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.
Когда проверяется мгновенная точка срабатывания, предпочтительным является метод импульсов. Импульсы испытательного тока регулируются немного ниже момента мгновенного срабатывания, и импульсный ток увеличивается до тех пор, пока переключатель не отключится.
Фактический ток отключения обычно не критичен в полевых испытаниях. Основная проблема заключается в том, что переключатель вызывает мгновенную ошибку. Фактический ток отключения может составлять от 40% до -30%. Для автоматических выключателей с нерегулируемыми мгновенными снимками допуски относятся к интервалу съемки, опубликованному изготовителем, то есть: 40% на высокой стороне, -30% на нижней стороне.
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.
Виды и конструктивные особенности
Необходимо знать информацию о существующих видах автоматических выключателей, чтобы во время приобретения правильно выбрать подходящее устройство. Имеется классификация электрических автоматов по нескольким параметрам.
Механическая работа выключателя, выключателя, выключателя или электрической защиты должна быть проверена путем опускания и поднятия рычага переключателя несколько раз. Экспоненциальный дифференциальный выключатель, также называемый выключателем остаточного тока или остаточного тока, представляет собой электромеханическое устройство, которое помещается в электрические установки для защиты людей от шунтов, вызванных недостатками изоляции между активными проводниками и землей или землей приборы. По сути, дифференциальный переключатель состоит из двух катушек, расположенных последовательно с токопроводящими проводниками и создающих противолежащие магнитные поля и сердечника или якоря, которые могут приводить в действие контакты с помощью подходящего механического устройства.
Отключающая способность
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.
Если посмотреть на рис. 1, мы увидим, что ток, текущий между точкой а и нагрузкой, должен быть равен тому, который течет между зарядом и точкой б, так что магнитные поля, создаваемые обею катушками, равны и противоположны, что итоговый результат равен нулю. Это нормальное состояние схемы.
Здесь устройство отключает цепь для предотвращения электротоков, действуя в предположении, что ток утечки протекает через человека, который заземлен и соприкасался с электрической составляющей схемы. Несмотря на наличие переключателей для различных токов срабатывания, электротехническая регулировка низкого напряжения требует, чтобы в бытовых установках устанавливались дифференциальные выключатели, которые работают с максимальным током утечки 30 мА и временем отклика 50 мс, что гарантирует адекватная защита людей и вещей.
Срабатывание автоматического выключателя возникает при замыканиях, сопровождающихся возникновением определенной величины тока.
Автомат защищает электропроводку от повреждения изоляции большим током.
Число полюсов
Это свойство говорит нам о наибольшем количестве проводов, которые возможно подключить к автомату для обеспечения защиты. При аварии, напряжение на этих полюсах отключаются.
Термомагнитный или термопар. Термомагнитные переключатели в основном используются для защиты электрических кабелей и кабелей от перегрузок и коротких замыканий. С помощью фиксированных регулировок расчетных токов также возможна ограниченная защита электродвигателей. Для применений в промышленности и в электрических установках дополняются термомагнитные переключатели с дополнительными компонентами простой сборки, например, вспомогательные контакты, сигнальные контакты. неисправность или сигнализация, катушки открытия, катушки пониженного напряжения, блоки дифференциала и простые в установке аксессуары, такие как сборные системы и монтажные детали.
Особенности автоматов с одним полюсом
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.
Принцип работы Из-за экстремальной скорости разделения контактов в случае неисправностей и быстрого вымирания в камерах искрогасителя генерируемой вольтовой дуги термомагнитные переключатели отключаются от безопасности, что значительно ограничивает интенсивность тока. Это гарантирует очень хорошую селективность в устройствах защиты от перегрузки по току, подключенных вверх по течению.
Как отличить автоматический выключатель от термистора. У выключателей есть кнопка тестирования, которая имитирует утечку тока и «перескакивает» автоматический выключатель. Кроме того, нет однополюсных автоматических выключателей, они являются биполярными и после этого.
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%.
Свойства автоматов с двумя полюсами
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.
Кроме того, автоматический выключатель стоит больше денег, чем тепловой. Автоматические выключатели - очень полезные электрические компоненты. Для мирян в электричестве выключатели также известны как «переключатели» для включения или выключения схемы питания или даже предохранительных выключателей внутри панелей и распределительных щитов. Основная функция дизъюнкции - это компонент для защиты и безопасности, но из-за его механического состава обеспечивается секционирование схемы, оно также используется в качестве элементов для включения и выключения цепей и нагрузок.
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.
Эти две смежные функции помещают выключатели в качестве естественного заменителя предохранителей, которые имеют аналогичную функцию защиты цепи, но не всегда обеспечивают автоматический выключатель, еще одно значительное преимущество выключателей в отношении предохранителей заключается в том, что предохранители являются одноразовыми, как только один и тот же должны быть отброшены, а автоматические выключатели могут быть повторно собраны и повторно использованы много раз, прежде чем они представят проблемы, требующие их обмена.
Автоматический выключатель является автоматическим выключателем отключения, когда он идентифицирует короткое замыкание или перегрузку. Автоматический выключатель спроектирован таким образом, чтобы выдерживать заданный электрический ток, в случае пикового тока или даже короткого замыкания, который значительно повышает ток выше установленного им предела, он прерывает цепь, защищая все элементы, составляющие эту схему после После устранения неисправности автоматический выключатель может быть сброшен для обеспечения непрерывности работы этой схемы.
Трехполюсные автоматы
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.
В принципе, его принцип работы относится к одной из следующих категорий. Тепловые выключатели работают путем деформирования биметаллического лезвия, когда происходит перегрузка, а электрический ток в этом выключателе больше допустимого, биметаллическое лезвие нагревается джоулевым эффектом и начинает деформироваться, эта деформация действует непосредственно на контакт который при определенном уровне деформации открывает контакт, отключая цепь, защищенную этим автоматическим выключателем.
Преимущество термического выключателя заключается в том, что он является механически простым и надежным компонентом, таким образом, он является относительно недорогим компонентом, в отличие от его недостатка заключается в том, что он не имеет большой точности тока в секциях и используется только для долговременного нагрева, использовать для защиты от короткого замыкания.
К автомату можно подключить 6 проводников, три из которых – фазы электрической сети, а остальные три выходящие от автомата, и обеспеченные защитой.
Использование четырехполюсного автомата
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.
Электрический ток, проходящий через электрический проводник, генерирует магнитное поле. Этот закон электромагнетизма позволяет нам создать катушку, которая при ударе сильным электрическим током вытесняет контакт, тем самым изолируя цепь. Это принцип работы магнитного выключателя. что гарантирует невероятную точность этого выключателя.
Эта мгновенная скорость прерывания - это то, что позволяет нам защищать от коротких замыканий, и в этом случае можно заменить плавкий предохранитель. Его наибольшее преимущество заключается в том, что точность и возможность защиты от коротких замыканий в коллекторе имеют более высокую цену.
Имеется возможность подключения к устройству восьми проводников. С одной стороны – три фазы и ноль, с другой стороны – выход трех фаз с нолем.
Время-токовая характеристика
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.
Внутренняя часть двух моделей автоматического выключателя. Этот тип автоматического выключателя представляет собой соединение тепловой и магнитной защиты, которое сегодня широко используется в жилых и коммерческих электрических установках. Он имеет преимущества использования для включения и выключения цепей, защиты от перегрева и короткого замыкания.
В видео ниже, как работает выключатель внутри. Автоматические выключатели имеют несколько диапазонов допустимых токов разрушения в соответствии с их изготовителями, а также стандарты крепления, которые стандартизированы как стандартные, а также их производство и стандарты качества и безопасности, также стандартизированные по национальным и международным стандартам.
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.
Стоит упомянуть, что автоматический выключатель является синонимом безопасности, и поэтому у электрика не может быть никаких сомнений относительно правильного размера, а также его правильной установки. Всегда ищите квалифицированного специалиста, следуйте правилам и используйте защитное оборудование для любых работ, связанных с электричеством. Вот короткая история преамбулы, чтобы понять важность электробезопасности дома, на что отвечает дифференциальный автоматический выключатель: пациент был доставлен в группу врачей, чтобы пройти электрошок в психиатрической больнице.
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 с маркировкой «В»
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.
В попытке шокировать пациента один из врачей потряс себя, вызвав эффект домино. В результате другие врачи также пострадали. Тем временем пациент попытался убежать и, в конце концов, получил ожидаемый шок, толкая самого врача. Затем история заняла более резкий оборот, когда доктор из-за удара электрическим током стал психически неустойчивым.
Что такое дифференциальный автоматический выключатель?
Эта история представляет собой важное сообщение, касающееся безопасности дома, от рисков поражения электрическим током, короткого замыкания и электрических пожаров. Основная причина - неисправность проводки или замыкание на землю. Это устройство, которое вы иногда найдете под другими именами, например, с переключателем с дифференциальным током.
Свойства автоматов с маркировкой «С»
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.
Значение маркировки « D» на автомате
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.
Существует 2 типа электрических сбоев, довольно опасные
Эта защита невозможна только с предохранителями.
Высоковольтные отказы
Они возникают во время короткого замыкания или низкого сопротивления. Обычного автоматического выключателя достаточно, чтобы защитить вас. Утечка тока из-за отказа изоляции, случайного вмешательства человека и т.д. такие отказы не могут быть обнаружены обычным автоматическим выключателем. Только дифференциальный автоматический выключатель может их обнаружить.Если есть разница, даже если всего несколько миллиампер, это обнаружено. Это отключает питание. Ток, который выходит из системы, называется остаточным током. Дифференциальные автоматические выключатели сконструированы таким образом, что они способны постоянно обнаруживать и сравнивать разницу. Остаточный ток изменяется между живыми проводами и нейтральными проводами.
Электродвигатели со значительной мощностью чаще всего подключают через электрические автоматы с характеристикой «D».
Номинальный ток
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.
Типы дифференциальных автоматических выключателей
С передовыми технологиями некоторые производители даже создали устройства со встроенной защитой от коротких замыканий и замыканий на землю. И, наконец, дом, потому что есть риски пожаров.
Двухполюсный дифференциальный автоматический выключатель
Он используется в случае однофазного источника питания, который включает только живой и нейтральный кабель и содержит 2 конца для подключения двух кабелей.4-полюсный дифференциальный автоматический выключатель
Он используется, когда подключен трехфазный источник питания, состоящий из 3-х фазных и 1 нейтральных кабелей и состоит из 2-х концов, где подключены 3-фазные и нейтральные кабели.
Различные размеры дифференциальных автоматических выключателей
Этот тип выключателя очень чувствителен. Вполне возможно, что при кажущемся отказе мало срабатывает. Если вы не специалист и не сомневаетесь в рейтинге, не стесняйтесь обращаться к электрику.
Автомат по этому свойству выбирают с учетом поперечного сечения жил проводов, допускаемому току.
Принцип действия электрических автоматов
Обычный режим
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.
Режим перегрузки
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.
Режим короткого замыкания
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.
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.
