.

Этот элемент нагревается под воздействием мощного тока, становится пластичным, изгибается и вызывает срабатывание автомата.

Токи короткого замыкания

Поток электронов, вызванный КЗ, значительно превосходит номинал устройства защиты, в результате чего последнее немедленно срабатывает, отключая питание. За обнаружение КЗ и немедленную реакцию аппарата отвечает электромагнитный расцепитель, представляющий собой соленоид с сердечником. Последний под воздействием сверхтока мгновенно воздействует на отключатель, вызывая его срабатывание. Этот процесс занимает доли секунды.

Однако существует один нюанс. Иногда ток перегрузки может также быть очень большим, но при этом не вызванным КЗ. Как же аппарат должен определить различие между ними?

На видео про селективность автоматических выключателей:

Здесь мы плавно переходим к основному вопросу, которому посвящен наш материал. Существует, как мы уже говорили, несколько классов АВ, различающихся по времятоковой характеристике. Наиболее распространенными из них, которые применяются в бытовых электросетях, являются устройства классов B, C и D. Автоматические выключатели, относящиеся к категории A, встречаются значительно реже. Они наиболее чувствительны и используются для защиты высокоточных аппаратов.

Между собой эти устройства различаются по току мгновенного расцепления. Его величина определяется кратностью тока, проходящего по цепи, к номиналу автомата.

Характеристики срабатывания защитных автоматических выключателей

Класс АВ, определяющийся этим параметром, обозначается латинским литером и проставляется на корпусной части автомата перед цифрой, соответствующей номинальному току.

В соответствии с классификацией, установленной ПУЭ, защитные автоматы подразделяются на несколько категорий.

Автоматы типа МА

Отличительная черта таких устройств – отсутствие в них теплового расцепителя. Аппараты этого класса устанавливают в цепях подключения электрических моторов и других мощных агрегатов.

Защиту от перегрузок в таких линиях обеспечивает реле максимального тока, автоматический выключатель только предохраняет сеть от повреждений в результате воздействия сверхтоков короткого замыкания.

Приборы класса А

Автоматы типа А, как было сказано, обладают самой высокой чувствительностью. Тепловой расцепитель в устройствах с времятоковой характеристикой А чаще всего срабатывает при превышении силой тока номинала АВ на 30%.

Катушка электромагнитного расцепления обесточивает сеть в течение примерно 0,05 сек, если электроток в цепи превышает номинальный на 100%. Если по какой-либо причине после увеличения силы потока электронов в два раза электромагнитный соленоид не сработал, биметаллический расцепитель отключает питание в течение 20 – 30 сек.

Автоматы, имеющие времятоковую характеристику А, включаются в линии, при работе которых недопустимы даже кратковременные перегрузки. К таковым относятся цепи с включенными в них полупроводниковыми элементами.

Защитные устройства класса B

Аппараты категории B обладают меньшей чувствительностью, чем относящиеся к типу A. Электромагнитный расцепитель в них срабатывает при превышении номинального тока на 200%, а время на срабатывание составляет 0,015 сек. Срабатывание биметаллической пластины в размыкателе с характеристикой B при аналогичном превышении номинала АВ занимает 4-5 сек.

Оборудование этого типа предназначено для установки в линиях, в которые включены розетки, приборы освещения и в других цепях, где пусковое повышение электротока отсутствует либо имеет минимальное значение.

Автоматы категории C

Устройства типа C наиболее распространены в бытовых сетях. Их перегрузочная способность еще выше, чем у ранее описанных. Для того, чтобы произошло срабатывание соленоида электромагнитного расцепления, установленного в таком приборе, нужно, чтобы проходящий через него поток электронов превысил номинальную величину в 5 раз. Срабатывание теплового расцепителя при пятикратном превышении номинала аппарата защиты происходит через 1,5 сек.

Установка автоматических выключателей с времятоковой характеристикой C, как мы и говорили, обычно производится в бытовых сетях. Они отлично справляются с ролью вводных устройств для защиты общей сети, в то время как для отдельных веток, к которым подключены группы розеток и осветительные приборы, хорошо подходят аппараты категории B.

Это позволит соблюсти селективность защитных автоматов (избирательность), и при КЗ в одной из веток не будет происходить обесточивания всего дома.

Автоматические выключатели категории Д

Эти устройства имеют наиболее высокую перегрузочную способность. Для срабатывания электромагнитной катушки, установленной в аппарате такого типа, нужно, чтобы номинал по электротоку защитного автомата был превышен как минимум в 10 раз.

Срабатывание теплового расцепителя в этом случае происходит через 0,4 сек.

Устройства с характеристикой D наиболее часто используются в общих сетях зданий и сооружений, где они играют подстраховочную роль. Их срабатывание происходит в том случае, если не произошло своевременного отключения электроэнергии автоматами защиты цепи в отдельных помещениях. Также их устанавливают в цепях с большой величиной пусковых токов, к которым подключены, например, электромоторы.

Защитные устройства категории K и Z

Автоматы этих типов распространены гораздо меньше, чем те, о которых было рассказано выше. Приборы типа K имеют большой разброс в величинах тока, необходимых для электромагнитного расцепления. Так, для цепи переменного тока этот показатель должен превышать номинальный в 12 раз, а для постоянного – в 18. Срабатывание электромагнитного соленоида происходит не более чем через 0,02 сек. Срабатывание теплового расцепителя в таком оборудовании может произойти при превышении величины номинального тока всего на 5%.

Этими особенностями обусловлено применение устройств типа K в цепях с исключительно индуктивной нагрузкой.

Приборы типа Z тоже имеют разные токи срабатывания соленоида электромагнитного расцепления, но разброс при этом не столь велик, как в АВ категории K. В цепях переменного тока для их отключения превышение токового номинала должно быть трехкратным, а в сетях постоянного – величина электротока должна быть в 4,5 раза больше номинальной.

Аппараты с характеристикой Z используются только в линиях, к которым подключены электронные устройства.

Заключение

В этой статье мы рассмотрели время токовые характеристики защитных автоматов, классификацию этих устройств в соответствии с ПУЭ, а также разобрались, в каких цепях устанавливаются приборы различных категорий. Полученная информация поможет вам определить, какое защитное оборудование следует использовать в сети, исходя из того, какие устройства к ней подключены.

Электрический автомат, или автоматический выключатель, представляет собой механическое коммутационное устройство, посредством которого можно вручную добиться обесточивания всей электросети или же конкретного ее участка. Сделать это можно в доме, квартире, на даче, в гараже и т.п. Более того, такой прибор оснащается функцией автоматического выключения электрического кабеля при возникновении аварийных ситуаций: например, в случае короткого замыкания либо при перегрузке. Отличие таких автоматических выключателей от обычных предохранителей состоит в том, что после срабатывания их можно кнопкой включить вновь.

Автоматы (автоматические выключатели) – это то, что пришло на замену обычным пробкам, т.е. предохранителям в керамическом корпусе, где защитой от перегрузки по току была перегорающая нихромовая проволочка.

В отличие от пробки, автомат – многоразовое устройство , и функции защиты у него разделены. Во-первых, защита от сверхтоков (токов короткого замыкания или КЗ), во-вторых, защита от перегрузки, т.е. механизм автомата разрывает цепь нагрузки при небольшом превышении рабочего тока автомата.

В соответствии с этими функциями, автоматический выключатель содержит в себе два типа размыкателей. Магнитный быстродействующий размыкатель защиты от КЗ с системой гашения дуги (время реакции миллисекунды) и медленный тепловой размыкатель с биметаллической пластиной (время его реакции – от нескольких секунд до нескольких минут, в зависимости от тока нагрузки).

Классификация электрических автоматов

Существуют несколько типовых характеристик отключения автоматов: A, B, C, D, E, K, L, Z

• А – для размыкания цепей с большой протяженностью и для защиты электронных устройств.
• B – для осветительных сетей.
• С – для осветительных сетей и электроустановок с умеренными токами (перегрузочные способности по току вдвое больше, чем у В).
• D – для цепей с индуктивной нагрузкой и электромоторов.
• K – для индуктивных нагрузок.
• Z – для электронных устройств.

Основные критерии для выбора автовыключателя

Предельный ток короткого замыкания

Этот показатель необходимо учитывать сразу же. Означает он ту максимальную величину тока, при которой электрический автомат сработает и разомкнет цепь. Здесь выбор не велик, так как есть лишь три варианта: 4,5 кА ; 6 кА ; 10кА .

При выборе следует руководствоваться теоретической вероятностью возникновения сильной тока короткого замыкания. Если такой вероятности нет, то достаточно будет приобрести 4,5 кА автомат.

Ток автомата

Учет этого показателя является следующим шагом. Речь идет о необходимом номинальном значении рабочего тока электрического автомата. Чтобы определить рабочий ток, нужно руководствоваться мощностью, которая, предположительно, будет подключена к проводке, или же по значению допустимого тока (тот уровень, который будет выдерживаться в нормальном режиме).

Что нужно знать при определении рассматриваемого параметра? Не рекомендуется применять автоматы с завышенным рабочим током. Просто в таком случае автомат при перегрузке не отключит питание, а это может вызвать термическое разрушение изоляции проводки.

Полюсность автомата

Это, пожалуй, наиболее простой показатель. Чтобы выбрать количество полюсов у выключателя, нужно исходить из того, как он будет применяться.

Так, однополюсный автомат – это ваш выбор при необходимости защиты проводки, которая идет из электрощита к розеткам и цепям освещения. Двухполюсный выключатель применяется тогда, когда нужно защитить всю проводку в квартире либо доме с однофазным питанием. Защита трехфазной проводки и нагрузки обеспечивается трехполюсным автоматом, а четырехполюсные используются в целях защиты четырехпроводного питания.

Характеристики автомата

Это последний показатель, на который понадобится обратить внимание. Время-токовая характеристика автоматического выключателя обусловливается нагрузками, которые подключаются к защищаемой линии. При выборе характеристики учитываются: рабочий ток цепи, номинальный ток автомата, пропускная способность кабеля, рабочий ток выключателя.

В том случае, если необходимо подключать к линии электропитания небольшие пусковые токи, т.е. электрические приборы, характеризующиеся небольшой разнице между рабочим током и тем током, который возникает при включении, предпочтение следует отдать характеристике срабатывания B. При более серьезных нагрузках выбирают характеристику C. Наконец, есть еще одна характеристика – D. Свой выбор следует остановить на ней в том случае, если предполагается подключать мощные устройства с высокими пусковыми точками. О каких устройствах идет речь? Например, об электродвигателе.

Классификация УЗО

УЗО реагирует на дифференциальный ток, т.е. разность токов, текущих по прямому и обратному проводу. Дифференциальный ток появляется при прикосновении человека к защищенной цепи и заземленному предмету. УЗО для защиты людей выбираются на ток 10-30 мА , пожарные УЗО – на ток 300 мА. Последние защищает всю систему проводки, а при пожаре обычно токи утечки возникают раньше, чем токи КЗ.

Устройства защитного отключения защищают людей от поражения электрическим током.

Выбор УЗО затруднен тем, что это более сложное устройство, чем автомат. Например, есть дифавтоматы – устройства, совмещающие в себя автомат и УЗО. УЗО также подразделяются по типу исполнения на электронные и электромеханические. Опыт показал, что лучше использовать электромеханические УЗО. Они лучше защищены от ложных срабатываний и от поломок.

По числу полюсов УЗО делятся на:

• двухполюсные для цепей 220 В;
• четырехполюсные для цепей 380 В.

По условиям функционирования на:

• АС – реагирующие только на переменный синусоидальный дифференциальный ток.
• А – реагирующие как на переменный синусоидальный дифференциальный ток, так и на постоянный пульсирующий дифференциальный ток.
• В – реагирующие на переменный синусоидальный дифференциальный ток, на постоянный пульсирующий дифференциальный ток и на постоянный дифференциальный ток.

По наличию задержки на УЗО без задержки общего применения и с временной задержкой типа S. По токовой характеристике (дифавтоматы) на В, С, D. И, наконец, по номинальному току.

Следует знать, что если обычное Устройство Защитного Отключения и автомат стоят последовательно в одной цепи, то автомат должен быть на меньший ток, чем УЗО. Иначе УЗО может быть повреждено, т.к. автомат разрывает цепь нагрузки с задержкой.

В заключение необходимо сказать, что следует выбирать устройства известных фирм: ABB абб , GE POWER же пауэр , SIEMENS сименс , LEGRAND легранд и других, по крайней мере сертифицированных в России . Лучше выбирать электромеханические УЗО, т.к. они гораздо надежнее электронных. Вместо тандема из УЗО и автомата лучше выбрать дифавтомат, это сделает конструкцию щитка более компактной и надежной. Токовые характеристики необходимо выбирать в зависимости от используемой проводки. Ток срабатывания автоматов и дифавтоматов должен быть меньше максимально допустимых токов кабелей.

Для медных трехпроводных кабелей можно привести следующие данные соответствия сечения проводников кабеля в квадратных миллиметрах и токов автоматов:

• 3 х 1.5мм 2 – 16 Ампер;
• 3 х 2.5 мм 2 – 25 А;
• 3 х 4 мм 2 – 32 Ампер;
• 3 х 6мм 2 – 40 А;
• 3 х 10 мм 2 – 50 Ампер;
• 3 х 16 мм 2 – 63 А.

Надеемся, что после прочтения всего материала вам будет проще разобраться в проектировании и построении электропроводки.

История создания УЗО

Первое устройство защитного отключения (УЗО) было запатентовано германской фирмой RWE в 1928 г., когда принцип токовой дифференциальной защиты, ранее применявшийся для защиты генераторов, линий и трансформаторов, был применен для защиты человека от поражения электрическим током.

В 1937 г. фирма Schutzapparategesellschaft Paris & Со. изготовила первое действующее устройство на базе дифференциального трансформатора и поляризованного реле, имевшее чувствительность 0,01 А и быстродействие 0,1 с. В том же году с помощью добровольца (сотрудника фирмы) было проведено испытание УЗО. Эксперимент закончился благополучно, устройство сработало четко, доброволец испытал лишь слабый удар электрическим током, хотя и отказался от участия в дальнейших опытах.

Все последующие годы, за исключением военных и первых послевоенных, велась интенсивная работа по изучению действия электрического тока на организм человека, разработке электрозащитных средств и совершенствованию и внедрению устройств защитного отключения.

В нашей стране проблема применения устройств защитного отключения впервые возникла в связи с электрической и пожарной безопасностью школьников около 20 лет назад. Именно в этот период были разработаны и запущены в производство УЗОШ (УЗО школьное) для оборудования школьных зданий. Интересно, что УЗО такого типа ставят в школьных зданиях до сих пор, хотя в силу устаревших технологий эти устройства уже не вполне удовлетворяют современным требованиям электрической и пожарной безопасности.

Другим событием, обострившим проблему установки УЗО, была реконструкция московской гостиницы «Россия» после печально известного пожара, который возник по причине самого заурядного короткого замыкания. Дело в том, что при строительстве этого гостиничного комплекса были нарушены принципы электроснабжения. Несколько трагических случаев, приведших к гибели обслуживающего персонала, заставило руководство гостиницы наметить проведение установки устройств защитного отключения с целью обеспечить электро- и пожарную безопасность.

В то время подобные установки выпускались только для промышленного применения. Разработать установку защитного отключения для коммунально-бытового назначения было поручено одному из оборонных предприятий. Но трагедии предотвратить не успели, и возникший в результате короткого замыкания пожар в гостинице «Россия» привел к многочисленным жертвам. После пожара при восстановлении здания проводились работы по установке УЗО в каждом номере. Поскольку отечественные УЗО были изготовлены в очень сжатые сроки и имели недостатки, их постепенно стали заменять на устройства фирмы SIEMENS (Германия).

К этому времени над проблемой производства бытовых устройств защитного отключения стали задумываться и наши электротехнические предприятия. Так, гомельский завод «Электроаппаратура» и ставропольский электротехнический завод «Сигнал» разработали и стали выпускать бытовые устройства защитного отключения. И уже с 1991-1992 годов началось массовое внедрение устройств защитного отключения в домостроении, по крайней мере, в Москве.

В 1994 году был принят стандарт «Электроснабжение и электробезопасность мобильных (инвентарных) зданий из металла или с металлическим каркасом для уличной торговли и бытового обслуживания населения. Технические требования». В этом же году вышло постановление правительства Москвы о внедрении УЗО, которое предписывало обязательное оснащение новостроек Москвы устройствами защитного отключения.

В 1996 году вышло Письмо Главного управления государственной службы МВД России от 05.03.96 №20/2.1/516 «О применении устройств защитного отключения (УЗО) ». А правительством Москвы было принято еще одно решение о повышении надежности электроснабжения всего жилого фонда, независимо от года постройки. Можно сказать, что с этого момента началось узаконенное массовое внедрение УЗО в строительстве жилья.

В настоящее время уже четко расписаны области применения УЗО, действует ряд нормативных документов, регламентирующих технические параметры и требования к применению УЗО в электроустановках зданий. Сегодня УЗО является обязательным элементом любого распределительного щита, этими устройствами оборудованы в обязательном порядке все передвижные объекты (жилые домики-прицепы на кемпинговых площадках, торговые фургоны, фургоны общественного питания, малые временные электроустановки наружной установки, устраиваемые на площадях на время праздничных гуляний), ангары, гаражи.

Вариант подключения УЗО, обеспечивающий наиболее безопасную эксплуатацию электропроводки. Кроме того, УЗО встраивают в розеточные блоки или вилки, через которые подключаются электроинструмент или бытовые электроприборы, эксплуатируемые в особо опасных, влажных, пыльных, с проводящими полами и т.п., помещениях.

Страховые компании при оценке риска, определяющего страховую сумму, обязательно учитывают наличие на объекте страхования УЗО и их техническое состояние.

В настоящее время на каждого жителя развитых стран приходится в среднем по два УЗО. Тем не менее десятки фирм на протяжении многих лет стабильно в значительных количествах производят эти устройства самых различных модификаций, постоянно совершенствуя их технические параметры.

Таковы основные показатели, которые следует учитывать при выборе автоматического выключателя. Соответственно, если все необходимые данные вам будут известны, то выбор не составит труда. Останется лишь принять во внимание самый последний критерий – производителя автомата. На что это влияет? Очевидно, что на стоимость .

Действительно, разница есть. Так, известные европейские бренды свои автоматические выключатели предлагают по цене, которая в два раза превышает стоимость отечественных аналогов и в три раза больше цены на приборы из Юго-Восточных стран. Также от выбора конкретного производителя зависит наличие либо отсутствие выключателя с четко определенными показателями на складе.

Автоматический выключатель виды. Принцип работы и разновидности электрических автоматов

Автоматическими выключателями называются устройства, задача которых состоит в защите электрической линии от воздействия мощного тока, способного вызвать перегрев кабеля с дальнейшим оплавлением изоляционного слоя и возгоранием. Возрастание силы тока может быть вызвано слишком большой нагрузкой, что происходит при превышении суммарной мощностью устройств той величины, которую кабель может выдержать по своему сечению – в этом случае отключение автомата происходит не сразу, а после того, как провод нагреется до определенного уровня. При КЗ ток возрастает многократно в течение доли секунды, и устройство тут же реагирует на него, мгновенно прекращая подачу электричества в цепь. В этом материале мы расскажем, какими бывают типы автоматических выключателей и их характеристики.

Автоматические защитные выключатели: классификация и различия

Помимо устройств защитного отключения, которые не используются по отдельности, есть 3 типа автоматов защиты сети. Они работают с нагрузками разной величины и отличаются между собой по своей конструкции. К ним относятся:

• Модульные АВ. Эти устройства монтируются в бытовых сетях, в которых протекают токи незначительной величины. Обычно имеют 1 или 2 полюса и ширину, кратную 1,75 см.

• Литые выключатели. Они предназначены для работы в промышленных сетях, с токами до 1 кА. Выполнены в литом корпусе, из-за чего и получили свое название.
• Воздушные электрические автоматы. Эти устройства могут иметь 3 или 4 полюса и выдерживают силу тока до 6,3 кА. Используются в электрических цепях с установками высокой мощности.

Существует еще одна разновидность автоматов для защиты электросети – дифференциальные. Мы не рассматриваем их отдельно, поскольку такие устройства представляют собой обычные автоматические выключатели, в состав которых входит УЗО.

Типы расцепителей

Расцепители являются основными рабочими компонентами АВ. Задача их состоит в том, чтобы при превышении допустимой величины тока разорвать цепь, тем самым прекратив подачу в нее электроэнергии. Существует два основных типа этих устройств, отличающихся друг от друга по принципу расцепления:

• Электромагнитные.
• Тепловые.

Расцепители электромагнитного типа обеспечивают практически моментальное срабатывание автоматического выключателя и обесточивание участка цепи при возникновении в нем сверхтока короткого замыкания.

Они представляют собой катушку (соленоид) с сердечником, втягивающимся внутрь под воздействием тока большой величины и заставляющим срабатывать отключающий элемент.

Основная часть теплового расцепителя – биметаллическая пластина. Когда через автомат проходит ток, превышающий номинальную величину защитного устройства, пластина начинает нагреваться и, изгибаясь в сторону, касается отключающего элемента, который срабатывает и обесточивает цепь. Время на срабатывание теплового расцепителя зависит от величины проходящего по пластине тока перегрузки.

Некоторые современные устройства оснащаются в качестве дополнения минимальными (нулевыми) расцепителями. Они выполняют функцию выключения АВ, когда напряжение падает ниже предельного значения, соответствующего техническим данным устройства. Существуют также дистанционные расцепители, с помощью которых можно не только отключать, но и включать АВ, даже не подходя к распределительному щиту.

Наличие этих опций значительно увеличивает стоимость аппарата.

Количество полюсов

Как уже было сказано, автомат защиты сети имеет полюса – от одного до четырех.

Подобрать для цепи устройство по их числу совсем несложно, достаточно лишь знать, где используются различные типы АВ:

• Однополюсники устанавливают для защиты линий, в которые включены розетки и осветительные приборы. Они монтируются на фазный провод, не захватывая нулевого.
• Двухполюсник нужно включать в цепь, к которой подсоединена бытовая техника с достаточно высокой мощностью (бойлеры, стиральные машинки, электрические плиты).
• Трехполюсники монтируются в сетях полупромышленного масшатаба, к которым могут подключаться такие устройства, как скважинные насосы или оборудование автомастерской.
• Четырехполюсные АВ позволяют защитить от КЗ и перегрузок электропроводку с четырьмя кабелями.

Применение автоматов различной полюсности – на следующем видео:

Характеристики автоматических выключателей

Существует еще одна классификация автоматов – по их характеристикам. Этот показатель обозначает степень чувствительности защитного прибора к превышению величины номинального тока. Соответствующая маркировка покажет, насколько быстро в случае возрастания тока среагирует устройство. Одни типы АВ срабатывают моментально, в то время как другим на это понадобится определенное время.

Существует следующая маркировка устройств по их чувствительности:

• A. Выключатели этого типа наиболее чувствительны и на повышение нагрузки реагируют мгновенно. В бытовые сети их практически не устанавливают, защищая с их помощью цепи, в которые включено высокоточное оборудование.
• B. Эти автоматы срабатывают при возрастании тока с незначительной задержкой. Обычно они включаются в линии с дорогостоящими бытовыми приборами (жидкокристаллические телевизоры, компьютеры и другие).
• C. Такие аппараты – самые распространенные в бытовых сетях. Отключение их происходит не сразу после повышения силы тока, а через некоторое время, что дает возможность ее нормализации при незначительном перепаде.
• D. Чувствительность этих приборов к возрастанию тока самая низкая из всех перечисленных типов. Их чаще всего устанавливают в щитках на подходе линии к зданию. Они обеспечивают подстраховку квартирных автоматов, и если те по какой-то причине не срабатывают, отключают общую сеть.

Особенности подбора автоматов

Некоторые люди думают, что самый надежный автоматический выключатель – это тот, который может выдерживать наибольший ток, а значит, именно он может обеспечить максимальную защиту цепи. Исходя из этой логики, к любой сети можно подключать автомат воздушного типа, и все проблемы будут решены. Однако это совсем не так.

Для защиты цепей с различными параметрами надо устанавливать аппараты с соответствующими возможностями.

Ошибки в подборе АВ чреваты неприятными последствиями. Если подсоединить к обычной бытовой цепи защитный аппарат, рассчитанный на высокую мощность, то он не будет обесточивать цепь, даже когда величина тока значительно превысит ту, которую может выдержать кабель. Изоляционный слой нагреется, затем начнет плавиться, но отключения не произойдет. Дело в том, что сила тока, разрушительная для кабеля, не превысит номинал АВ, и устройство «посчитает», что аварийной ситуации не было. Лишь когда расплавленная изоляция вызовет короткое замыкание, автомат отключится, но к тому времени может уже начаться пожар.

Приведем таблицу, в которой указаны номиналы автоматов для различных электросетей.

Если же устройство будет рассчитано на меньшую мощность, чем та, которую может выдержать линия и которой обладают подключенные приборы, цепь не сможет нормально работать. При включении аппаратуры АВ будет постоянно выбивать, а в конечном итоге под воздействием больших токов он выйдет из строя из-за «залипших» контактов.

Наглядно про типы автоматических выключателей на видео:

Заключение

Автоматический выключатель, характеристики и виды которого мы рассмотрели в этой статье, является очень важным устройством, которое обеспечивает защиту электрической линии от повреждений мощными токами. Эксплуатация сетей, не защищенных автоматами, запрещена Правилами устройства электроустановок. Самое главное – правильно подобрать тип АВ, который подойдет для конкретной сети.

Разработка средств безопасности электросетей стала актуальной с момента их появления. Различные перегрузки приводили не только к повреждению кабелей, но и к возникновению пожаров.

На сегодняшний день наиболее популярными устройствами данного типа стали автоматические выключатели.

Они позволяют предотвратить такие события, как пожары, повреждение электропроводки. Поскольку они автоматические, то и срабатывание происходит без участия человека. Выбор правильного выключателя поможет обезопасить помещение от возникновения аварий.

Конструкция и принцип действия

Понимание механизма автоматического срабатывания выключателя поможет осуществить выбор правильной модели. Конструктивно автомат включает в себя следующие ключевые элементы:

• клеммы;
• тумблер;
• электромагнитный расцепитель;
• биметаллическая пластина.

В зависимости от вида перегрузки, срабатывает один из двух механизмов.

При возникновении перегрузка цепи током, превышающем номинал в разы, срабатывает биметаллическая пластина. Она нагревается в течение нескольких секунд, в результате чего происходит ее тепловое расширение. При достижении определенных размеров осуществляется ее существенный изгиб и цепь размыкается. Настройка параметров пластины осуществляется производителем. Для выключателей, применяемых в быту, время срабатывания занимает 5–20 с. На них, как правило, ставится маркировка литерами: B, C, D.

Режим короткого замыкания (КЗ) характеризуется лавинообразным возрастанием тока, превышающем не только номинал, но и его предельно допустимые нагрузки. Времени на нагрев пластины при скачке не остается, иначе проводка может оплавиться. Срабатывает в такой ситуации электромагнитный расцепитель. Магнитное поле приводит в движение сердечник, который осуществляет размыкание цепи. Мгновенное срабатывание позволяет обезопасить помещение от последствий КЗ.

Классификация

Электрические автоматы различаются по следующим ключевым характеристикам:

• число полюсов ;
• время токовая характеристика ;
• величина рабочего тока ;
• отключающая способность .

Число полюсов

Данная характеристика соответствует числу линий электропроводки, которые можно напрямую подключить к автомату. Все выходные провода будут отключены одновременно при срабатывании автомата.

Однополюсный автомат. Это самый простой вид устройств защиты цепи. К нему подключается всего 2 провода: один идет к нагрузке, второй является питанием. Ставится он на стандартную din планку размером 18 мм. Провод питания подводится сверху, а нагрузка к нижней клемме. Он может работать в линиях электропроводки с одной, двумя или тремя фазами. Помимо проводов питания и нагрузки у него есть нейтраль и заземление, которые подключению на соответствующие шины. На входе такие автоматы не ставят, поскольку размыкаться цепь будет только по фазной линии. Нулевая же проводка остается замкнутой и при сбоях на ней может остаться потенциал.

Двухполюсный автомат, его отличие от однополюсного. Этот тип автоматических выключателей позволяет полностью обесточить электропроводку помещения. Он позволяет синхронизировать момент выключения двух своих выходных линий. Последнее приводит к более высокому уровню безопасности при проведении электромонтажных работ. Его можно использовать как отдельный тумблер таких приборов, как водонагреватель или стиральная машина. Подключение выполняется посредством 4 кабелей: по паре на входе и выходе.

Логичен простой вопрос: возможно ли подключение двух однополюсных автоматов вместо одного двухполюсного? Разумеется, нет. Ведь при автоматическом срабатывании отключения у двухполюсника отключаются все выходные линии. У пары независимых автоматов, перегрузка может не возникнуть на одной из линий и обесточка будет частичной. В обычных квартирах можно подключать к этому автомату линию фазы и нейтрали. При размыкании будет происходить полная обесточка всей группы устройств, которые запитаны от него.

Трех и четырехполюсные автоматы. Все три или четыре фазных провода подключаются к полюсам соответствующего автоматического выключателя. Используются они, при подключении звездой, когда фазные провода защищены от перегрузок, а средний провод остается все время коммутированным, или треугольником, когда среднего центрального кабеля нет, а фазные защищаются.

Если происходит перегрузка на одной из линий, отключение происходит сразу на всех остальных. К этим автоматам подключаются 6 (трехфазный автомат) или 8 проводов. По 3–4 на выходе и столько же линий на выходе. Монтируются они на din рейки длиной 54 (трехфазный автомат) и 72 мм, соответственно. Их используют чаще всего в промышленных установках, при подключении мощных электродвигателей.

Время токовый параметр

Характер потребления питания различными устройствами варьируется даже при совпадении значений мощности. Неравномерная динамика потребления при корректной работе, всплеск нагрузки во время включения – все эти явления приводят к существенным изменениям в таком параметре, как ток потребления. Разброс мощности может привести к ложному срабатыванию выключателя.

Чтобы исключить подобные ситуации вводятся динамические параметры работы, называемые время токовыми характеристиками автоматических выключателей. Автоматы по этому параметру разделяются на несколько типов. Время срабатывания автомата у каждой из групп свое. Лицевая панель выключателя маркируется соответствующей литерой из списка: A, B, C, D, K, Z.

Номинальный ток

Различия автоматов в зависимости номинальных значений тока разделяются на несколько групп (12 уровней тока). Он напрямую связан со временем срабатывания при превышенном энергопотреблении. Определить рабочее значение можно чисто теоретически, сложив суммы токов, потребляемых каждым из устройств отдельно. При этом следует брать незначительный запас. Также следует не забывать о возможностях электропроводки.

Автоматы предназначены, в первую очередь, для предотвращения ее повреждений. В зависимости от металла проводов и их сечения рассчитывается максимальная нагрузка. Номиналы автоматических выключателей по току позволяют сделать такое разделение.

Отключающая способность

Этот параметр зависит от максимальной величины тока при возникновении КЗ при условии, что автомат выполнит отключение сети. По величине тока КЗ все автоматы разделяются на три группы.

• В первую входят приборы с номиналом 4,5 кА. Их используют в частных домах, предназначенных для проживания людей. Предельная величина тока составляет примерно 5 кА. Это обусловлено тем, что сопротивление системы проводящих кабелей, идущих к дому от подстанции, составляет 0,05 Ом.
• Вторая группа обладает номиналом 6 кА. Такой уровень уже применяется в жилых многоквартирных домах и общественных местах. Предельный ток может достигать 5,5 кА (сопротивление проводки 0,04 Ома). При этом используются модели типов: B, C, D.
• На промышленных установках номинал составляет 10 кА. Такую же величину имеет и предельная величина тока, которая может возникать в цепи рядом с подстанцией.

Как выбрать правильный автомат

До недавнего времени были широко распространены фарфоровые предохранители с плавкими элементами. Они хорошо подходили для однотипной нагрузки советских квартир. Сейчас число бытовых приборов стало намного больше, в результате чего вероятность получения возгорания со старыми предохранителями возросла. Чтобы не допустить этого, необходимо тщательно подойти к выбору автомата с правильными характеристиками. Следует избегать избыточных запасов мощности. Окончательный выбор делается после выполнения нескольких простых действий.

Определение числа полюсов

При определении данного параметра выключателя следует руководствоваться простым правилом. Если планируется обезопасить участки цепи с устройствами, имеющими незначительное энергопотребление (например, приборами освещения), то лучше оставить свой выбор на однополюсном автомате (чаще класса B или C). Если планируется подключение сложного бытового устройства, обладающего существенной мощностью потребления (стиральная машина, холодильник), то следует устанавливать двухполюсной автомат (класса C, D). Если же осуществляется оборудование небольшого производственного цеха или гаража с многофазными двигательными установками, то выбирать стоит трехполюсный вариант (класса D).

Вычисление потребляемой мощности

Как правило, к тому времени, когда планируется осуществить подключение автомата, проводка в комнату уже подведена. Исходя из сечения жил и типа металла (медь или алюминий) можно определить максимальную мощность. К примеру, для медной жилы в 2,5 мм 2 эта величина составляет 4–4,5 кВт. Но проводку часто подводят с большим запасом. Да и расчет стоит делать до начала выполнения всех монтажных работ.

В этом случае потребуется значение о том, какая суммарная мощность будет использоваться всеми приборами. Всегда возможен вариант их одновременно включения. Так, на обычной кухне, часто используются такие приборы:

• холодильник – 500 Вт;
• электрический чайник – 1700 Вт;
• микроволновая печь – 1800 Вт

Суммарная нагрузка составляет 4 кВт и для нее хватит автомата на 25 A. Но всегда есть потребители, которые включаются эпизодически и могут создать факторы, способствующие срабатыванию выключателя. Такими устройствами могут быть комбайн или миксер. Поэтому следует брать автомат с запасом в 500–1200 Вт.

Вычисление номинального тока

Поскольку мощность в однофазных сетях равна произведению напряжения на силу тока, то и ток легко определить как частное от мощности и напряжения. Для вышеприведенного примера эту величину легко вычислить, зная, что напряжение в сети составляет 220 В. Величина потребляемого тока составляет 18,8 A. Учитывая запас в 500–1200 В, она составит 20,4–23,6 A.

Для того чтобы работа не прекращалась даже при таких кратковременных превышениях нагрузки, номинальную силу тока для автомата можно взять равной 25 A. Приблизительно такому же значению соответствует и номинал, исходя из медного кабеля с сечением 2,5 мм 2 , которого хватит с запасом для такой нагрузки. Автомат с номинальным током 25 А сработает до того, как он начнет нагреваться.

Определение время токовой характеристики

Этот параметр определяется по специальной таблице, в которой перечислены пусковые токи и время их протекания. Например, для бытового холодильника кратность пускового тока составляет 5. При мощности в 500 Вт, рабочий ток составляет 2,2 A. Величина пускового тока составит 2,2*7 = 15,4 A. Данные о периодичности берутся также по специальной таблице.

Таблица № 1. Пусковые токи и длительности импульсов для бытовых приборов

Для выбранного устройства эта характеристика не превышает 3 с. Выбор становится очевидным: для такого потребителя необходимо брать автоматический выключатель типа B. Допустимо делать выбор автомата по мощности нагрузки. Можно пропустить последний этап, остановив свой выбор на выключателе класса B. Для бытовых нужд чаще всего бывают достаточными характеристики электрических выключателей класса B и C.

По сравнению с обычными выключателями автоматические размещаются в распределительных шкафах и предназначены для защиты электропроводки от коротких замыканий и перегрузок при скачках напряжения. Маркировка нанесенная на корпус, содержит их основные характеристики. По ним можно получить полное представление о приборе.

маркировка и обозначения

Существует много к примеру, старого типа – АЕ20ХХХ.

Например, для автомата АЕ2044 маркировка расшифровывается так: 20 – разработка, 4 – 63 А, 4 – однополюсный с тепловым и электромагнитным расцепителем. Устройства отличаются по характерному черному цвету карболитового корпуса.

Схема маркировки автоматов стандартизована. Ее главной целью является наиболее понятно донести до сведения пользователей основные параметры устройства.

Маркировка автоматических выключателей читается на корпусе сверху вниз.

1. Изготовитель или товарный знак – Schneider, ABB, IEK, EKF.
2. Номер серии или каталога (серии S200У, Sh300 компании ABB).
3. Время-токовая характеристика (А, В, С) и номинал в амперах (I ном.).
4. Предельно допустимые величины токов отключения при к. з.
5. Класс токоограничения.
6. Артикул производителя, по которому можно найти данный тип автомата по каталогу.

На картинке ниже показано, как производится маркировка автоматических выключателей ABB и Schneider.

Кнопка размыкания маркируется или обозначается красным цветом. Если она всего одна и выполнена нажимной, то вдавленное положение означает, что цепь замкнута.

Маркировка автоматических выключателей у основных производителей содержит QR-коды, где отражается вся информация о модели. Их наличие является своеобразной гарантией качества.

Влияние среды

1. Диапазон температур для обычных моделей находится в пределах от -5 °С до +40 °С. Для работы за этими пределами выпускаются специальные модели.
2. Допускается работа аппаратов при относительной влажности до 50% при 40 °С. Со снижением температуры допустимая влажность увеличивается (до 90% при 20 °С).

Типы автоматов

Автоматы подбираются в зависимости от схемы электросети.

1. Однополюсный автомат

Устройства используются в однофазных сетях. Фаза подключается к верхней клемме, а нагрузка – к нижней. Подключение аппарата производится в разрыв фазного провода с целью отключения питания от нагрузки при аварийной ситуации.

2. Двухполюсный автомат

Конструктивно устройство является блоком из двух однополюсников, соединенных рычажком. Блокировка между механизмами отключения выполнена таким образом, чтобы фаза отключалась раньше нуля (по правилам ПУЭ).

3. Трехполюсный автомат

Устройство служит для одновременного отключения питания трехфазной сети в случае аварии. Трехполюсник совмещает в себе 3 однополюсника с настройкой на одновременное срабатывание. Электромагнитный и тепловой расцепители выполняются отдельно на каждый контур.

Автоматический выключатель: характеристики

Автоматы могут иметь разные время-токовые характеристики:

а) зависимую от тока;
б) независимую от тока;
в) двухступенчатую;
г) трехступенчатую.

На корпусах большинства автоматов можно увидеть заглавные латинские буквы B, C, D. Маркировка автоматических выключателей B, C, D обозначает характеристику, отражающую зависимость времени срабатывания автомата от отношения K = I/I ном.

1. B – срабатывает через 4-5 с при превышении номинала в 3 раза, а электромагнитная – через 0,015 с. Устройства предназначены для нагрузок с небольшими значениями пусковых токов, в частности для освещения.
2. C – самая распространенная характеристика автоматов, защищающих электроустановки с умеренными пусковыми токами.
3. D – автоматы для нагрузки с большими токами пуска.

Особенность время-токовой характеристики заключается в том, что при одинаковых номиналах автоматов типов B, C и D их отключения будут происходить при разных превышениях тока.

Другие типы автоматов

1. MA – без теплового расцепителя. Если в цепи установлено токовое реле, достаточно установить автоматический выключатель только с защитой от короткого замыкания.
2. A – тепловой расцепитель срабатывает при превышении I ном. в 1,3 раза. При этом время отключения может составить 1 час. Если номинал превышен в 2 раза и более, срабатывает токовый расцепитель через 0,05 с. В случае несрабатывания этой защиты через 20-30 с действует защита по перегреву. Автомат с характеристикой А применяется для защиты электроники. Здесь также применяются устройства с характеристикой Z.

Критерии выбора автоматов

1. I ном. – превышение которого приводит к к срабатыванию защиты от перегрузки. Номинал подбирают по допустимому максимальному току проводки, а затем уменьшают его на 10-15 %, выбирая его из стандартного ряда.
2. Ток срабатывания. Класс коммутации автоматического выключателя подбирается в зависимости от типа нагрузки. Для бытовых целей наиболее распространена характеристика С.
3. Селективность – свойство избирательного отключения. Автоматы выбираются по номинальному току, чтобы в первую очередь срабатывали устройства на стороне нагрузки. В первую очередь отключается защита в местах, где происходят короткие замыкания или перегружена сеть. Временная селективность подбирается таким образом, чтобы время срабатывания было больше у автомата, расположенного ближе к источнику питания.
4. Количество полюсов. На трехфазный ввод подключается автомат с четырьмя полюсами, а на однофазный – с одним или двумя. Освещение и бытовая техника работают на однополюсниках. Если в доме есть электрический котел или трехфазный электродвигатель, для них применяются трехполюсные автоматы.

Другие параметры

Когда приобретается автоматический выключатель, характеристики должны выбираться в соответствии с условиями эксплуатации и подключения. Каждый автомат рассчитан на определенное количество циклов срабатывания. Как выключатель нагрузки его применять не рекомендуется. Количество автоматов подбирается по необходимости. Обязательно устанавливается вводной, а после него – на линии освещения, розеток и отдельно к мощным потребителям. Способы крепления у разных моделей могут отличаться. Поэтому выбираются устройства, аналогичные установленным в шкафу.

Заключение

Маркировка требуется для их выбора в соответствии с конкретными потребностями. Их характеристики прямо связаны с сечением проводки и типами нагрузки. При коротких замыканиях в первую очередь происходит срабатывание электромагнитных расцепителей, при длительных перегрузках – тепловая защита.

Автоматический выключатель представляет собой электротехническое устройство, основным назначением которого является совершение переключение своего рабочего состояния при возникновении определённой ситуации. Автоматы электрические совмещают в себе два устройства, это обычный выключатель и магнитный (или тепловой) расцепитель, задачей которого является своевременный разрыв электрической цепи в случае превышения порогового значения силы тока. Автоматические выключатели, как и все электрические устройства , также имеют различные разновидности, что их разделяет на определённые типы. Давайте ознакомимся с основными классификациями автоматических выключателей .

1» Классификация автоматов по количеству полюсов:

А) однополюсные автоматы

б) однополюсные автоматы с нейтралью

в) двухполюсные автоматы

г) трехполюсные автоматы

д) трехполюсные автоматы с нейтралью

е) четырехполюсные автоматы

2» Классификация автоматов по типу расцепителей.

В конструкцию различных видов автоматических выключателей, обычно, входят 2 основных типа расцепителей (размыкателей) – электромагнитный и тепловые. Магнитные служат для электрической защиты от короткого замыкания, а тепловые размыкатели предназначены в основном для защиты электрических цепей по определённому току перегрузки.

3» Классификация автоматов по току расцепления: В, С, D, (A, K, Z)

ГОСТ Р 50345-99, по току мгновенного расцепления автоматы разделяются на такие типы:

А) тип «B» – свыше 3 In до 5 In включительно (In – это номинальный ток)

б) тип «C» – свыше 5 In до 10 In включительно

В) тип «D» – свыше 10 In до 20 In включительно

Производителей автоматов в Европе имеют несколько иную классификацию. К примеру, у них имеется дополнительный тип «A» (свыше 2 In до 3 In). У некоторых производителей автоматических выключателей также существуют дополнительные кривые выключения (у АВВ автоматы с кривыми K и Z).

4» Классификация автоматов по роду тока в цепи: постоянного, переменного, обоих.

Номинальные электрические токи для основных цепей расцепителя подбирают из: 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300 А. Также дополнительно выпускаться автоматы на номинальные токи основных электроцепей автоматов: 1500; 3000; 3200 А.

5» Классификация по наличию токоограничения:

а) токоограничивающие

б) нетокоограничивающие

6» Классификация автоматов по видам расцепителей:

А) с максимальным расцепителем тока

б) с независимым расцепителем

в) с минимальным либо нулевым расцепителем напряжения

7» Классификация автоматов по характеристике выдержки времени:

А) без выдержки времени

б) с выдержкой времени, независимой от тока

в) с выдержкой времени, обратно зависимой от тока

г) с сочетанием указанных характеристик

8» Классификация по наличию свободных контактов: с контактами и без контактов.

9» Классификация автоматов по способу подсоединения внешних проводов:

А) с задним присоединением

б) с передним присоединением

в) с комбинированным присоединением

г) с универсальным присоединением (и передним и задним).

10» Классификация по виду привода: с ручным, с двигательным и с пружинным.

P.S. У всего есть свои разновидности. Ведь если бы существовала только одна единвещь в своём единственном экземпляре, это было бы как минимум просто скучно и слишком ограниченно! Тем многообразие и хорошо, что в нём можно выбрать именно то, что максимум соответствует своим потребностям.

В любом автоматическом выключателе есть важная составная часть устройства: расцепитель, который служит для размыкания или замыкания коммутационного устройства. По сути расцепитель размыкает контакты автомата при появлении сверхтоков, снижении напряжения. ГОСТ Р 50030.1 (5) определяет понятие расцепителя, как «Устройство, механически связанное с контактным коммутационным аппаратом, которое освобождает удерживающие приспособления и тем самым допускает размыкание или замыкание коммутационного аппарата». Стандарт МЭК 61992‑1 (6) дополняет данное определение расцепителя автоматического выключателя – расцепитель может состоять из механических, электронных или электромагнитных компонентов; относится к любому устройству с механическим действием , которые применяется для расцепляющего оперирования в случае, когда во входной цепи встречаются определенные условия; в автомате может быть несколько расцепителей.

Виды расцепителей

В бытовых автоматических выключателях чаще всего встречаются следующие виды расцепителей: тепловой, электронный и электромагнитный. Они быстро распознают критическую ситуацию (появление сверхтоков, перегрузки и перепады напряжения) и размыкают контакты автоматического выключателя, предотвращая порчу электрического оборудования и защищая проводку. Помимо этих видов, существуют еще и расцепители нулевого напряжения, минимального напряжения, независимые, полупроводниковые, механические.

Сверхтоки – увеличение силы тока в электрической сети , превышающей номинальный ток автомата. Это токи перегрузки, замыкания.

Ток перегрузки – сверхток в функциональной сети.

Ток короткого замыкания – сверхток, появляющийся в результате замыкания двух составляющих сети при крайне низком сопротивлении между этими элементами.

Тепловой расцепитель

Тепловой расцепитель размыкает контакты автоматического выключателя при небольших превышениях номинального тока, отличается увеличенным временем срабатывания. При кратковременных превышениях токовой нагрузки он не срабатывает, это удобно в сетях, где часты именно кратковременные превышения номинального тока автомата.

Тепловой расцепитель является биметаллической пластиной, один конец которой расположен рядом со спусковым механизмом расцепления. В случае увеличения силы тока пластина начинает изгибаться и приближаться к спусковому механизму, касается планки, а та, в свою очередь, размыкает контакты автоматического выключатели. Принцип работы построен на физических свойствах металла, расширяющегося при нагревании, поэтому такой расцепитель и называется тепловым.

К достоинствам теплового расцепителя можно отнести отсутствие трущихся друг о друга поверхностей, устойчивость к вибрациям, низкая стоимость в силу простой конструкции. Но нужно обратить внимание и на недостатки – работа теплового расцепителя сильно зависит от температуры окружающей среды , их следует размещать в местах со стабильным температурным режимом вдали от источников тепла, в противном случае возможны многочисленные ложные срабатывания.

Электронный расцепитель

В состав электронного расцепителя входят измерительные устройства (датчики тока), блок управления и исполнительный электромагнит. Электронные расцепители предназначены для подачи команды на автоматическое отключения автомата с заданной программой при возникновении в электрической цепи сверхтоков перегрузки или замыкания. При превышении силы тока через автомат в блоке электронного расцепителя начинается отсчет времени срабатывания в соответствии с время-токовой характеристикой. Если за время срабатывания ток снизится до величины, ниже пороговой, то автоматического срабатывания не произойдет.

К плюсам электронных расцепителей относятся: широкий выбор настроек, четкое следование прибора заданной программе, наличие индикаторов. Основной недостаток – довольно высокая стоимость , а также чувствительность расцепителя к воздействию электромагнитного излучения.

Электромагнитный расцепитель

Электромагнитный расцепитель (отсечка) срабатывает мгновенно, не допуская ни малейшей вероятности повреждения составных частей электроцепи. Это соленоид с подвижным сердечником, который воздействует на механизм расцепления. В процессе протекания тока по обмотке соленоида, в случае превышения токовой нагрузки, происходит втягивание сердечника под воздействием электромагнитного поля.

Электромагнитный расцепитель срабатывает при превышении тока короткого замыкания. Он обладает достаточной прочностью, устойчив к вибрации, однако создает магнитное поле.

Ток расцепителя автоматического выключателя

Ток расцепителя автоматического выключателя имеет конкретное значение (номинал), означающий величину тока, при котором автомат разомкнет цепь. Ток в тепловом расцепителе всегда равен или меньше номинального тока автоматического выключателя. При любом превышении токовой нагрузки на расцепитель будет происходить отключения автомата. При этом время, через которое произойдет размыкание контактов, зависит от времени протекания тока превышенной нагрузки. Время отключения теплового расцепителя можно рассчитать, используя время-токовые характеристики.

Ток электромагнитного расцепителя отключает автомат мгновенно при превышении номинального тока автоматического выключателя, чаще всего это происходит при коротком замыкании. Перед КЗ в сети очень быстро нарастает величина тока, которую учитывает устройство электромагнитного расцепителя, в результате происходит очень быстрое воздействие на механизм расцепления. Скорость срабатывания в этом случае составляет доли секунды.

Они могут снабжаться следующими встроенными в них расцепителями:

Электромагнитным или электронным расцепителем максимального тока мгновенного или замедленного действия с практически независимой от тока выдержкой времени;

Электротермическим или электронным инерционным расцепителем максимального тока с зависимой от тока выдержкой времени;

Расцепителем тока утечки;

Асцепителем минимального напряжения;

Расцепителем обратного тока или обратной мощности;

Независимый расцепитель (дистанционное отключение выключателя).

Первые два типа устанавливаются во всех трех полюсах, остальные – по одному на выключатель. Токи уставки, а также выдержки времени токовых расцепителей могут быть регулируемыми. В одном выключателе могут применять один или несколько типов токовых расцепителей и дополнительно к ним расцепитель минимального напряжения, независимый расцепитель и электромагнит включения.

По времени срабатывания электромагнитные и аналогичные им электронные расцепители имеют четыре разновидности:

Расцепители, обеспечивающие срабатывание АВ за время намного меньше 0,01с, и отключение тока КЗ раньше, чем он достигнет своего ударного значения. Такие АВ называют токоогораничивающие.

Расцепители, обеспечивающие отключение тока КЗ при первом прохождении тока черехз нулевое значение tc=0,01с.

Нерегулируемые расцепители, время срабатывания которых превышает 0,01с;

Расцепители м регулируемой выдержкой времени (0,1-0,7с), позволяющие добиться замедленной работы относительно других АВ той же сети, называют селективными.

Расцепители тока утечки применяют для быстрого отключения участков сети, в которых из-за нарушения изоляции или прикосновения людей к проводникам возник ток утечки на землю. При этом ток уставки расцепителя выбирают в пределах от 10 до30 мА, а время зависимости от напяжения в пределах от 10 до100мс. Эту защиту в наст время считают более эффективной от защиты людей от поражения электрическим током.

Расцепители минимального напряжения применяют в целях отключения источников питания при прекращении ими питании сети (еред АВР)_, а также в целях отключения электроприемников, самозапуск которых при автоматическом восстановлении напряжения нежелателен. Напряжение сраьатывания расцепителя выбирают в пределах от 0,8 до0,9 Uном, время срабатывания – в соответствии с требованиями систем автоматического восстановления питания сети.

Независимые расцепители примеяют для местного дистанционного и автоматического отключения АВ при срабатывании внешних защитных устройств.

Расцепители обратного тока или обратной мощности применяют для защиты генереаторов, работающих на электрическую систему от выпадения синхронихма.

17. Максимальная токовая направленная защита (принцип действия, принципиальная элек­трическая схема, расчет выдержек времени).

Направленные токовые защиты линии МТНЗ

T 1 > t → 2 > t 3

I p = I` кз I p = I` кз

U p = U в U p = U в

φ p = 180 – φ а φ p = φ а t 4 > t ← 3 > t 2

I p = I“ кз I p = I` кз

U p = U в U p = U в

φ p = φ а φ p = 180 – φ а

В выключателях Q1 – Q3 стоят МТЗ направленного действия. Она отличается от обычной МТЗ тем, что вводится дополнительный орган, определяющий направление мощности КЗ – реле направления мощности, который реагирует на фазу тока КЗ относительно напряжения на шинах подстанции в месте установки комплекта защиты, то «-» знак мощности и реле направления мощности блокирует комплект защиты. Если направление мощности КЗ от шин к линии, то это «+» знак мощности КЗ и реле направления мощности, закрывая свои контакт, разрешает комплекту МТНЗ действовать.

В результате действия направленной защиты 2 и 3 комплект не нужно согласовывать, т.к. они развязаны с помощью направленного действия реле.Эта страница нарушает авторские права

Для того чтобы вся техника в доме или на производстве была защищена от перепадов напряжения электрического тока нужно установить специальные автоматические выключатели. Они смогут зафиксировать скачок и быстро на него среагировать, отключив всю систему от подачи электричества. Человек самостоятельно сделать этого не сможет, а вот автомат определенного типа справить за несколько секунд.

Типы автоматов

Чувствительность аппарата

Перед тем как ознакомится с видами автоматов нужно узнать с какой чувствительностью приборы подойдут для домашнего использования , а какие будут неуместны. Такой показатель будет указывать на то, насколько быстро будет реагировать прибор на скачок напряжения. Он имеет несколько маркировок:

Классификация автоматов

Выделяют различные виды автоматов по отношению к типу тока, номинальному напряжению или показателю тока и другим техническим характеристикам . Поэтому нужно конкретно разбираться по каждому пункту отдельно.

Тип тока

По отношению к этой характеристике автоматы разделяют на:

1. Для работы в сети переменного тока ;
2. Для работы в сети постоянного тока ;
3. Универсальные модели.

Тут все ясно и дополнительных пояснений не нужно.

По показателю номинального тока

От значения данной характеристики будет зависеть в сети с каким максимальным значением может работать автоматический выключатель. Есть приборы, которые способны работать от 1 А до 100 А и больше. Минимальное значение, с которым можно найти в продаже автоматы составляет 0,5 А.

Показатель номинального напряжения

Данная характеристика указывает с каким напряжением может работать данный вид автоматических выключателей. Одни могут работать в сети с напряжением 220 или 380 Вольт – это самые распространенные варианты для бытового применения . Но есть автоматы, которые будут прекрасно справляться и с более высокими показателями.

По способности ограничить приток электричества

По данной характеристике выделяют:

Другие характеристики

Количество полюсов может быть от одного до четырех. Соответственно их называют однополюсные, двухполюсные и так далее.

Автоматы по количеству полюсов

По строению различают:

По скорости сбрасывания производят быстродействующие, нормальные и селективные приборы. В них может быть установлена функция выдержки времени, которая может обратно зависеть от тока или не зависеть от него. Выдержку времени могут и не устанавливать.

Есть у автоматов и привод, который может быть ручной, подключаться к двигателю или пружине. Рознятся выключатели и наличию свободных контактов, и способу подключения проводников.

Важной характеристикой будет защита от воздействия окружающей среды. Тут можно выделить:

1. IP-защиту;
2. От механического воздействия;
3. Ток проводимость материала.

Все характеристики могут сочетаться в различных комбинациях . Все зависит от модели и производителя.

Типы выключателей

Автомат внутри содержит расцепитель, который с помощью рычага, защелки, пружины или коромысла способен мгновенно отключить сеть от подачи электричества. Типы автоматических выключателей и различают по типу расцепителя. Бывают:

Автоматические выключатели гораздо выгоднее плавких предохранителей . Это потому что после остывания автомат уже можно включать, и он будет работать как надо, если причина перегрузки устранена. Плавки предохранитель нужно заменить. Его может не оказаться под рукой и замена может занять много времени.

Привет, друзья. Тема поста – типы и виды автоматических выключателей (автоматов, АВ). Также хочу итоги турнира по разгадыванию кроссвордов.

Виды автоматов:

Можно разделить на выключатели переменного тока, постоянного тока и универсальные, работающие при любом токе.

Конструкция – бывают воздушные, модульные, в литом корпусе.

Показатель номинального тока. Минимальный ток срабатывания модульного автомата составляет 0,5 Ампер, например. Скоро напишу о том, как правильно выбрать номинальный ток для автоматического выключателя, подписывайтесь на новости блога, чтобы не пропустить.

Номинальное напряжение, еще одно различие. В большинстве случаев АВ работают в сетях с напряжением 220 или 380 Вольт.

Бывают токоограничивающие и нетокоограничивающие.

Все модели выключателей классифицируются по количеству полюсов. Делятся на однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные автоматы.

Виды расцепителей – максимальный расцепитель тока, независимый расцепитель, минимальный или нулевой расцепитель напряжения.

Скорость срабатывания автоматических выключателей. Выделяют быстродействующие, нормальные и селективные автоматы. Бывают с выдержкой времени, без нее, независимой или обратно зависимой от тока выдержкой времени срабатывания. Характеристики могут сочетаться.

Отличаются по степени защиты от окружающей среды – IP, механических воздействий , токопроводимости материала. По виду привода – ручной, двигатель, пружина.

По наличию свободных контактов и способу присоединения проводников.

Типы автоматов:

Что означает тип АВ?

Автоматические выключатели содержат внутри себя два вида размыкателей – тепловой и магнитный.

Магнитный быстродействующий размыкатель предназначен для защиты при коротком замыкании. Срабатывание размыкателя может происходить за время от 0,005 до нескольких секунд.

Тепловой размыкатель значительно медленнее, предназначен для защиты от перегрузки. Работает с помощью биметаллической пластины, нагревающейся при перегрузке цепи. Время срабатывания от нескольких секунд до минут.

Совместная характеристика срабатывания зависит от вида подключаемой нагрузки.

Существует несколько типов отключения АВ. Их еще называют – типы время-токовых характеристик отключения.

A, B, C, D, K, Z.

A – применяется для размыкания цепей с большой длинной электропроводки, служит хорошей защитой для полупроводниковых устройств. Срабатывают при 2-3 номинальных токах.

B – для осветительной сети общего назначения . Срабатывают при 3-5 номинальных токах.

C – осветительные цепи, электроустановки с умеренными пусковыми токами. Это могут быть двигатели, трансформаторы. Перегрузочная способность магнитного размыкателя выше, чем у выключателей типа B. Срабатывают при 5-10 номинальных токах.

D – применяются в цепях с активно-индуктивной нагрузкой. Для электродвигателей с большими пусковыми токами, например. При 10-20 номинальных токах.

K – индуктивные нагрузки.

Z – для электронных устройств.

Данные о срабатывании выключателей типов K, Z лучше смотреть в таблицах конкретно по каждому производителю.

Вроде все, если есть, что дополнить, оставь комментарий .

Перегрузки в электроцепях – обычное дело. Чтобы предохранить приборы, работающие от электричества, от таких перепадов напряжения, были придуманы автоматические выключатели. Их задача проста – разорвать электроцепь, если напряжение превысит границы номинального.

Первыми подобными приборами были знакомые всем пробки, которые и сейчас стоят в некоторых квартирах. Как только напряжение подскакивает выше 220 В, их выбивает. Современные типы автоматических выключателей – это не только пробки, но и множество других разновидностей. Их замечательной особенностью является возможность многократного использования.

Классификация

Современный ГОСТ 9098-78 выделяет 12 классов автоматических выключателей:

Такая классификация автоматических выключателей очень удобна. При желании можно разобраться, какое из устройств установить в квартиру, а какое на производство.

Типы (виды)

Гост Р 50345-2010 делит автоматические выключатели на следующие типы (деление происходит по чувствительности к перегрузкам), маркируемые буквами латинского алфавита:

Это основные автоматические выключатели, используемые в жилых домах и квартирах. В Европе маркировка начинается с буквы A – самые чувствительные к перегрузкам выключатели. Они не используются для бытовых нужд, зато находят активное применение для защиты цепей питания точных приборов.

Также существуют еще три маркировки – L, Z, K.

Отличительные конструктивные особенности

Автоматические аппараты состоят из следующих узлов:

• основной системы контактов;
• дугогасительной камеры;
• основного привода расцепляющего устройства;
• различного вида расцепителя;
• других вспомогательных контактов.

Контактная система может быть разноступенчатой (одно-, двух- и трехступенчатой). Она состоит из дугогасительных, главных и промежуточных контактов. Одноступенчатые контактные системы в основном производятся из металлокерамики.

Чтобы как-то защитить детали и контакты от разрушительной силы электрической дуги, достигающей 3 000° С, предусмотрена дугогасительная камера. Она состоит из нескольких дугогасительных решеток. Встречаются также комбинированные устройства, способные погасить электрическую дугу большого тока. В них находятся щелевые камеры вместе с решеткой.

Для любого автоматического выключателя находится предельный ток. Благодаря защите автомата, он не может привести к поломке. При огромных перегрузках такого тока контакты могут либо подгореть, либо вообще привариться друг к другу. К примеру, для самых распространенных бытовых аппаратов при токе сработки от 6 А до 50 А предельный ток может составлять от 1000 А до 10 000 А.

Модульные конструкции

Рассчитаны на небольшие токи. Модульные автоматические выключатели состоят из отдельных секций (модулей). Вся конструкция крепится на DIN-рейку. Рассмотрим более подробно устройство модульного выключателя:

1. Вкл/выкл производится рычажком.
2. Клеммы, к которым присоединяются провода, винтовые.
3. Устройство фиксируется к DIN-рейке специальной защелкой. Это очень удобно, потому что такой выключатель в любой момент можно легко демонтировать.
4. Соединение всей электроцепи производится за счет подвижного и фиксированного контактов.
5. Расцепление происходит с помощью какого-нибудь расцепителя (теплового или электромагнитного).
6. Контакты специально размещены рядом с дугогасительной камерой. Это связано с возникновением мощной электрической дуги во время расцепления соединения.

Серия ВА – промышленные выключатели

Представители этих автоматов, прежде всего, предназначены для использования в электроцепях переменного тока в 50-60 Гц, с рабочим напряжением до 690 В. Также используются при постоянном токе 450 В и силе тока до 630 А. Такие выключатели рассчитаны на очень редкое оперативное использование (не более 3 раз в час) и защиты линий от КЗ и электроперегрузок.

Среди важных характеристик этой серии выделяется:

• высокая отключающая способность;
• широкий диапазон электромагнитных расцепителей;
• кнопка тестирования аппарата при свободном расцеплении;
• выключатели нагрузки со специальной защитой;
• дистанционный пульт управления через закрытую дверь.

Серия АП

Автоматический выключатель ап способен защитить электроустановки, двигатели от резких скачков напряжения и коротких замыканий внутри сети. Запуски таких механизмов не предусмотрены быть очень частыми (5-6 раз за час). Автоматический выключатель ап может быть двухполюсным и трехполюсным.

Все конструктивные элементы располагаются на пластмассовой основе, которая сверху закрывается крышкой. При больших перегрузках срабатывает механизм свободного расцепления, при этом автоматически происходит размыкание контактов. При этом тепловой расцепитель выдерживает время срабатывания, а электромагнитный обеспечивает мгновенное разъединение при коротком замыкании.

При работе автомата желательно придерживаться следующих условий:

1. При влажности воздуха в 90% температуре не должна превышать 20 градусов.
2. Рабочая температура колеблется в диапазоне от -40 до +40 градусов.
3. Вибрация в месте крепления не должна превышать 25 Гц.

Строго запрещены работы во взрывоопасной среде, в которой содержатся разрушающие металл и обмотку газы, вблизи чистой энергии отопительных приборов, водяных потоков и брызг, в местах с токопроводящей пылью.

Многообразие автоматических выключателей позволяет без проблем подобрать устройство для квартиры или дома. Для его установки лучше всего пригласить специалиста.

Поделитесь статьей с друзьями:

Похожие статьи

Автомат защиты от короткого замыкания. Принцип работы автоматического выключателя

Несмотря на многообразие типов автоматических выключателей (автоматов), многие работают по схожим принципам и построены на базе стандартного набора функциональных элементов. В связи с широким применением автоматов модульного типа (особенно, в бытовых и низковольтных электросетях), изучать работу автоматического выключателя резонно на их примере. В качестве подопытного образца будет выступать недорогого однополюсный автомат марки ДЭК типа ВА-101-1 C3.

Автомат модульного типа внешне представляет собой стандартизированный по габаритам аппарат в пластмассовом корпусе, имеющий две или более входных клемм (в зависимости от количества полюсов) для подключения питания с одной стороны (обычно, сверху) и подсоединения нагрузки с другой (снизу). На передней панели автомата находится рычаг управления, с помощью которого осуществляется включение и отключение автомата (нагрузки) вручную. По бокам корпуса имеются технологические отверстия для установки дополнительных устройств, например, контактов состояния автомата, независимого расцепителя и некоторых других. Сверху автомат имеет отверстия для доступа к регулировочному винту теплового расцепителя и выхода продуктов горения дугового разряда. Монтаж (крепление) модульного автомата в электрошкафу осуществляется на так называемую DIN-рейку – металлический или пластмассовый профиль определенной формы.

Крепление автомата на DIN-Рейку и снятие в неё.

Окна для подсоединений дополнительных устройств к автомату.

Автомат ДЭК. Вид сверху.
1 – отверстие выхода продуктов горения дуги; 2 – отверстие с регулировочным винтом теплового расцепителя.

В электрическую цепь автомат подключается последовательно – в разрыв цепи питания нагрузки (потребителей). Принцип действия автоматического выключателя состоит в контроле силы электрического тока через автомат и, в случае необходимости, разрыве цепи (отключении нагрузки) с той или иной скоростью (задержкой), начиная с момента превышения тока и в зависимости от «серьезности» (кратности) этого превышения.

Схема подключения однополюсного автомата в цепь питания лампы накаливания.

Корпус модульного автомата, в большинстве случаев, неразборный. Для его вскрытия, с целью изучения, потребуется удалить (высверлить и извлечь) все заклепки и разделить корпус на две части. Элементы корпуса выполнены из пластмассы, не поддерживающей горение, с достаточной (расчетной) электроизоляционной способностью. С внутренней стороны полукорпусов имеются пазы и направляющие для установки функциональных элементов автомата.

Процесс вскрытия автомата.

Автоматический выключатель ДЭК внутри.

Автомат полностью разобран.

Устройство автоматического выключателя с подписями его функциональных элементов.

Механизм взвода и расцепления – механическая система из пружин и рычажков, выполняющая две основные функции: удержание контактов в сомкнутом состоянии при штатном режиме работы, и, при возникновении аварийной ситуации, по командам расцепителей или оператора (ручное отключение) быстро отвести подвижный контакт от неподвижного.

Автомат включен, механизм взведен.

Электромагнитный расцепитель представляет собой электромагнит с подвижным сердечником (якорем), который работает как толкатель. Когда ток через обмотку достигает определенного значения, якорь надавливает на рычажок спускового механизма, что приводит к его срабатыванию и отключению нагрузки. Число витков катушки и сечение обмоточной проволоки электромагнита рассчитано так, чтобы срабатывать только при относительно больших превышениях номинального тока автомата (например, при коротком замыкании), а так же чтобы выдерживать такие превышения неоднократно.

Нижняя клемма, катушка электромагнитного расцепителя и биметаллическая пластина соединены сваркой.

Якорь электромагнитного расцепителя в собранном (слева) и разобранном (справа) виде.

При движении якоря вниз в направлении красной стрелки, курок спускового механизма выходит из зацепления (красный кружок).

При движении якоря вниз, он увлекает за собой подвижный контакт, чем помогает механизму расцепления развести контакты.

Тепловой расцепитель – , изгибающаяся в определенную сторону при нагреве в результате прохождения тока через специальный проводник повышенного сопротивления, намотанный поверх неё (биметаллическая пластина косвенного нагрева). При определенном угле изгиба пластины, её кончик надавливает на рычажок спискового механизма – автомат отключается. В отличие от электромагнитного расцепителя, тепловой расцепитель более медлителен и не способен срабатывать за доли секунды, однако, он более точен и поддается тонкой настройке.

При изгибании кончика биметаллической пластины в направлении красной стрелки, курок спускового механизма выходит из зацепления (красный кружок).

Дугогасительная камера , имеющаяся в устройстве автоматического выключателя, обеспечивает быстрое гашение дугового разряда, который может образовываться при размыкании контактов. Она представляет собой набор металлических пластин, находящихся на небольшом расстоянии друг от друга. Попадая на пластины, дуга разделяется, завлекается внутрь дугогасительной камеры и тухнет. Продукты горения дуги и избыточное давление сбрасываются наружу через специальный канал в корпусе автомата.

Автоматический выключатель устроен и работает по принципу постоянного слежения за силой электрического тока, использует сразу два детектора-расцепителя: электромагнитный и тепловой. Первый обладает высокой скоростью реакции, которая необходима для защиты от быстрорастущих сверхтоков, вторая – точностью и определенной задержкой в срабатывании, что позволяет исключить ложные отключения нагрузки при кратковременном и небольшом превышении силы тока.

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

Автоматические выключатели классифицируют по выполняемым функциям, таким как:

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

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

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

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

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

Конструкции автоматических выключателей

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

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

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

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

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

Где: 1 – электромагнит, 2 – биметаллическая пластина.

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

Ниже приведено видео подробно описывающее работу автоматического выключателя:

С самого начала возникновения электричества инженеры стали думать над безопасностью электрических сетей и устройств от токовых перегрузок. Вследствие этого было сконструировано много разных устройств, которые отличаются надежной и качественной защитой. Одними из последних разработок стали электрические автоматы.

Этот прибор называется автоматическим по причине того, что он оснащен функцией отключения питания в автоматическом режиме, при возникновении коротких замыканий, перегрузок. Обычные предохранители после срабатывания подлежат замене на новые, а автоматы после устранения причин аварии можно снова включить.

Такое защитное устройство необходимо в любой схеме электрической сети. Защитный автомат защитит здание или помещение от разных аварийных ситуаций:

• Пожаров.
• Ударов человека током.
• Неисправностей электропроводки.

Необходимо знать информацию о существующих видах автоматических выключателей, чтобы во время приобретения правильно выбрать подходящее устройство. Имеется классификация электрических автоматов по нескольким параметрам.

Это свойство определяет ток короткого замыкания, при котором автомат разомкнет цепь, тем самым отключит сеть и приборы, которые были подключены к сети. По этому свойству автоматы подразделяются:

Автоматы на 4500 ампер, применяются для предотвращения неисправностей силовых линий жилых домов старой постройки.
Автоматы на 6000 ампер, используются для предотвращения аварий при замыканиях в сети домов в новостройках.
Автоматы на 10000 ампер, применяются в промышленности для защиты электрических установок. Ток такой величины может образоваться в непосредственной близости от подстанции.

Срабатывание автоматического выключателя возникает при замыканиях, сопровождающихся возникновением определенной величины тока.

Автомат защищает электропроводку от повреждения изоляции большим током.

Это свойство говорит нам о наибольшем количестве проводов, которые возможно подключить к автомату для обеспечения защиты. При аварии, напряжение на этих полюсах отключаются.

Такие автоматы наиболее простые по своей конструкции, и служат для защиты отдельных участков сети. К такому автоматическому выключателю можно подсоединить два провода: вход и выход.

Задачей таких устройств является защита электрической проводки от перегрузок и КЗ проводов. Нейтральный провод подключается к нулевой шине, в обход автомата. Заземление подключается отдельно.

Электрические автоматы с одним полюсом не являются вводными, так как при его отключении разрывается фаза, а нулевой провод по-прежнему остается соединенным с питанием. Это не обеспечивает защиту на 100%.

В случаях, когда при аварии требуется полное отсоединение от электрической сети, используют автоматические выключатели с двумя полюсами. Они используются как вводные. В аварийных случаях, либо при коротком замыкании вся электрическая проводка отключается в одно время. Это дает возможность осуществлять работы по ремонту и обслуживанию, а также проведения работ по подключению оборудования, так как гарантирована полная безопасность.

Двухполюсные электрические автоматы используют, когда необходимо наличие отдельного выключателя для устройства, работающего от сети 220 вольт.

Автомат с двумя полюсами подключают к устройству с помощью четырех проводов. Из них два приходят от сети питания, а другие два выходят из него.

В электрической сети, имеющей три фазы, применяются 3-полюсные автоматы. Заземление оставляют незащищенным, а проводники фаз соединяют с полюсами.

Трехполюсный автомат служит вводным устройством для любых трехфазных потребителей нагрузки. Чаще всего такой вариант исполнения автомата применяют в промышленных условиях для питания электричеством электродвигателей.

К автомату можно подключить 6 проводников, три из которых – фазы электрической сети, а остальные три выходящие от автомата, и обеспеченные защитой.

Чтобы обеспечить защитой трехфазную сеть с четырехпроводной системой проводников (например, электродвигатель, включенных по схеме «звезды»), применяют 4-полюсный автоматический выключатель. Он играет роль вводного устройства четырехпроводной сети.

Имеется возможность подключения к устройству восьми проводников. С одной стороны – три фазы и ноль, с другой стороны – выход трех фаз с нолем.

Когда устройства, потребляющие электроэнергию, и электрическая сеть работают в нормальном режиме, то происходит обычное протекание тока. Это явление касается и электрического автомата. Но, в случае повышения силы тока по разным причинам выше номинального значения, происходит срабатывание расцепителя автомата, и цепь разрывается.

Параметр этого срабатывания называется время-токовой характеристикой электрического автомата. Она является зависимостью времени сработки автомата и соотношения между реальной силой тока, проходящей через автомат, и номинальным значением тока.

Важность этой характеристики заключается в том, что обеспечивается наименьшее число ложных срабатываний с одной стороны, и осуществляется защита по току, с другой стороны.

В энергетической промышленности бывают ситуации, когда кратковременное повышение тока не связано с аварией, и защита не должна срабатывать. Также происходит и с электрическими автоматами.

Время-токовые характеристики определяют, через какое время сработает защита, и какие параметры силы тока при этом возникнут.

Электрические автоматы со свойством, обозначенным буквой «В», способны отключаться за 5 – 20 с. При этом значение тока составляет до 5 номинальных значений тока. Такие модели автоматов используются для защиты бытовых устройств, а также всей электропроводки квартир и домов.

Автоматические выключатели с этой маркировкой могут выключиться за время в интервале 1 – 10 с, при 10 кратной токовой нагрузке. Такие модели применяют во многих областях, наиболее популярны для домов, квартир и других помещений.

С таким классом автоматы используются в промышленности и выполнены в виде 3-полюсных и 4-полюсных исполнений. Их применяют для того, чтобы защитить мощные электрические моторы и разные трехфазные устройства. Время их сработки составляет до 10 секунд, при этом ток срабатывания может превышать номинальное значение в 14 раз. Это дает возможность с необходимым эффектом использовать его для защиты различных схем.

Электродвигатели со значительной мощностью чаще всего подключают через электрические автоматы с характеристикой «D».

Имеется 12 вариантов исполнения автоматов, которые различаются по характеристике номинального тока работы, от 1 до 63 ампер. Этот параметр определяет скорость выключения автомата при достижении предельного значения тока.

Автомат по этому свойству выбирают с учетом поперечного сечения жил проводов, допускаемому току.

При обычной работе автомата управляющий рычаг взведен, ток поступает через провод питания на верхней клемме. Далее ток идет на неподвижный контакт, через него на подвижный контакт и по гибкому проводу на катушку соленоида. После него по проводу ток идет на биметаллическую пластину расцепителя. От него ток проходит на нижнюю клемму и дальше на нагрузку.

Этот режим возникает при превышении номинального тока автомата. Биметаллическая пластина нагревается большим током, изгибается и размыкает цепь. Для действия пластины требуется время, которое зависит от значения проходящего тока.

Автоматический выключатель является аналоговым устройством. При его настройке есть определенные сложности. Ток срабатывания расцепителя настраивается на заводе специальным регулировочным винтом. После остывания пластины автомат снова может функционировать. Температура биметаллической пластины зависит от окружающей среды.

Расцепитель действует не сразу, давая возможность току к возврату номинального значения. Если ток не снижается, то расцепитель срабатывает. Перегрузка может возникнуть из-за мощных устройств на линии, либо подключении сразу нескольких устройств.

При этом режиме ток возрастает очень быстро. Магнитное поле в катушке соленоида движет сердечник, приводящий в действие расцепитель, и отключает контакты сети питания, тем самым снимает аварийную нагрузку цепи и защищает сеть от возможного пожара и разрушения.

Электромагнитный расцепитель действует мгновенно, чем отличается от теплового расцепителя. При размыкании контактов рабочей цепи появляется электрическая дуга, величина которой зависит от тока в цепи. Она вызывает разрушение контактов. Чтобы предотвратить это отрицательное действие, сделана дугогасительная камера, которая состоит из параллельных пластин. В ней дуга затухает и исчезает. Возникающие газы отводятся в специальное отверстие.

Электрические автоматы защиты, они же автоматические выключатели, необходимы для предохранения электросети от перегрузок и короткого замыкания. Они помогают избежать чрезмерной нагрузки на электросеть , если к ней подключен мощный электроприбор или несколько электроприборов с высокой суммарной мощностью.

Автоматические выключатели не дают электропроводке перегреться и, соответственно, предотвращают выход из строя проводников, электроприборов, возгорание и пожар.

Состав автоматов защиты. Типы расцепителей

Современные электрические автоматические выключатели в большинстве своём состоят из теплового и электромагнитного расцепителей, которые и обеспечивают их работу. Давайте остановимся на этом поподробнее.

Электромагнитный расцепитель представляет собой соленоид: катушку со стальным сердечником, обмотанную несколькими витками изолированного проводника. Как мы знаем из школьного курса, электрический ток при прохождении по катушке возбуждает электромагнитное поле вокруг нее. Как только он превышает заданное значение, сердечник втягивается внутрь, и выключатель срабатывает . Если значение оказывается меньше номинальной силы электромагнитного поля, расцепление цепи не происходит, и прибор остается включенным.

Тепловой расцепитель имеет другой состав и принцип действия. По сути, он представляет собой биметаллическую пластину, стороны которой имеют разные коэффициенты температурного расширения (обычно используют сплавы железа и меди).

Снова обратимся к курсу школьной физики : ток, проходя по проводнику, вызывает его нагрев. Т.к. коэффициент температурного расширения для разных сторон пластины разный, то при достижении номинального тока она выгнется в сторону металла с меньшим значением коэффициента (медно-железная пластина изогнётся в сторону меди), толкнет специальный рычаг и тем самым разрывает цепь.

Также нельзя не упомянуть полупроводниковые расцепители, хотя используются они в быту редко. Их применяют в защитном выключателе электропроводки частного дома или на линии мощного электродвигателя. Величину тока в них распознают трансформаторы – для сети переменного, – или дроссельные усилители, если аппарат установлен на линии постоянного тока. Расцепление производит блок полупроводниковых реле. Но, как уже упоминалось, встречаются они редко.

Помимо вышеперечисленных, есть минимальные и дистанционные расцепители, но они более дорогие в сравнении с остальными.
Наиболее оптимальным для работы автоматического выключателя является сочетание электромагнитного и теплового расцепителей.

Устройство электрического автомата защиты

В верхней части прибора располагается защищенный от короткого замыкания контакт. Дело в том, что при коротком замыкании в проводнике возникает электрический ток большого номинала, и могут обгореть контакты. Для их защиты используется специальный сплав металлов, а также камера для сброса плазмы , которая образуется вследствие короткого замыкания на конце проводника.

В более дешевых автоматических устройствах используются сплавы, выдерживающие около 4500 A, в более дорогих – сплавы, выдерживающие ток короткого замыкания 6500. Именно по причине разницы в сплавах бока дешевых автоматов желтеют с течением времени. Определить установку по току у прибора можно благодаря обозначению в рамке снаружи на корпусе.

Каждый автомат рассчитан на определенное количество коротких замыканий, и использовать их для включения и выключения нагрузки слишком часто не рекомендуется.

Современные электрические автоматические выключатели содержат две ступени защиты: после защищенного контакта в современных автоматах располагаются электромагнитный размыкатель, а за ним тепловой.

За тепловым размыкателем следует контакт для подключения нагрузки. К данному контакту разрешено подключать только по одному проводнику в отверстие , в то время как в верхний (защищенный) контакт разрешено подсоединять не более двух.

Обозначения на электрических автоматах защиты

Выключатели различаются между собой по максимально-токовой нагрузке, которую они могут выдержать, и типу подключаемой нагрузки. Разумеется, очень важно заранее определить, какой именно тип вам нужен.

Сделать это можно по буквенным и цифровым значениям на корпусе. Давайте разберемся в их значении.
Возьмём, к примеру, маркировку «С16». Она означает, что данное устройство пропускает номинальный ток (Iн) работы автоматы 16 А (Ампер). Теперь давайте попробуем разобраться с буквенным обозначением по следующей таблице:

Российские производители изготавливают выключатели с характеристиками B, C и D, европейские имеют дополнительную характеристику «А».

Выключатели с обозначением «А» предназначены для установки в цепях удаленной нагрузки и для подключения электроники (например, в серверной). Такой прибор работает как предохранитель, он наиболее чувствителен к перепадам тока. Он ставится в загородных деревянных домах на оборудование, которое остается включенным во время длительного отсутствия хозяев.

Выключатели с обозначением «В» предназначены для установки в деревянном строительстве на дачах для всего остального оборудования (помимо тех, где установлены автоматы с характеристикой «А»). Кроме того, их используют для электропечей, обогревателей, устанавливают на розетки.

Автоматические выключатели с обозначением «С» необходимы тем, где нагрузка смешанная: в квартирах и домах с постоянным проживанием или дачах из негорючих материалов. Их используют для трансформаторов и цепей освещения, там, где используется бытовая техника типа холодильников, посудомоечных машин и так далее. Это наиболее распространённый тип выключателей .

Приборы с обозначением «D» слабо чувствительны к перепадам тока и поэтому предназначены для установки на производствах с мощными электродвигателями : токарные станки, фреза, для компрессоров, сварочных агрегатов и т.д.

Дополнительно есть приборы с характеристиками MA (где отсутствует тепловой расцепитель), Z и К, но их используют куда реже, поэтому рассматривать их подробно мы не будем.

Для защиты электропроводки в квартирах и частных домах от короткого замыкания и токовой перегрузки практически всегда используют электрические автоматические выключатели модульной конструкции. Они компактны, легко монтируются и заменяются, в случае необходимости, этим и объясняется их широкое применение в быту.
На вид автомат (АВ) представляет собой корпус из термостойкой пластмассы. На лицевой поверхности расположена рукоятка (флажок) включения и выключения, на тыльной стороне – фиксатор-защелка для крепления на DIN-рейке, а сверху и снизу – металлические винтовые клеммы.
В данной статье рассмотрим , устанавливаемого в наших квартирах и домах.

Принцип работы автоматического выключателя

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 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.

Принцип работы автомата в режиме перегрузки цепи

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 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

Работа выключателя во время 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.
Многократное возрастание тока в обмотке соленоида, происходящее при в цепи, приводит к пропорциональному возрастанию магнитного потока, под действием которого сердечник втягивается в катушку соленоида, преодолевая сопротивление пружины, и нажимает на спусковую планку механизма расцепления. Силовые контакты автомата размыкаются, прерывая питание аварийного участка цепи.
Таким образом, срабатывание электромагнитного расцепителя защищает от возгорания и разрушения электропроводку, замкнувший электроприбор и сам автомат. Время его срабатывания составляет порядка 0,02 секунды, и электропроводка не успевает разогреться до опасных температур.
В момент размыкания силовых контактов автомата, когда по ним проходит большой ток, между ними возникает электрическая дуга, температура которой может достигать 3000 градусов.
Чтобы защитить контакты и другие детали автомата от разрушительного воздействия этой дуги, в конструкции автомата предусмотрена дугогасительная камера. Дугогасительная камера представляет собой решетку из набора металлических пластин, которые изолированы друг от друга.
Дуга возникает в месте размыкания контакта, а затем один ее конец движется вместе с подвижным контактом, а второй скользит сначала по неподвижному контакту, а потом по соединенному с ним проводнику, ведущему к задней стенке дугогасительной камеры.
Там она делится (дробится) на пластинах дугогасительной камеры, слабеет и гаснет. В нижней части автомата предусмотрены специальные отверстия для отвода газов, образующихся при горении дуги.
В случае отключения автомата при срабатывании электромагнитного расцепителя, вы не сможете пользоваться электричеством до тех пор пока не найдете и не устраните причину короткого замыкания. Вероятнее всего причина в неисправности одного из потребителей.
Отключите все потребители и попробуйте включить автомат. Если вам это удалось и автомат не выбивает, значит, действительно – виноват один из потребителей и вам осталось выяснить какой именно. Если же автомат и с отключенными потребителями снова выбивает, значит все гораздо сложнее, и мы имеем дело с пробоем изоляции проводки. Придется искать, где это произошло.

Принцип электродвигателя – HiSoUR – Hi So You Are

Электродвигатель – это электромеханический преобразователь (электрическая машина), преобразующий электрическую энергию в механическую. В обычных электродвигателях генерируются токонесущие проводящие катушки магнитные поля, силы взаимного притяжения и отталкивания которых реализуются в движении. Таким образом, электродвигатель является аналогом очень похожего по конструкции генератора, который преобразует мощность двигателя в электрическую.Электродвигатели обычно генерируют вращательные движения, но их также можно использовать для поступательных движений (линейный привод). Электродвигатели используются для привода многих видов оборудования, машин и транспортных средств.

Принцип действия
Электродвигатели – это устройства, преобразующие электрическую энергию в механическую. Средством преобразования энергии в электродвигателях является магнитное поле. Существуют разные типы электродвигателей, и каждый тип имеет разные компоненты, структура которых определяет взаимодействие электрических и магнитных потоков, которые вызывают силу или крутящий момент двигателя.

Фундаментальный принцип, который описывает, как сила вызывается взаимодействием точечного электрического заряда q в электрическом и магнитном полях, – это закон Лоренца:

q: точечный электрический заряд
E: электрическое поле
v: скорость частицы
B: плотность магнитного поля
В случае чисто электрического поля выражение уравнения сводится к:

В случае чисто магнитного поля:

Линейный двигатель
Линейный двигатель – это, по сути, любой электродвигатель, который был «раскручен» так, что вместо создания крутящего момента (вращения) он создает прямолинейную силу по всей своей длине.

Линейные двигатели чаще всего представляют собой асинхронные двигатели или шаговые двигатели. Линейные двигатели обычно используются во многих американских горках, где быстрое движение безмоторного железнодорожного вагона контролируется рельсом.Они также используются в поездах на магнитной подвеске, где поезд «летает» над землей. В меньшем масштабе перьевой плоттер HP 7225A 1978 года использовал два линейных шаговых двигателя для перемещения пера по осям X и Y.

Электромагнетизм

Сила и крутящий момент
Основная цель подавляющего большинства электродвигателей в мире – электромагнитное возбуждение относительного движения в воздушном зазоре между статором и ротором для создания полезного крутящего момента или линейной силы.

Согласно закону силы Лоренца сила проводника обмотки может быть просто выражена как:

Мощность
Где об / мин – частота вращения вала, а T – крутящий момент, механическая выходная мощность двигателя Pem определяется выражением

в британских единицах с T, выраженным в фут-фунтах,

Задний ЭДС

Поскольку обмотки якоря двигателя постоянного тока или универсального двигателя движутся через магнитное поле, в них возникает индуцированное напряжение. Это напряжение имеет тенденцию противодействовать напряжению питания двигателя и поэтому называется «противодвижущей силой (ЭДС)». Напряжение пропорционально скорости вращения двигателя. Обратная ЭДС двигателя плюс падение напряжения на внутреннем сопротивлении обмотки и щетках должны равняться напряжению на щетках.Это обеспечивает основной механизм регулирования скорости в двигателе постоянного тока. Если механическая нагрузка увеличивается, двигатель замедляется; в результате возникает ЭДС нижней части спины, и больше тока потребляется от источника питания. Этот увеличенный ток обеспечивает дополнительный крутящий момент для уравновешивания новой нагрузки.

В машинах переменного тока иногда полезно учитывать источник обратной ЭДС внутри машины; Например, это особенно важно при точном регулировании скорости асинхронных двигателей на частотно-регулируемых приводах.

Потери
Потери электродвигателя в основном связаны с резистивными потерями в обмотках, потерями в сердечнике и механическими потерями в подшипниках, а также аэродинамическими потерями, особенно при наличии охлаждающих вентиляторов.

Потери также возникают при коммутации, искрообразовании в механических коммутаторах и электронных коммутаторах, а также при рассеивании тепла.

КПД
Для расчета КПД двигателя механическая выходная мощность делится на входную электрическую:

Различные регулирующие органы во многих странах приняли и внедрили законы, поощряющие производство и использование электродвигателей с более высоким КПД.

Фактор качества
Эрик Лейтуэйт предложил метрику для определения «качества» электродвигателя:

Где:

Рабочие параметры

Допустимый крутящий момент типов двигателей
Все электромагнитные двигатели, включая упомянутые здесь типы, получают крутящий момент из векторного произведения взаимодействующих полей. Для расчета крутящего момента необходимо знать поля в воздушном зазоре. После того, как они были установлены с помощью математического анализа с использованием FEA или других инструментов, крутящий момент может быть вычислен как интеграл всех векторов силы, умноженных на радиус каждого вектора.Ток, протекающий в обмотке, создает поля, и для двигателя, использующего магнитный материал, поле не линейно пропорционально току. Это затрудняет расчет, но компьютер может выполнить множество необходимых расчетов.

Как только это будет сделано, число, связывающее ток с крутящим моментом, можно будет использовать в качестве полезного параметра для выбора двигателя. Максимальный крутящий момент двигателя будет зависеть от максимального тока, хотя обычно его можно использовать только до тех пор, пока не будут преобладать тепловые соображения.

При оптимальном проектировании в пределах заданного ограничения насыщения сердечника и для заданного активного тока (т. Е. Тока крутящего момента), напряжения, числа пар полюсов, частоты возбуждения (т. Е. Синхронной скорости) и плотности магнитного потока в воздушном зазоре, все категории электрических двигатели или генераторы будут демонстрировать практически одинаковый максимальный непрерывный крутящий момент на валу (т. е. рабочий крутящий момент) в пределах заданной области воздушного зазора с пазами обмотки и глубиной задней части, которая определяет физический размер электромагнитного сердечника.Для некоторых приложений требуются всплески крутящего момента, превышающие максимальный рабочий крутящий момент, например, короткие всплески крутящего момента для ускорения электромобиля с места. Всегда ограниченная насыщением магнитного сердечника или безопасным повышением рабочей температуры и напряжения, способность выдерживать скачки крутящего момента сверх максимального рабочего крутящего момента значительно различается между категориями электродвигателей или генераторов.

Емкость для всплесков крутящего момента не следует путать с возможностью ослабления поля. Ослабление поля позволяет электрической машине работать за пределами расчетной частоты возбуждения.Ослабление поля выполняется, когда максимальная скорость не может быть достигнута путем увеличения приложенного напряжения. Это относится только к двигателям с полями, управляемыми током, и поэтому не может быть достигнуто с двигателями с постоянными магнитами.

Электрические машины без трансформаторной топологии схемы, такие как WRSM или PMSM, не могут реализовать всплески крутящего момента, превышающие максимальный расчетный крутящий момент, без насыщения магнитного сердечника и без того, чтобы любое увеличение тока было бесполезным. Кроме того, узел постоянных магнитов PMSM может быть непоправимо поврежден, если будут предприняты попытки увеличения крутящего момента, превышающего максимально допустимый рабочий крутящий момент.

Электрические машины с топологией трансформаторной схемы, такие как асинхронные машины, индукционные электрические машины с двойным питанием, а также асинхронные или синхронные машины с двойным питанием с фазным ротором (WRDF), демонстрируют очень высокие всплески крутящего момента, потому что наведенный ЭДС активный ток на обе стороны трансформатора противостоят друг другу и, таким образом, не вносят никакого вклада в плотность потока магнитного сердечника трансформатора, что в противном случае привело бы к насыщению сердечника.

Электрические машины, основанные на индукционных или асинхронных принципах, закорачивают один порт цепи трансформатора, и в результате реактивное сопротивление цепи трансформатора становится доминирующим по мере увеличения скольжения, что ограничивает величину активного (т.е., реальный) ток. Тем не менее, всплески крутящего момента, которые в два-три раза превышают максимальный расчетный крутящий момент, возможны.

Бесщеточная машина с синхронным двойным питанием с фазным ротором (BWRSDF) – единственная электрическая машина с действительно двухпортовой топологией трансформаторной схемы (т. Е. Оба порта возбуждаются независимо без короткозамкнутого порта). Топология схемы с двумя портами трансформатора, как известно, нестабильна и требует многофазного узла контактного кольца-щетки для передачи ограниченной мощности на обмотку ротора.Если бы были доступны прецизионные средства для мгновенного управления углом крутящего момента и скольжением для синхронной работы во время движения или генерации с одновременной подачей бесщеточной энергии на обмотку ротора, активный ток машины BWRSDF не зависел бы от реактивного сопротивления цепи трансформатора и всплески крутящего момента, значительно превышающие максимальный рабочий крутящий момент и намного превосходящие практические возможности любого другого типа электрической машины, были бы возможны.Были рассчитаны всплески крутящего момента, превышающие рабочий крутящий момент в восемь раз.

Плотность постоянного крутящего момента
Плотность постоянного крутящего момента обычных электрических машин определяется размером области воздушного зазора и глубиной задней части, которые определяются номинальной мощностью комплекта обмотки якоря, скоростью машины, и достижимая плотность потока в воздушном зазоре до насыщения сердечника. Несмотря на высокую коэрцитивную силу постоянных магнитов из неодима или самария-кобальта, постоянная плотность крутящего момента практически одинакова для электрических машин с оптимально спроектированными наборами обмоток якоря.Постоянная плотность крутящего момента относится к способу охлаждения и допустимому периоду эксплуатации до разрушения из-за перегрева обмоток или повреждения постоянного магнита.

Другие источники утверждают, что различные топологии электронных машин имеют разную плотность крутящего момента. Один источник показывает следующее:

где – удельная плотность крутящего момента нормирована на 1,0 для SPM – бесщеточный переменный ток, токопроводимость 180 °, SPM – это машина с поверхностным постоянным магнитом.

Плотность крутящего момента для электродвигателей с жидкостным охлаждением примерно в четыре раза больше, чем для электродвигателей с воздушным охлаждением.

Источник, сравнивающий постоянный ток (DC), асинхронные двигатели (IM), синхронные двигатели с постоянными магнитами (PMSM) и реактивные реактивные двигатели (SRM), показал:

Другой источник отмечает, что синхронные машины с постоянными магнитами мощностью до 1 МВт имеют значительно более высокую плотность крутящего момента, чем асинхронные машины.

Постоянная плотность мощности
Постоянная плотность мощности определяется произведением постоянной плотности крутящего момента и диапазона скорости постоянного крутящего момента электрической машины.

Специальные магнитные двигатели

Поворотный

Двигатель с ротором без сердечника или без сердечника
Принципиально ни один из двигателей, описанных выше, не требует, чтобы железные (стальные) части ротора действительно вращались.Если магнитомягкий материал ротора выполнен в виде цилиндра, то (за исключением эффекта гистерезиса) крутящий момент действует только на обмотки электромагнитов. Преимущество этого факта – двигатель постоянного тока без сердечника или железа, специализированная форма двигателя постоянного тока с постоянными магнитами. Эти двигатели, оптимизированные для быстрого разгона, имеют ротор без железного сердечника. Ротор может иметь форму заполненного обмоткой цилиндра или самонесущей конструкции, содержащей только магнитный провод и связующий материал.Ротор может помещаться внутри магнитов статора; магнитомягкий неподвижный цилиндр внутри ротора обеспечивает обратный путь для магнитного потока статора. Во второй конструкции корзина обмотки ротора окружает магниты статора. В этой конструкции ротор помещается внутри магнитомягкого цилиндра, который может служить корпусом для двигателя, а также обеспечивает обратный путь для магнитного потока.

Поскольку ротор намного легче по весу (массе), чем обычный ротор, сформированный из медных обмоток на стальных пластинах, ротор может ускоряться намного быстрее, часто достигая механической постоянной времени менее одной мс.Это особенно верно, если в обмотках используется алюминий, а не более тяжелая медь. Но поскольку в роторе нет металлической массы, которая могла бы служить радиатором, даже небольшие двигатели без сердечника часто должны охлаждаться принудительным воздухом. Перегрев может быть проблемой для двигателей постоянного тока без сердечника. Современное программное обеспечение, такое как Motor-CAD, может помочь повысить тепловой КПД двигателей еще на стадии проектирования.

Среди этих типов есть типы дискового ротора, более подробно описанные в следующем разделе.

Виброзвонок сотовых телефонов иногда генерируется крошечными цилиндрическими типами постоянного магнита, но есть также дискообразные типы, которые имеют тонкий многополярный дисковый магнит поля и намеренно несбалансированную конструкцию ротора из формованного пластика с двумя соединенными катушками без сердечника. . Металлические щетки и плоский коммутатор переключают питание на катушки ротора.

Соответствующие приводы с ограниченным ходом не имеют сердечника и катушки, размещенной между полюсами тонких постоянных магнитов с высокой магнитной индукцией.Это быстрые позиционеры головки для жестких дисков («жестких дисков»). Хотя современный дизайн значительно отличается от громкоговорителей, он все еще свободно (и неправильно) называется структурой «звуковой катушки», потому что некоторые более ранние головки жесткого диска двигались по прямым линиям и имели структуру привода, очень похожую на что из громкоговорителя.

Двигатель с цилиндрическим или осевым ротором
Якорь с печатным рисунком или двигатель с осевым ротором имеет обмотки в форме диска, перемещающегося между массивами магнитов с большим магнитным потоком.Магниты расположены по кругу, обращенному к ротору, с промежутком между ними, образуя осевой воздушный зазор. Эта конструкция широко известна как двигатель-блинчик из-за ее плоского профиля. С момента своего создания у технологии было много торговых марок, таких как ServoDisc.

Якорь с печатным рисунком (первоначально сформированный на печатной плате) в двигателе с печатным рисунком якоря изготовлен из перфорированных медных листов, которые соединены вместе с использованием современных композитных материалов для образования тонкого жесткого диска. Печатный якорь имеет уникальную конструкцию в мире щеточных двигателей, поскольку он не имеет отдельного кольцевого коммутатора.Щетки движутся непосредственно по поверхности якоря, что делает всю конструкцию очень компактной.

Альтернативный метод производства заключается в использовании намотанного медного провода, уложенного плоско с центральным обычным коммутатором, в форме цветка и лепестка. Обмотки обычно стабилизируются электрическими системами заливки эпоксидной смолой. Это эпоксидные смолы с наполнителем, которые имеют умеренную смешанную вязкость и длительное время гелеобразования. Они отличаются низкой усадкой и низким экзотермическим эффектом и, как правило, признаны UL 1446 в качестве заливочного компаунда с изоляцией до 180 ° C, класс H.

Уникальным преимуществом двигателей постоянного тока без железа является отсутствие зубцов (изменения крутящего момента, вызванные изменением притяжения между железом и магнитами). Паразитные вихревые токи не могут образовываться в роторе, поскольку он полностью без железа, хотя роторы из железа являются слоистыми. Это может значительно повысить эффективность, но контроллеры с регулируемой скоростью должны использовать более высокую частоту переключения (> 40 кГц) или постоянный ток из-за уменьшения электромагнитной индукции.

Эти двигатели были первоначально изобретены для привода приводов магнитных лентопротяжных устройств, где минимальное время для достижения рабочей скорости и минимальный тормозной путь были критическими.Блинные двигатели широко используются в высокопроизводительных сервоуправляемых системах, роботизированных системах, промышленной автоматизации и медицинских устройствах. Из-за разнообразия конструкций, доступных в настоящее время, технология используется в приложениях от высокотемпературных военных до недорогих насосов и основных сервоприводов.

Другой подход (Magnax) заключается в использовании одного статора, зажатого между двумя роторами. Одна такая конструкция обеспечивает пиковую мощность 15 кВт / кг, постоянную мощность около 7,5 кВт / кг. Этот двигатель с осевым потоком без ярма обеспечивает более короткий путь потока, удерживая магниты дальше от оси.Конструкция позволяет иметь нулевой вылет обмотки; Активны 100 процентов обмоток. Это усилено использованием медного провода прямоугольного сечения. Двигатели можно штабелировать для параллельной работы. Нестабильность сводится к минимуму за счет того, что два диска ротора прикладывают равные и противоположные силы к диску статора. Роторы соединены напрямую друг с другом через кольцо вала, что нейтрализует магнитные силы.

Magnax варьируются от 15 до 5,4 метра (от 5,9 до 17 футов 8,6 дюйма) в диаметре.

Серводвигатель
Серводвигатель – это двигатель, очень часто продаваемый в виде готового модуля, который используется в системе управления положением или скоростью с обратной связью. Серводвигатели используются в таких приложениях, как станки, перьевые плоттеры и другие технологические системы. Двигатели, предназначенные для использования в сервомеханизмах, должны иметь хорошо задокументированные характеристики скорости, крутящего момента и мощности. Кривая зависимости скорости от крутящего момента очень важна и является высоким соотношением для серводвигателя. Также важны характеристики динамического отклика, такие как индуктивность обмотки и инерция ротора; эти факторы ограничивают общую производительность контура сервомеханизма.В больших, мощных, но медленно реагирующих контурах сервоприводов могут использоваться обычные двигатели переменного или постоянного тока и приводные системы с обратной связью по положению или скорости на двигателе. По мере роста требований к динамическому отклику используются более специализированные конструкции двигателей, такие как двигатели без сердечника. Превосходная удельная мощность и характеристики ускорения двигателей переменного тока по сравнению с двигателями постоянного тока имеют тенденцию способствовать применению синхронных приводов с постоянными магнитами, BLDC, индукционных приводов и приводов SRM.

Сервосистема отличается от некоторых приложений с шаговыми двигателями тем, что обратная связь по положению является непрерывной, пока двигатель работает.Шаговая система по своей сути работает с разомкнутым контуром – полагаясь на двигатель, который не «пропускает шаги» для кратковременной точности – с любой обратной связью, такой как «исходный» переключатель или датчик положения, являющиеся внешними по отношению к системе двигателя. Например, когда запускается типичный компьютерный принтер с точечной матрицей, его контроллер заставляет шаговый двигатель печатающей головки приводиться в крайнее левое положение, где датчик положения определяет исходное положение и останавливает шаг. Пока питание включено, двунаправленный счетчик в микропроцессоре принтера отслеживает положение печатающей головки.

Шаговый двигатель
Шаговый двигатель – это тип двигателя, который часто используется, когда требуется точное вращение. В шаговом двигателе внутренний ротор, содержащий постоянные магниты, или магнитно-мягкий ротор с явными полюсами управляется набором внешних магнитов, которые переключаются электронно. Шаговый двигатель также можно рассматривать как нечто среднее между электродвигателем постоянного тока и вращающимся соленоидом. Поскольку каждая катушка поочередно получает питание, ротор выравнивается с магнитным полем, создаваемым обмоткой возбуждения под напряжением.В отличие от синхронного двигателя, шаговый двигатель не может вращаться непрерывно; вместо этого он «шагает» – запускается, а затем быстро останавливается – от одного положения к другому, поскольку обмотки возбуждения последовательно включаются и отключаются. В зависимости от последовательности, ротор может вращаться вперед или назад, и он может произвольно менять направление, останавливаться, ускоряться или замедляться в любое время.

Простые драйверы шаговых двигателей полностью включают или полностью обесточивают обмотки возбуждения, приводя ротор к «зубчатой ​​передаче» в ограниченное количество положений; более сложные драйверы могут пропорционально управлять мощностью обмоток возбуждения, позволяя роторам располагаться между точками зубчатых колес и, таким образом, вращаться чрезвычайно плавно.Этот режим работы часто называют микрошагом. Шаговые двигатели с компьютерным управлением – одна из самых универсальных форм систем позиционирования, особенно когда они являются частью цифровой системы с сервоуправлением.

можно легко поворачивать на определенный угол дискретными шагами, и, следовательно, шаговые двигатели используются для позиционирования головки чтения / записи в дисководах компьютерных гибких дисков. Они использовались для той же цели в компьютерных дисковых накопителях до гигабайтной эпохи, где точность и скорость, которые они предлагали, были достаточными для правильного позиционирования головки чтения / записи жесткого диска.По мере увеличения плотности приводов ограничения точности и скорости шаговых двигателей сделали их устаревшими для жестких дисков – ограничение точности сделало их непригодными для использования, а ограничение скорости сделало их неконкурентоспособными – таким образом, в новых жестких дисках используются системы приводов головки на основе звуковых катушек. (Термин «звуковая катушка» в этой связи является историческим; он относится к структуре в типичном (конусном) громкоговорителе. Эта структура некоторое время использовалась для расположения головок. Современные приводы имеют поворотное крепление катушки; катушка качается вперед и назад, что-то вроде лопасти вращающегося вентилятора.Тем не менее, подобно звуковой катушке, современные проводники катушки исполнительного механизма (магнитный провод) движутся перпендикулярно магнитным силовым линиям.)

Шаговые двигатели были и до сих пор часто используются в компьютерных принтерах, оптических сканерах и цифровых копировальных аппаратах для перемещения оптического сканирующего элемента, каретки печатающей головки (матричных и струйных принтеров) и валика или подающих роликов. Точно так же многие компьютерные плоттеры (которые с начала 1990-х были заменены широкоформатными струйными и лазерными принтерами) использовали роторные шаговые двигатели для перемещения пера и валика; типичными альтернативами здесь были либо линейные шаговые двигатели, либо серводвигатели с аналоговыми системами управления с обратной связью.

Так называемые кварцевые аналоговые наручные часы содержат самые маленькие обычные шаговые двигатели; они имеют одну катушку, потребляют очень мало энергии и имеют ротор с постоянными магнитами. Такой же двигатель приводит в действие кварцевые часы с батарейным питанием. Некоторые из этих часов, например хронографы, содержат более одного шагового двигателя.

По конструкции тесно связаны с трехфазными синхронными двигателями переменного тока, шаговые двигатели и SRM классифицируются как двигатели с переменным сопротивлением. Шаговые двигатели были и до сих пор часто используются в компьютерных принтерах, оптических сканерах и станках с числовым программным управлением (ЧПУ), таких как маршрутизаторы, плазменные резаки и токарные станки с ЧПУ.

Немагнитные двигатели
Электростатический двигатель основан на притяжении и отталкивании электрического заряда. Обычно электростатические двигатели являются двойными по сравнению с обычными двигателями с катушкой. Обычно для них требуется высоковольтный источник питания, хотя в очень маленьких двигателях требуется более низкое напряжение. Вместо этого обычные электродвигатели используют магнитное притяжение и отталкивание и требуют высокого тока при низких напряжениях. В 1750-х годах первые электростатические двигатели были разработаны Бенджамином Франклином и Эндрю Гордоном.Сегодня электростатический двигатель часто используется в микроэлектромеханических системах (МЭМС), где их управляющее напряжение ниже 100 вольт, а при движении заряженные пластины гораздо проще изготовить, чем катушки и железные сердечники. Кроме того, молекулярные механизмы, управляющие живыми клетками, часто основаны на линейных и вращающихся электростатических двигателях.

Пьезоэлектрический двигатель или пьезодвигатель – это тип электродвигателя, основанный на изменении формы пьезоэлектрического материала при приложении электрического поля.Пьезоэлектрические двигатели используют обратный пьезоэлектрический эффект, при котором материал производит акустические или ультразвуковые колебания для создания линейного или вращательного движения. В одном механизме удлинение в одной плоскости используется для последовательного растяжения и удержания положения, подобно тому, как движется гусеница.

В двигательной установке космического корабля с электроприводом используется технология электродвигателя для приведения космического корабля в космическое пространство, большинство систем основано на электрическом приводе ракетного топлива на высокую скорость, а некоторые системы основаны на принципах электродинамической привязки движения к магнитосфере.

Источник из Википедии

Запишите принцип работы электромотора класса 12 по физике CBSE

Полный пошаговый ответ:
Электродвигатель работает по принципу магнитного воздействия тока. Его принцип заключается в том, что когда прямоугольная катушка помещается в магнитное поле и через нее пропускается ток, катушка вращается в результате сил, действующих на катушку.
Следующие части являются частями электродвигателя:
Источник питания постоянного тока: это компонент, в котором генерируется рабочий источник энергии.
Коммутатор: направление электрического источника, обеспечиваемого источником питания, поддерживается этой частью электродвигателя.
Якорь ротора: он непрерывно вращается при работающем двигателе. Он также предназначен для помощи в перемещении и подаче электроэнергии на другие части двигателя и транспортного средства.
Ось: Ось электрического транспортного средства содержит часть основного источника энергии, который обеспечивает возможность управления транспортным средством посредством рулевого управления и использования редуктора.
Полевой магнит: полевой магнит находится внутри электродвигателя и создает магнитное поле, которое позволяет внутреннему проводу катушки в двигателе постоянного тока вращаться.
Основная идея электродвигателя действительно очень проста: вы помещаете в него электричество с одного конца, а металлический стержень вращается на другом конце, давая вам возможность приводить в движение любую машину.

Примечание: Электродвигатели настолько важны, что влияют практически на все аспекты современной жизни. Холодильники, пылесосы, кондиционеры, вентиляторы, жесткие диски компьютеров, автоматические стеклоподъемники и многие другие приборы и устройства используют электродвигатели для преобразования электрической энергии в полезную механическую энергию.

Принцип работы – Johnson Electric

Универсальные моторы

Универсальный двигатель – это однофазный последовательный двигатель, который может работать как от переменного (ac), так и от постоянного (dc) тока, а характеристики одинаковы как для переменного, так и для постоянного тока. Обмотки возбуждения последовательных двигателей соединены последовательно с обмотками якоря

Областями электрического проектирования универсального двигателя являются магнитная цепь, обмотки возбуждения и якоря, коммутатор и щетки, изоляция и система охлаждения.

Двигатели с экранированными полюсами

Двигатель с экранированными полюсами – это однофазный асинхронный двигатель переменного тока. Вспомогательная обмотка, состоящая из медного кольца, называется затеняющей катушкой. Ток в этой катушке задерживает фазу магнитного потока в этой части полюса, чтобы создать вращающееся магнитное поле. Направление вращения – от незатененной стороны к заштрихованному кольцу.

• Это устройство затеняющей катушки (кольца) смещает ось затененных полюсов относительно оси основных полюсов
• Когда питание подается на статор, магнитный поток в основной части полюса индуцирует напряжение в затеняющей катушке, которая действует как вторичная обмотка трансформатора.
• Так как ток во вторичной обмотке трансформатора не в фазе с током в первичной обмотке.
• Ток в затеняющей катушке не в фазе с током в основной обмотке возбуждения.
• Таким образом, поток затеняющего полюса не в фазе с потоком основного полюса.

Двигатели синхронные

Синхронные двигатели переменного тока – это электродвигатели с постоянной скоростью, которые работают синхронно с частотой сети. Скорость синхронного двигателя определяется количеством пар полюсов и всегда является отношением частоты сети.

• Статор снабжен двумя простыми катушками, которые можно напрямую подключить к сети.
• Ротор состоит из цилиндрического постоянного двухполюсного магнита, диаметрально намагниченного.

Работа электродвигателя | Electrical4U

Электродвигатель – это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. В основном существует три типа электродвигателей.

1. Двигатель постоянного тока.
2. Асинхронный двигатель.
3. Синхронный двигатель.

Все эти двигатели работают по более или менее одинаковому принципу. Работа электродвигателя в основном зависит от взаимодействия магнитного поля с током.
Теперь мы обсудим основной принцип работы электродвигателя один за другим для лучшего понимания предмета.

Работа двигателя постоянного тока

Принцип работы двигателя постоянного тока в основном зависит от правила левой руки Флеминга. В базовом двигателе постоянного тока между магнитными полюсами размещен якорь. Если обмотка якоря питается от внешнего источника постоянного тока, ток начинает течь по проводникам якоря.Поскольку проводники проводят ток внутри магнитного поля, они испытывают силу, которая стремится вращать якорь. Предположим, что проводники якоря под N полюсами полевого магнита проводят ток вниз (крестики), а проводники под S полюсами проводят ток вверх (точки). Применяя правило левой руки Флеминга, можно определить направление силы F, испытываемой проводником под N полюсами, и силу, испытываемую проводниками под S-полюсами. Обнаружено, что в любой момент силы, действующие на проводники, имеют такое направление, что они стремятся вращать якорь.
Опять же, из-за этого вращения проводники под N-полюсами попадают под S-полюс, а проводники под S-полюсами – под N-полюс. В то время как проводники идут от N-полюса к S-полюсу и S-полюса к N-полюсу, направление тока через них меняется на противоположное с помощью коммутатора.

Из-за этого реверсирования тока все проводники проходят под N-полюсами, переносят ток в нисходящем направлении, а все проводники, проходящие под S-полюсами, переносят ток в восходящем направлении, как показано на рисунке. Следовательно, каждый проводник находится под N-полюсом, испытывающим силу в одном и том же направлении, и то же самое верно для проводников, проходящих под S-полюсами.Это явление помогает развивать постоянный и однонаправленный крутящий момент.

Работа асинхронного двигателя

Работа электродвигателя в случае асинхронного двигателя немного отличается от двигателя постоянного тока. В однофазном асинхронном двигателе, когда на обмотку статора подается однофазное питание, создается пульсирующее магнитное поле, а в трехфазном асинхронном двигателе, когда трехфазное питание подается на трехфазную обмотку статора, создается вращающееся магнитное поле. .Ротор асинхронного двигателя может быть либо с обмоткой, либо с короткозамкнутым ротором. Каким бы ни был тип ротора, проводники на нем закорочены на концах, образуя замкнутый контур. Из-за вращающегося магнитного поля поток проходит через воздушный зазор между ротором и статором, проходит мимо поверхности ротора и, таким образом, разрезает проводник ротора.

Следовательно, согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, в проводниках замкнутого ротора будет циркулировать индуцированный ток. Величина наведенного тока пропорциональна скорости изменения магнитной связи во времени.Опять же, эта скорость изменения магнитной связи пропорциональна относительной скорости между ротором и вращающимся магнитным полем. Согласно закону Ленца, ротор будет пытаться уменьшить все причины возникновения в нем тока. Следовательно, ротор вращается и пытается достичь скорости вращающегося магнитного поля, чтобы уменьшить относительную скорость между ротором и вращающимся магнитным полем.

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя – Видео

Работа двигателя Шронуса

В синхронном двигателе, когда на неподвижную трехфазную обмотку статора подается сбалансированное трехфазное питание, создается вращающееся магнитное поле, которое вращается с синхронной скоростью.Теперь, если внутри этого вращающегося магнитного поля поместить электромагнит, он будет магнитно заблокирован с вращающимся магнитным полем, и первый будет вращаться с вращающимся магнитным полем с той же скоростью, что и с синхронной скоростью.

Принцип работы двигателя постоянного тока

Двигатель постоянного тока – это электрическая машина, которая преобразует электрическую энергию в механическую энергию .

Работа двигателя постоянного тока основана на том принципе, что когда проводник с током помещается в магнитное поле, он испытывает механическую силу.

Направление механической силы задается Правилом левой руки Флеминга , а ее величина определяется как F = BIL Ньютон.

Принципиальной разницы в конструкции генератора постоянного тока и двигателя постоянного тока нет. Фактически, одна и та же машина постоянного тока может использоваться взаимозаменяемо как генератор или как двигатель.

Как и генераторы, существуют различные типы двигателей постоянного тока, которые также подразделяются на двигатели постоянного тока с шунтирующей обмоткой, последовательные и комбинированные двигатели .

Двигатели постоянного тока редко используются в обычных приложениях, потому что все компании по электроснабжению поставляют переменный ток.

Однако для специальных применений, таких как сталелитейные заводы , шахты и электропоезда , выгодно преобразовывать переменный ток в постоянный, чтобы использовать двигатели постоянного тока. Причина в том, что скорость / крутящий момент характеристики двигателей постоянного тока намного лучше, чем у двигателей переменного тока.

Поэтому неудивительно, что для промышленных приводов двигатели постоянного тока так же популярны, как и трехфазные асинхронные двигатели.

Принцип двигателя постоянного тока

Машина, преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую, известна как двигатель постоянного тока.

Двигатель постоянного тока работает по принципу, согласно которому, когда проводник с током помещается в магнитное поле, на проводник действует механическая сила.

Направление этой силы задается правилом левой руки Флеминга , а величина – выражением;

F = BIL Ньютонов

Согласно правилу левой руки Флеминга, когда электрический ток проходит через катушку в магнитном поле, магнитная сила создает крутящий момент, который вращает двигатель постоянного тока.

Направление этой силы перпендикулярно как проводу, так и магнитному полю.

В принципе, конструктивных различий между двигателем постоянного тока и генератором постоянного тока нет. Та же машина постоянного тока может работать как генератор или двигатель.

Работа двигателя постоянного тока

Рассмотрим часть многополюсного двигателя постоянного тока , как показано на рисунке ниже. Когда клеммы двигателя подключены к внешнему источнику питания постоянного тока:

• полевые магниты возбуждаются, формируя чередующиеся северный и южный полюса
• , проводников якоря, проводят токи.

Все проводники под северным полюсом переносят ток в одном направлении, тогда как все проводники под южным полюсом несут токи в противоположном направлении.

Проводники якоря под N-полюсом переносят токи в плоскость бумаги (обозначенную на рисунке как ⊗). А проводники под S-полюсом выводят токи из плоскости бумаги (обозначенной на рисунке как ⨀).

Поскольку каждый проводник якоря проводит ток и находится в магнитном поле, на него действует механическая сила .

При применении правила для левой руки Флеминга становится ясно, что сила, действующая на каждый проводник, имеет тенденцию вращать якорь против часовой стрелки. Все эти силы складываются вместе, чтобы создать крутящий момент , который заставляет якорь вращаться.

Когда проводник перемещается от одной стороны щетки к другой, ток в этом проводнике меняется на противоположный. В то же время он попадает под влияние следующего полюса противоположной полярности. Следовательно, направление силы на проводник остается тем же .

Следует отметить, что функция коммутатора в двигателе такая же, как и в генераторе. Путем изменения направления тока в каждом проводнике, когда он проходит от одного полюса к другому, он помогает развивать непрерывный и однонаправленный крутящий момент .

Видео анимация

Далее: Обратная ЭДС в двигателе постоянного тока

Шесть ключевых компонентов, из которых состоит ваш промышленный электродвигатель

Ваш промышленный электродвигатель имеет несколько важных компонентов, которые позволяют ему эффективно преобразовывать электрическую энергию в механическую.Каждый из них помогает управлять критическим взаимодействием между магнитным полем вашего двигателя и электрическим током в его проволочной обмотке, создавая силу в виде вращения вала. Именно механическая энергия, производимая этим вращением вала, помогает поддерживать бесперебойную работу вашего предприятия.

Эти шесть компонентов включают:

1) Ротор

Ротор – это движущаяся часть вашего электродвигателя. Он вращает вал, который передает указанную выше механическую мощность.В типичной конфигурации ротор имеет проложенные в нем проводники, по которым проходят токи, которые затем взаимодействуют с магнитным полем статора, создавая силы, которые вращают вал. При этом некоторые роторы несут постоянные магниты, и именно статор удерживает проводники.

2) Статор (и сердечник статора)

Статор – это неподвижная часть электромагнитной цепи вашего двигателя и обычно состоит из обмоток или постоянных магнитов. Сердечник статора состоит из множества тонких металлических листов, называемых пластинами.Ламинирование используется для уменьшения потерь энергии, которые могут возникнуть при использовании твердого сердечника.

3) Подшипники

Ротор вашего электродвигателя поддерживается подшипниками, которые позволяют ему вращаться вокруг своей оси. Эти подшипники, в свою очередь, поддерживаются корпусом двигателя. Вал двигателя проходит через подшипники за пределы двигателя, где действует нагрузка. Поскольку силы нагрузки действуют за пределы самого внешнего подшипника, нагрузка считается «выступающей».

4) Обмотки

Обмотки – это провода, уложенные в катушки, обычно намотанные вокруг многослойного магнитного сердечника из мягкого железа, чтобы образовывать магнитные полюса при возбуждении током.Электродвигатели бывают двух основных конфигураций полюсов магнитного поля: явнополюсной и невыраженной. В двигателе с явнополюсным двигателем магнитное поле полюса создается обмоткой, намотанной вокруг полюса под лицевой стороной полюса. В двигателе с невыпадающими полюсами обмотка распределена по пазам на лицевых сторонах полюсов. Двигатель с экранированными полюсами имеет обмотку вокруг части полюса, которая задерживает фазу магнитного поля для этого полюса.

5) Воздушный зазор

Воздушный зазор – это расстояние между ротором и статором, хотя и не является физическим компонентом.Воздушный зазор вашего двигателя имеет важное значение и, как правило, должен быть как можно меньше, поскольку большой зазор оказывает сильное негативное влияние на производительность. Это основной источник низкого коэффициента мощности, с которым работают двигатели. Поскольку ток намагничивания увеличивается с увеличением воздушного зазора, ваш воздушный зазор должен быть минимальным. При этом очень маленькие зазоры могут создавать механические проблемы в дополнение к шуму и потерям.

6) Коммутатор

И, наконец, коммутатор – это механизм, используемый вашим двигателем для переключения входа большинства двигателей постоянного тока и некоторых двигателей переменного тока.Он состоит из сегментов контактного кольца, которые изолированы друг от друга и от вала. Ток якоря вашего двигателя подается через неподвижные щетки, контактирующие с вращающимся коммутатором, что вызывает требуемое изменение направления тока и подает мощность на машину оптимальным образом по мере вращения ротора от полюса к полюсу. (Отсутствие такого реверсирования тока может привести к остановке двигателя.)

Что общего у всех этих компонентов?

Каждый из них может нуждаться в техническом обслуживании, ремонте или замене в любой момент.Именно здесь на помощь приходит Red Stick Armature Works. Мы обеспечиваем более 60 лет передового опыта в области обслуживания, хранения и продажи промышленных электродвигателей. Наши преданные своему делу и опытные специалисты доступны на месте 24-7-365, чтобы помочь вам поддерживать ваши двигатели – и ваши операции – в рабочем состоянии и работать без сбоев. Свяжитесь с нами или позвоните нам сегодня по телефону 800-895-0443, чтобы узнать больше.

Что такое электродвигатель?

Электродвигатели – это устройства, преобразующие электрическую энергию в механическую, обычно в форме вращательного движения.Проще говоря, это устройства, которые используют электроэнергию для выработки движущей силы.

Электродвигатели не только обеспечивают простое и эффективное средство для создания высоких уровней выходной мощности привода, но их также легко уменьшить, что позволяет использовать их в других механизмах и оборудовании. В результате они находят широкое применение как в промышленности, так и в повседневной жизни.

Принцип действия

Вы помните, как в школе вас учили правилу левой руки Флеминга? Электродвигатели являются применением этого правила, когда сила, создаваемая электрическим током, протекающим через катушку в присутствии магнитного поля, заставляет вал двигателя вращаться.
На диаграмме ниже правило левой руки Флеминга говорит нам, что восходящая сила генерируется, когда ток течет перпендикулярно магнитному полю от магнита ^* .

Как достигается вращение в электродвигателе

В случае щеточного электродвигателя постоянного тока ^{* 1} , например, эту силу можно использовать для поддержания непрерывного вращения путем изменения направления тока на противоположное на каждом полувитке катушки (что достигается с помощью щетки и коллектор ^{* 2} )

• * 1

  Двигатель постоянного тока: двигатель, работающий от постоянного тока (DC)

• * 2

  Щетки и коммутатор: используются вместе, они меняют направление тока каждый раз, когда вал двигателя делает пол-оборота.

История электродвигателей

Британский ученый Майкл Фарадей признан особенно влиятельным среди многих ученых 19 века, которые сыграли роль в изобретении и разработке электродвигателей. В 1821 году Фарадей провел успешный эксперимент, в котором вращение проволоки осуществлялось с помощью магнита вместе с магнитным полем, создаваемым электрическим током. В 1831 году он изобрел закон магнитной индукции, заложив основу для значительного прогресса в области электродвигателей и генераторов.

Со временем было разработано множество других типов электродвигателей, а также конструкции, которые можно рассматривать как типичные электродвигатели постоянного тока.

Впоследствии, в 1872 году, практический электродвигатель был не столько изобретен, сколько обнаружен, когда один из генераторов, представленных на Всемирной выставке в Вене, начал вращаться самостоятельно после случайного подключения к другому генератору. Это привело людей к пониманию того, что принцип работы генераторов можно использовать и в двигателях. Последовавший за этим быстрый рост практического использования генераторов был таким, что они стали основой многих отраслей в 20 веке.

Двигатели и генераторы

В то время как электродвигатели преобразуют электрическую энергию во вращение и другие формы механической энергии, генераторы выполняют обратную роль преобразования механической энергии в электрическую.
Несмотря на эти противоположные функции, двигатели и генераторы очень похожи по конструкции и принципу действия. Фактически, простой эксперимент, в котором два модельных двигателя соединены вместе, – это все, что нужно, чтобы продемонстрировать, что электродвигатель также может работать как генератор.
Естественно, учитывая разные способы их использования, эти два типа машин всегда разрабатывались отдельно.

Типы электродвигателей

Электродвигатели бывают разных форм в зависимости от типа используемого тока, конструкции их катушек (обмоток) и того, как они создают магнитное поле. Соответственно, их можно классифицировать по-разному.
Ниже описаны три типа электродвигателей, обычно используемых как в быту, так и в промышленности.

Двигатели постоянного тока

Это двигатели, приводимые в действие источником постоянного тока. Они сгруппированы в щеточные или бесщеточные (BLDC) двигатели в зависимости от того, используют ли они щетку ^{* 1} .
В то время как щеточные двигатели постоянного тока должны быть подключены только к источнику постоянного тока для работы, бесщеточные двигатели постоянного тока требуют датчика для определения ориентации магнитных полюсов ротора ^{* 2} и цепи привода для подачи соответствующего тока.

Двигатели переменного тока

Это двигатели, приводимые в действие источником переменного тока.Они сгруппированы в зависимости от того, является ли этот источник питания однофазным ^{* 1} или трехфазным ^{* 2} .
Однофазные двигатели далее подразделяются на конденсаторные двигатели, которые используют конденсатор ^{* 3} для создания крутящего момента, и двигатели с расщепленными полюсами, которые имеют дополнительную катушку (обмотку), называемую затеняющей катушкой ^{* 4} .

• * 1

  Однофазный: обычный источник питания переменного тока, обычно доступный в домах.

• * 2

  Трехфазный: источник питания переменного тока, который в основном используется в промышленности.

• * 3

  Конденсатор: электронный компонент, накапливающий электрическую энергию.

• * 4

  Затеняющая катушка: Катушка с замкнутым контуром, намотанная вокруг части сердечника статора.

Шаговые двигатели

Это двигатели, которые вращаются на фиксированный шаг (угол) каждый раз, когда вводится импульс ^{* 1} .
Шаговые двигатели можно сгруппировать по конструкции их ротора. Двигатели с постоянным магнитом (PM) ^{* 2,} имеют магнит в роторе ^{* 3} , двигатели с регулируемым магнитным сопротивлением (VR) ^{* 4} имеют железный сердечник, а гибридные двигатели имеют и то, и другое.

• * 1

  Pulse: Короткий всплеск электричества, возникающий при включении и выключении источника питания.

• * 2

  Ротор: вращающаяся часть двигателя. Вал двигателя является частью ротора.

• * 3

  Двигатель с постоянными магнитами: двигатель с постоянным магнитом

• * 4

  Двигатель

  VR: двигатель с переменным магнитным сопротивлением, в котором сердечники расположены как зубья шестерни, при этом эта компоновка определяет угол шага.

Обзор типов электродвигателей

В таблице ниже перечислены основные характеристики трех различных типов двигателей.

Помимо перечисленных выше, существует множество других типов электродвигателей.

Применение двигателей

Хотя электродвигатели используются по-разному, ниже перечислены общие области применения бесщеточных двигателей постоянного тока и шаговых двигателей, поставляемых ASPINA.

Применения для бесщеточных двигателей постоянного тока

Благодаря своим характеристикам: небольшие размеры, высокая мощность, низкий уровень шума и вибрации, а также длительный срок службы, бесщеточные двигатели постоянного тока находят широкое применение в таких приложениях, как системы вентиляции (очистители воздуха и другие виды кондиционирования воздуха), бытовые приборы, холодильники. , водонагреватели, торговые автоматы, копировальные аппараты, принтеры, проекторы, оргтехника, приборы, транспортные средства и медицинские приборы.

• Кондиционеры
• Финансовые терминалы (банкоматы), обменные автоматы, автоматы по обмену валюты, автоматы по продаже билетов
• Бытовая техника
• Чистые помещения
• Водонагреватели и горелки
• Оптическая продукция
• Торговые автоматы
• Принтеры
• Витрины для морозильных и холодильных камер
• Копировальные аппараты
• Медицинское оборудование
• Оргтехника
• Лабораторные аналитические системы

Применения для шаговых двигателей

Превосходная точность остановки, высокий крутящий момент на средних и низких скоростях и превосходная отзывчивость шаговых двигателей означают, что они могут использоваться в широком спектре приводных приложений, требующих точного управления.

• Производственное оборудование
• Оптические дисководы (приводы Blu-ray, DVD и т. Д.)
• Медицинское оборудование
• Лазерные принтеры
• Приборы лабораторные аналитические
• Цифровые фотоаппараты
• Банкоматы
• Жалюзи кондиционера
• Торговые автоматы
• Аттракционы
• Билетные автоматы
• Копировальные аппараты
• Роботы

Преодоление проблем с электродвигателями

ASPINA поставляет не только автономные шаговые двигатели, но и системные продукты, которые включают системы привода и управления, а также механическую конструкцию.Они подкреплены всесторонней поддержкой, которая простирается от прототипа до коммерческого производства и послепродажного обслуживания.
ASPINA может предложить решения, адаптированные к функциям и характеристикам, требуемым для различных отраслей промышленности, приложений и продуктов клиентов, а также для конкретных производственных условий.

ASPINA поддерживает не только клиентов, которые уже знают свои требования или спецификации, но и тех, кто сталкивается с проблемами на ранних этапах разработки.
Вы боретесь со следующими проблемами?

Выбор двигателя

• У вас еще нет подробных спецификаций или чертежей, но нужна консультация по двигателям?
• У вас нет сотрудников, имеющих опыт работы с двигателями, и вы не можете определить, какой двигатель лучше всего подойдет для вашего нового продукта?

Разработка двигателей и связанных компонентов

• Хотите сосредоточить свои ресурсы на основных технологиях и передать на аутсорсинг приводные системы и разработку двигателей?
• Хотите сэкономить время и силы, связанные с изменением конструкции существующих механических компонентов при замене двигателя?

Уникальное требование

• Вам нужен двигатель, изготовленный по индивидуальному заказу, но ваш обычный поставщик отказался от него?
• Не можете найти двигатель, который дает вам необходимый контроль, и вот-вот теряете надежду?

Ищете ответы на эти проблемы? Свяжитесь с ASPINA, мы здесь, чтобы помочь.