1. Автоматические выключатели

Автоматические выключатели с электромагнитными расцепителями применяются для защиты сети и электрического приемника от повреждений, вызываемых током короткого замыкания, действующим даже кратковременно. Принципиальная схема такого выключателя изображена на рис 1,а.

Контакт главной цепи замыкается нажатием на кнопку или поворотом рукоятки. При этом преодолевается усилие размыкающей пружины и контакт удерживается в замкнутом положении защелкой 3. Как только ток в защищаемой цепи превысит определенную величину, сердечник 6 втянется в катушку 5 и через рычаг 4 освободит защелку 5. Под действием пружины 1 контакт 2 разомкнётся. На схеме изображен один контакт главной цепи, а практически их может быть два или три, столько же может быть и катушек 5 с сердечниками 6. Всё сердечники при втягивании действуют на одну и ту же защелку 3. Увеличение тока в любом проводе (катушке) до величины, превышающей величину установки тока срабатывания, влечет за собой размыкание всех главных контактов.

Электромагнит с механизмом отключения называется электромагнитным расцепителем. Время отключения автоматических выключателей с электромагнитными расцепителями незначительное (доли секунды), поэтому они относятся к аппаратам максимальной защиты мгновенного действия.

Преимущество автоматических выключателей перед плавкими предохранителями состоит в том, что они обладают многократностью действия. После срабатывания плавкого предохранителя требуется замена плавкой вставки. Автоматический же выключатель после устранения причины срабатывания можно подготовить для повторной работы нажатием на кнопку или поворотом рукоятки.

Автоматические выключатели применяются не только для отключения приемников при токах короткого замыкания, но и для нечастых включений и отключений их вручную при нормальной работе. Возникающая при размыкании цепи электрическая дуга гасится в воздухе или масле. В зависимости от этого автоматические выключатели называются воздушными или масляными. В цепях с напряжением до 500 В применяются в основном воздушные выключатели.

2. Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями

Металлы имеют разные коэффициенты линейного расширения и поэтому при нагревании удлиняются неодинаково. Если две металлические пластины с различными коэффициентами расширения наложить одну на другую и прочно соединить вместе, получится биметаллическая пластина. При нагревании она деформируется выпуклостью в сторону активного слоя металла. Активным называется слой металла, обладающий большим коэффициентом расширения. Другой слой называют пассивным. Активный слой делают из стали, а пассивный — из инвара (сплав, состоящий из 64 % железа и 36% никеля). Коэффициент линейного расширения инвара в 12 раз меньше стали.

Если один конец биметаллической пластины закрепить, то другой при нагревании будет изгибаться в сторону пассивного слоя. Это свойство пластины используется для освобождения защелки автоматического выключателя. Степень деформации пластины зависит от температуры ее нагрева.

Применяются два способа нагревания пластины: непосредственный и косвенный. При первом ток проходит непосредственно через пластину. При этом количество теплоты, которое выделяется в ней, пропорционально квадрату величины тока, времени его прохождения и сопротивлению пластины. При втором способе ток проходит по нагревательному элементу (небольшой спирали), выполненному из нихрома или другого сплава. Спираль располагают рядом с пластиной или наматывают на нее. Выделяющаяся в этой спирали теплота и нагревает биметаллическую пластину. Перед намоткой спирали биметаллическая пластина покрывается электроизоляцией, например слюдой.

На рис.1,6 изображена схема автоматического выключателя с тепловым расцепителем. Контакт 2 главной цепи замыкают вручную кнопкой или рукояткой, g замкнутом положении он удерживается защелкой 3. При прохождении по сети тока, величина которого меньше определенного значения, биметаллическая пластина 7 нагревается незначительно, и ее изгиба вверх недостаточно для того, чтобы передать усилие на защелку 3. Если же по спирали 8 будет проходить ток, величина которого превысит это определенное значение, то через некоторое время правый конец пластины 7 изогнется вверх настолько, что через толкатель 4 поднимет рычаг защелки 3. Под действием пружины 1 разомкнётся контакт 2. Время, через которое произойдет размыкание контакта, зависит от степени перегрузки сети. Тепловые расцепители не могут срабатывать мгновенно, особенно при косвенном нагреве биметаллической пластины. Нагрев и деформация ее не происходят мгновенно даже при очень большом выделении теплоты в спирали.

Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями отключают сеть с выдержкой времени в обратной зависимости от величины тока перегрузки. При больших перегрузках отключение происходит быстрее. На схеме изображен один контакт выключателя, а их может быть два или три.

Теория и методика прогрузки автоматических выключателей

На основании требований нормативных актов ПУЭ и ПТЭЭП необходимо проводить контроль за исправностью автоматов. Это правило распространяется на все случаи электроизмерений, то есть необходимостью являются следующие обстоятельства:

если изделие только разработано и прошло сертификацию;
если установка только введена в эксплуатацию;
при проведении профилактических и плановых проверок;
после выполнения ремонтных работ: плановых, капитальных или аварийных.

Специализированное оборудование для испытаний
Обратите внимание! Испытания выполняются подготовленным сотрудников, аттестация по электробезопасности у которого должна быть не ниже 3 группы. Для работ применяется специализированное оборудование.

В ходе проверки осуществляется погрузка импульсами тока, показатели, полученные по результатам испытаний, фиксируются. Доли миллисекунд лежат между определением пригодности автомата к дальнейшему использованию, поэтому самостоятельно принимать решение об эксплуатации прибора не допускается.

Как проводят испытания

Проведенные проверки подтверждают фактическую исправность устройства, но не правильность выполненных регулировок.

Важно! Заключение, о том, что выключатель исправен, могут лишь дать только аккредитованные лаборатории.

Приборы для прогрузки автоматов

Параметры, характеризующие автомат — это:

период срабатывания при разных токах перегрузки либо токах короткого замыкания;
сработка при токах короткого замыкания.

Эти характеристики можно снять при наличии подручных средств.

Для проведения испытаний существует стенд, состоящий из:

источника для преобразования переменных токов;
аппаратуры для проведения замеров и контроля за параметрами;
соединительных элементов: колодок и кабелей;
диэлектрической столешницы или оборудования рабочего места;
для защиты работника диэлектрического коврика.

Читайте так же:

Проверка теплового расцепителя автоматического выключателя

Оборудование рабочего места
К сведению! Устройства для прогрузки автоматических выключателей делают переносными для удобства проведения испытаний.

Как определить, что автоматический выключатель неисправен

Автоматический выключатель может испортиться преждевременно, например, из-за летней жары. Если это произойдет, устройство перестанет сработать, даже если через эту цепь проходит слишком много электричества. Проще говоря, возникнет серьезная проблема, потому что она может в конечном итоге привести к пожару в доме. Стоит отметить, что в домашних условиях можно только визуально проверить устройство. Тесты и замену стоит предоставить профессионалам.

Причины выхода устройства из строя:

Короткое замыкание. Обычно возникает, когда некоторые провода случайно соприкасаются.
Перегрузка электрической цепи. Прибор пропускает больше тока, чем предусмотрено производителем.

Типичные признаки неисправного автомата:

запах гари в щитке, исходящий от электрического оборудования;
прибор горячий на ощупь;
видны сгоревшие детали, оборванные провода и явные признаки износа.

Если при проверке автоматического выключателя наблюдается какой-либо из вышеперечисленных признаков, значит пришла пора вызывать электриков с просьбой замены устройства.

Краткая периодичность в прогрузке автоматических выключателей

Испытания проводятся в соответствии с рекомендациями от производителя, но имеются сроки, жестко оговоренные нормативными актами. При эксплуатации в нормальном режиме и номинальном показателе тока периодичность составляет один раз в три года.

Вам это будет интересно Расшифровка электросхем

Важно! Если в процессе эксплуатации были аварийные сработки, то дополнительно проводится внеплановая проверка. Эти рекомендации распространяются на все приборы независимо от того, где они установлены: на производстве или в быту.

На основании действующих регламентов прогрузка на секционных или вводных аппаратах, осветительных сетях или охранных сигнализациях составляет 2 %. Для иных установок этот показатель 1 %.

Регламенты проверки

Если автоматы не соответствуют характеристикам производителя, то необходима проверка всей партии. После проведения работ на каждый прибор проставляется печать, где указана лаборатория, проводившая испытания. Это показатель, свидетельствующий о пригодности устройства к эксплуатации.

Как проверяется срабатывание автоматических выключателей?

Порядок проведения проверок утвержден в нормативной документации. Так, срабатывание электромагнитных расцепителей проверяется согласно ПУЭ 1.8.37 путем проведения испытаний, которые рекомендует завод производитель.

Специалисты нашей лаборатории для выполнения испытаний используют специальное оборудование: аппарат «Синус-3600». Этот прибор весит 22 кг и внешне напоминает системный блок ПК. Аппарат позволяет успешно провести испытания расцепителей электромагнитного типа, полупроводниковых и тепловых при условии, что In попадает в диапазон от 16 до 320 А.

Для проведения испытаний выводы аппарата подключают к вводам автоматического выключателя. После этого подается ток и засекается, какое время пройдет до срабатывания механизма расцепления. При этом испытание проводится поэтапно:

Сначала на неразогретый прибор подается ток, который превышает номинальный в 1,13 раз. Расцепитель теплового типа не должен срабатывать на протяжении 1 часа номинальный ток меньше 63 А, и минимум в течение 2 часов при значении номинального тока выше 63 А.
Сразу посл завершения первого этапа на оборудование подают ток, который превышает номинальное значение в 1,45 раза. Расцепитель должен сработать в течение часа при In<63 А, или в течение 2 часов при In>63 А.
После завершения второго этапа с выключателя снимается напряжение, ему дают вернуться в первоначальное «холодное» состояние. Далее на прибор подается ток, больше In в 2,55 раза. Если In<32 А, то сработать тепловой расцепитель должен за 1 минуты, при In>32 А расцепление должно произойти за 2 минуты.

Для проведения всех этапов испытания достаточно включить аппарат «Синус» и установить требуемое значение тока в Амперах. После этого автоматически включается таймер, который отключается после расцепления.

Подобным же образом проводится и испытание автоматических выключателей с электромагнитными расцепителями:

На «холодный» автомат подается ток в 3, 5 или 10 А в зависимости от его типа (B, C, D – соответственно). Мгновенный расцепитель должен вызвать отключение за 0,1 секунду или более.
Автомат возвращается в холодной состояние, а затем на него подается ток 5, 10 или 20 А, также в зависимости от типа расцепителя. Сработать устройство должно менее, чем за 0,1 секунды.

При выполнении испытания ток, который подается на прибор, возрастает от минимального значения до верхней границы. Происходит это практически мгновенно. Во время срабатывания расцепителя фиксируется величина тока в этот момент и время, которое прошло с достижения током необходимого значения.

Протокол прогрузки автоматических выключателей

После каждого проведенного испытания подготавливается протокол. Приборы, с помощью которых проводились проверки автоматических устройств, изначально должны быть поверены, что подтверждает наличие свидетельства.

Для заполнения протокола задействуют:

сотрудников, которые прошли подготовку по специальной программе и аттестовались не ниже чем на 3 группу;
главного специалиста, ответственного за работу, имеющего не ниже 5 разряда;
проверяющих, которых должно быть не менее 2.

Важно! При проверке определяется работоспособность электроустановок и электросетей, поэтому неподготовленным работникам выполнять эту задачу не допускается.

Специалисты, не прошедшие подготовку, к испытаниям не допускаются

При заполнении протокола учитываются следующие нюансы:

вверху справа указываются сведения о заказчике, объекте исследования и конкретное время проверки;
слева вверху указывается информация о лаборатории (название, свидетельство, действие лицензии);
в акте прописывается его номер, какие условия соблюдались при проведении, цель задачи, заполнение таблицы.

выключатель с номером;
маркировка и место на схеме;
расцепители, их тип действия;
номинальный ток;
отклик (задержка);
уставка;
проведение проверки короткого замыкания и тока перегрузки.

Оформленные результаты
Важно! В документе необходимо поставить печать и обязательна подпись специалистов. Образцы и примеры для заполнения указаны в методичках.

Проверка работы расцепителей автоматических выключателей

Основная часть испытаний автоматов — это проверка исправной работы их расцепителей. Дополнительно проверяется качество монтажа выключателей, затяжка контактов, соответствие защитного оборудования проектной документации, но эти параметры уже второстепенны.

Читайте так же:

Как проходит тепловое действие тока

Существует большое количество модификаций автоматических выключателей: воздушные, модульные, предназначенные для защиты двигателей, в литом корпусе. Самыми распространенными являются модульные автоматические выключатели, устанавливаемые на DIN-рейку, поэтому целесообразно будет рассмотреть ход проверки на их примере.

После срабатывания одного из расцепителей автоматически выключатель выполняет свою функцию — отключает питание определенного участка цепи. Расцепители по типу могут быть тепловыми или электромагнитными, но в современном оборудовании чаще всего используют оба типа для наиболее надежной защиты.

Автоматы с одним типом расцепителей имеют гораздо более узкую сферу применения. Автоматы с тепловыми расцепителями обеспечивают защиту электросети от перегрузки линии. Такой расцепитель представляет собой двухслойную биметаллическую пластинку. Когда возникает перегрузка, этот элемент выключателя нагревается. Под воздействием температуры происходит деформация пластины, что и приводит к расцеплению.

Электромагнитные расцепители нужны для защиты линии от разрушительного воздействия тока КЗ. Этот элемент прибора представляет собой соленоид с подвижным сердечником. Механизм расцепления приводится в действие сердечником, который втягивается магнитным полем, созданным под воздействием токов КЗ.

В свою очередь электромагнитные расцепители подразделяются на типы в зависимости от временных и токовых характеристик, то есть от того, за какое время и токи какой силы приводят выключатель в действие. Обозначаются типы электромагнитных расцепителей заглавными латинскими буквами. К наиболее распространенным относятся типы, соответствующие буквам B, C, D.

В этих элементах мгновенное расцепление происходит при таких стандартных диапазонах:

B — в диапазоне от 3-кратного до 5-кратного номинального тока;
С — в диапазоне 5-10-кратного номинального тока;
D — 10-20-кратного номинального тока.

При низких пусковых токах в системе допустимо использовать автоматы с расцепителями типа B. В этой же сети целесообразно установить входной автомат с характеристиками C. Эти же устройства допустимо устанавливать в сети с умеренными пусковыми токами. Для защиты линии с высокими пусковыми токами подходят автоматы типа D.

ГОСТ Р 50345-2010 «Аппаратура малогабаритная электрическая. Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения» регламентирует, как и какие именно автоматы нужно испытывать.

Как выбрать номинал автоматического выключателя.

Сегодня рассмотрим вопрос, как правильно выбрать автоматический выключатель.

Основная ошибка, которую совершают при выборе автоматического выключателя, это то, что номинал автомата выбирают исходя из мощности потребителей, в цепи которых он находится.

Но это неправильно, т.к. автоматический выключатель защищает прежде всего кабель от перегрева и разрушения при КЗ и перегрузках, а не электро-приборы.

И поэтому, при подборе номинала автоматического выключателя нужно исходить из расчета силы тока в кабеле, который он будет защищать

И нельзя применять автоматы «с запасом», чтобы их не «выбивало», потому что не выдержит, прежде всего, сам кабель.

Автоматические выключатели оснащены тепловым и электромагнитным расцепителями. Такая двойная защита автомата позволяет гарантированно защитить электрическую цепь при любой аварийной ситуации.

За защиту от перегрузки отвечает тепловой расцепитель. Причиной такой перегрузки может стать большое количество электроприборов, суммарная мощность которых превышает расчетную (например, одновременное включение мощных электроприборов: чайник, кондиционер, посудомойка, тостер, и т.д.) — тогда может сработать тепловой расцепитель.

Но, т.к. пластина теплового расцепителя нагревается достаточно долго, то и отключение автоматического выключателя происходит от нескольких секунд до часа и больше.

Производитель устанавливают значение тока, при котором срабатывает тепловой расцепитель – в диапазоне 1,13…1,45 от значения номинального тока автомата.

Теперь приступим к расчету:

т.к 1 кв.мм. медного кабеля пропускает через себя 9-10 ампер тока, то провод сечением 1,5 кв.мм. пропустит через себя примерно 15А.

Т.к. тепловой расцепитель автомата срабатывает в диапазоне 1,13..1,45 от номинального значения, то это значит, что автомат с номиналом 10А защитит кабель при прохождении через него тока от 11 до 14,5А. А это как раз кабель сечением 1,5 кв.мм.

Поэтому, при использовании кабеля сечением 1,5 кв.мм. необходимо использовать автомат не более 10А.

Мощность электроприборов для этого автомата 10А и кабеля сечением 1,5 кв.мм не должна превышать 2200 Вт.

Если при сечении кабеля 1,5 кв.мм. использовать автомат номиналом 16А, то при превышении тока в проводе на 13% (т.е. 16А+13%=18А) он отключится только не раньше, чем через 1 час, и все это время будет работать, а провод будет греться, а если ток в проводе превысит 45% от номинала (т.е. 16А+45%=23А), то автомат отключится в течение 1 часа, а все это время будет работать и провод может уже начать плавиться и дымиться.

Т.е., автоматический выключатель номиналом 16А может работать и не отключиться при значениях токов в кабеле от 18 до 23А.

А такой нагрузки кабель сечением 1,5 кв.мм. не выдержит, т.к. он способен пропустить через себя не более 15А тока.

Аналогичные расчеты проводим для кабеля сечением 2,5 кв.мм.

Для него подходит автомат номиналом 16 А и допустимая нагрузка по мощности электроприборов 3300 Вт.

Для кабеля сечение 4 кв.мм. используем автомат 25А и мощность электроприборов не должна превышать 5500 Вт.

Для кабеля сечением 6 квадратов подойдет автомат 40А и нагрузка по мощности электроприборов 8800 Вт.

Как правило, кабели сечением 1,5 кв.мм. используют для групп освещения, кабели 2,5 квадрата для розеточных групп, сечением 4 квадрата для мощных электроприборов, 6 кв.мм. для вводного кабеля или для мощных электроплит.

Теперь пару слов, где используются одно-, двух- и трех- полюсные автоматы.

Однополюсные автоматы устанавливаются на разрыв фазного провода и используются для защиты отдельного участка цепи с однофазными потребителями.

Читайте так же:

Можно ли укорачивать провод датчика температуры теплого пола

Двухполюсные автоматы – это фактически два однополюсных автомата с общим рычагом снаружи и внутренним блокирующим устройством внутри. На каждом полюсе имеются тепловые и электромагнитные расцепители. Их используют на вводе однофазной цепи для разрыва одновременно фазного и нейтрального проводов или для защиты проводки с мощной нагрузкой.

Трехполюсные автоматы – устроены аналогично двухполюсным с единым рычагом и на каждом полюсе имеются тепловые и электромагнитные расцепители. Одновременно разрывают все три фазы, даже при аварийной ситуации на одной фазе. Они используют в сети трехфазного тока для защиты проводки для трехфазных потребителей.

4-х полюсные автоматы разрывают одновременно три фазы и нулевой провод и их устанавливают на вводе трехфазной цепи.

Расцепитель автоматического выключателя

Автоматический выключатель устанавливается в электрических цепях. Он спасает бытовые приборы от скачков напряжения, перегрузок сети и коротких замыканий. Отключает подачу напряжения расцепитель автоматического выключателя, которым сейчас оборудован каждый автомат. Роль этого приспособления очень велика, поэтому используется оно повсеместно – от простых щитков многоквартирных домов до электрощитового оборудования, обеспечивающего функционирование крупных заводов.

Из-за чего срабатывает расцепляющий элемент независимого типа

Срабатывает автоматический выключатель с независимым расцепителем обычно при неисправности автомата, например, если не фиксируется переключатель. Также срабатывание происходит при резком превышении предела нагрузки силы тока, на которую рассчитан кабель, при резком снижении или увеличении напряжения и коротких замыканиях, порождающих сверхтоки. Расщепляющий элемент срабатывает и при утечке тока в корпус подключенного к сети прибора или на «землю» при его неисправности.

Независимый расцепитель для автоматических выключателей

Элементы, обеспечивающие дополнительную защиту электрической цепи — это независимые расцепители. Именно благодаря им происходит самостоятельное выключение автоматов или нагрузочных выключателей.

Наибольшее распространение они получили при создании вентиляционных шахт, обеспечивая выключение вентиляционной системы при задымлении или пожаре. Они подключаются к автоматам в щитах, обеспечивающих функционирование вентиляции. При возникновении внештатной ситуации устройства централизованно блокируют поступление электропитания на распределительные щиты вентиляции, предотвращая распространение задымления и угарного газа по этажам здания.

Общее устройство расцепителя и схема его подключения

Любой расцепитель — это приспособление для отключения защитного аппарата цепи. Используются же расцепители в основе всех автоматических выключателей.

При поступлении импульса на конструкцию автомата рычаг давит на механизм, обеспечивающий выключение автоматического защитного устройства и тем самым прерывает подачу электричества, предохраняя линии от выгорания.

Стандартная схема подключения расцепителя проста — его подсоединяют к вводному автомату, чтобы при возникновении внештатной ситуации имелась возможность моментально обесточить щиток полностью и предохранить питаемые им устройства от выгорания.

Расцепители, их типы и назначения

В автоматическом выключателе устанавливаются разные типы расцепителей. Обычно используют электромагнитный и тепловой. Еще применяются автоматические выключатели с комбинированным расцепителем, отличающиеся повышенной надежностью и долговечностью.

Тепловой расцепитель хорошо справляется с перегрузами энергосети, электромагнитный – моментально реагирует на сверхтоки, а комбинированный расцепитель объединяет в себе оба свойства, но все выполняют одну функцию – аварийное отключение напряжения в системе.

Также существуют расцепители минимального напряжения, принцип работы которых основан на отключении автомата при понижении тока ниже нормы.

Тепловой расцепитель автоматического защитного выключателя

Главным элементом данного расцепителя является пластинка, сплавленная из нескольких металлов с разным термическим расширением.

При нагреве пластины металлы, из которых она сплавлена, расширяются с различной скоростью. Это ведет к деформации пластинки, и если ток не выравнивается после определенного времени, пластина искривляется настолько серьезно, что касается контактов, разрывая цепь и прекращая подачу электричества.

Самая частая причина нагрева – высокая нагрузка на линию, защищаемую выключателем, например, одновременное подключение микроволновки, кофемашины, чайника и холодильника в одну цепь.

Огромный минус теплового расцепителя в том, что он срабатывает не мгновенно, так как требуется время на нагрев пластинки. Из-за этого он не спасет от сверхтока, однако хорошо справляется с перегрузом сети.

Автоматы с электромагнитным расцепителем

Чтобы оперативно отключить сразу несколько линий при образовании короткого замыкания, применяется электромагнитный расцепитель, представляющий собой индукционную катушку. Внутри этой катушки находится сердечник. При работе системы в стандартном режиме, ток в катушке не создает сильного магнитного поля и никак не влияет на положение сердечника. Но когда происходит короткое замыкание, сила тока многократно возрастает за миллисекунды, и под влиянием увеличившейся силы магнитного поля сердечник моментально двигается в сторону, оказывая давление на механизм выключения автомата.

Сила тока при замыкании возрастает мгновенно, что ведет к такому же моментальному срабатыванию приспособления. Быстрое отключение энергосети дает возможность избежать тяжелых повреждений от сверхтоков.

Проверка работоспособности расцепителя

Тестирование расцепителей всех трех типов проводится с помощью воздействия первичного тока от независимого источника, как при установке автомата, так и регулярно на всем сроке его эксплуатации. Выключатели проверяются в одно и то же время с другим защитным оборудованием.

Основным параметром при проверке является соответствие заявленных параметров механизма с его техническими показателями в момент испытания. Первое, что проверяют при оценке работоспособности, — время, прошедшее от начала подачи критической нагрузки на автомат до расцепления цепи. Параметры нормального временного диапазона указываются производителем в приложенных к устройству технических документах. В случае несоответствия нормам выключатели заменяются на новые.

Такие проверки необходимы, для того чтобы обеспечить стабильную и безопасную работу устройства, и пренебрежение ими может стать фатальным.

Как проверить работоспособность и исправность расцепителя

Тестирование расцепителя должен проводить только опытный специалист с применением специального оборудования. Не стоит ее делать в домашних условиях – это может быть опасно. При неверной оценке работоспособности расцепителя существует риск замыкания, которое может обернуться пожаром.

Читайте так же:

Тепловой провод для пола

При проверке для начала осматривается корпус устройства. На нем не должно быть дефектов, таких как сколы, трещины, вмятины и так далее.
Затем проверяют исправность рычажка — он должен свободно ходить и фиксироваться во всех положениях. Для этого делают несколько щелчков выключателем.
Только после тщательной визуальной оценки механизм нагружают, искусственно создавая с помощью специального прибора условия, при которых выключатель должен сработать, и засекают время его срабатывания независимого расцепителя.
После этого точно такую же процедуру производят с прибором после снятия с него корпуса.

Главным критерием при тестировании работоспособности расцепителя является время от нагрузки автомата до отключения. Оно не должно превышать значение, указанное производителем.

При выборе автомата нужно обязательно обратить внимание на вид расцепителя, который в нем установлен. Хоть они и выполняют одну функцию, им требуется разное время на ее выполнение.

Автоматический выключатель

Автоматический выключатель (механический) (МЭС 441-14-20), «автомат» — это механический коммутационный аппарат, способный включать, проводить и отключать токи при нормальном состоянии цепи, а также включать, проводить в течение заданного времени и автоматически отключать токи в указанном аномальном состоянии цепи, таких, как токи короткого замыкания. [1]

Содержание

Происхождение

Автомат защиты линии был изобретён американским учёным в 1836 году. Первую конструкцию автоматического выключателя описал Эдисон в 1879 году, в то время как его коммерческая система электроснабжения использовала плавкие предохранители. Конструкция современных автоматических выключателей была запатентована швейцарской компанией Brown, Boveri & Cie в 1924 году.

Роль в электрической цепи

Автоматические выключатели предназначены для многоразовой защиты электрических установок от перегрузок и коротких замыканий, то есть управляться токами короткого замыкания и перегрузки. Некоторые модели обеспечивают защиту от других аномальных состояний, например, от недопустимого снижения напряжения.

Нередко можно встретить ошибочное использование автомата защиты линии в качестве вводного выключателя нагрузки. Для того, чтобы исключить ошибочное включение при наличии аварии в цепи, автомат имеет механическую защиту (смотри иллюстрацию), разрывающую связь между ручным приводом и контактами (чаще всего роль такой защиты выполняет отсутствие жёсткой фиксации между ручным приводом и контактами) — из-за наличия этой защиты контакты могут не разомкнуться при переводе ручного привода в положение «выключено» и на обслуживаемом участке остаться опасное напряжение. Так же защита от аварий должна осуществляться на протяжении всей линии, а не в конце — по этой причине автомат защиты устанавливается в начале линии, где он будет защищать всю линию целиком по своему прямому назначению.

Главным отличием от плавкого предохранителя является возможность многократного использования.

Устройство

Автоматический выключатель конструктивно выполнен в диэлектрическом корпусе. Автоматический выключатель, рассчитанный на небольшие токи, часто имеет крепление для монтажа на DIN-рейку. Включение-отключение производится рычажком (1 на рисунке), провода подсоединяются к винтовым клеммам (2). Защелка (9) фиксирует корпус выключателя на DIN-рейке и позволяет при необходимости легко его снять (для этого нужно оттянуть защелку, вставив отвертку в петлю защелки). Коммутацию цепи осуществляют подвижный (3) и неподвижный (4) контакты. Подвижный контакт подпружинен, пружина обеспечивает усилие для быстрого расцепления контактов. Механизм расцепления приводится в действие одним из двух расцепителей: тепловым или магнитным.

Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину (5), нагреваемую протекающим током. При протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепления. Время срабатывания зависит от тока (времятоковая характеристика) и может изменяться от секунд до часа. Минимальный ток, при котором должен срабатывать [2] тепловой расцепитель, составляет 1,45 от номинального тока предохранителя. Настройка тока срабатывания производится в процессе изготовления регулировочным винтом (6). В отличие от плавкого предохранителя, автоматический выключатель готов к следующему использованию после остывания пластины.
Магнитный (мгновенный) расцепитель представляет собой соленоид (7), подвижный сердечник которого также может приводить в действие механизм расцепления. Ток, проходящий через выключатель, течет по обмотке соленоида и вызывает втягивание сердечника при превышении заданного порога. Мгновенный расцепитель, в отличие от теплового, срабатывает очень быстро (доли секунды), но при значительно большем превышении тока: в 2÷10 раз от номинала, в зависимости от типа (автоматические выключатели делятся на типы(классы) B, C и D в зависимости от чувствительности мгновенного расцепителя).

Во время расцепления контактов может возникнуть электрическая дуга, поэтому контакты имеют особую форму и находятся рядом с дугогасительной решёткой (8).

Классификация

ГОСТ 9098-78 — устанавливает следующую классификацию автоматических выключателей

1. По роду тока главной цепи: постоянного тока; переменного тока; постоянного и переменного тока.

Номинальные токи главных цепей выключателей, предназначенных для работы при температуре окружающего воздуха 40 °C, должны соответствовать ГОСТ 6827. Номинальные токи для главных цепей выключателя выбирают из ряда: 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1 000; 1 600; 2 500; 4 000; 6 300 А. Дополнительно могут выпускаться выключатели на номинальные токи главных цепей выключателей: 1 500; 3 000; 3 200 А.

Номинальные токи максимальных расцепителей тока выключателей, предназначенных для работы при температуре окружающего воздуха 40 °C, должны соответствовать ГОСТ 6827. Допускаются номинальные токи максимальных расцепителей тока: 15; 45; 120; 150; 300; 320; 600; 1 200; 1 500; 3 000; 3 200 А

2. По конструкции: воздушный автоматический выключатель (англ. Air Circuit Breaker, сокращенно АСВ ) от 800 А до 6 300 А, выключатель в литом корпусе (англ. МССВ ) от 10 А до 2500 А , модульные автоматические выключатели (англ. МСВ ) от 0,5 А до 125 А.

3. По числу полюсов главной цепи: однополюсные; двухполюсные; трехполюсные; четырехполюсные.

Читайте так же:

Тяговый электродвигатель постоянного тока для тепловоза

4. По наличию токоограничения: токоограничивающие; нетокоограничивающие.

5. По видам расцепителей: с максимальным расцепителем тока; с независимым расцепителем; с минимальным или нулевым расцепителем напряжения.

6. По характеристике выдержки времени максимальных расцепителей тока: без выдержки времени; с выдержкой времени, независимой от тока; с выдержкой времени, обратно зависимой от тока; с сочетанием указанных характеристик.

7. По наличию свободных контактов («блок-контактов» для вторичных цепей): с контактами; без контактов.

8. По способу присоединения внешних проводников: с задним присоединением; с передним присоединением; с комбинированным присоединением (верхние зажимы с задним присоединением, а нижние — с передним присоединением или наоборот); с универсальным присоединением (передним и задним).

9. По виду привода: с ручным; с двигательным; с пружинным.

10. По наличию и степени защиты выключателя от воздействия окружающей среды и от соприкосновения с находящимися под напряжением частями выключателя и его движущимися частями, расположенными внутри оболочки в соответствии с требованиями ГОСТ 14255.

Отключение

Отключение может происходить без выдержки времени или с выдержкой. По собственному времени отключения t_с, о (промежуток от момента, когда контролируемый параметр превзошел установленное для него значение, до момента начала расхождения контактов) различают нормальные выключатели (t_с, о = 0,02-1 с), выключатели с выдержкой времени (селективные) и быстродействующие выключатели (t_с, о < 0,005 с).

Нормальные и селективные автоматические выключатели токоограничивающим действием не обладают. Быстродействующие выключатели, так же как предохранители, обладают токоограничивающим действием, так как отключают цепь до того, как ток в ней достигнет значения І_у.

Селективные автоматические выключатели позволяют осуществить селективную защиту сетей путём установки автоматических выключателей с разными выдержками времени: наименьшей у потребителя и ступенчато возрастающей к источнику питания.

Характеристики

Ток мгновенного расцепления

Согласно ГОСТ Р 50345-99, автоматические выключатели делятся на следующие типы (классы) по току мгновенного расцепления:

тип B: свыше 3·I_n до 5·I_n включительно (где I_n — номинальный ток)
тип C: свыше 5·I_n до 10·I_n включительно
тип D: свыше 10·I_n до 20·I_n включительно

У европейских производителей классификация может несколько отличаться. В частности, имеется дополнительный тип A (свыше 2·I_n до 3·I_n). У отдельных производителей существуют дополнительные кривые отключения. Например, у АВВ имеются автоматические выключатели с кривыми K (8 — 14·I_n) и Z (2 — 4·I_n), соответствующие стандарту МЭК 60947-2.

Биметаллическая пластина

Селективность

В отличии от плавких предохранителей, автомат защиты линии имеет более сложную селективность. Это связано с наличием магнитного расцепителя. Селективности можно достичь следующими способами:

Сторона питания	Сторона потребителя	Описание
Плавкий предохранитель	Автомат	В таком случае время срабатывания плавкого предохранителя больше, чем у автомата, соответственно быстрее сработает автомат защиты.
Автомат с характеристикой E	Автомат с характеристикой B, C или D	В таком случае время срабатывания автомата с характеристикой E больше, чем у автомата с характеристикой B, C или D, соответственно быстрее сработает автомат защиты с характеристикой B, C или D.
Автомат с характеристикой K	Автомат с характеристикой B или C	В таком случае время срабатывания автомата с характеристикой K больше, чем у автомата с характеристикой B или C, соответственно быстрее сработает автомат защиты с характеристикой B или C.
Автомат с характеристикой B, C или D	Автомат с характеристикой B, C или D	Селективность будет достигнута только в одном единственном случае: если ток короткого замыкания на стороне потребителя будет недостаточен для срабатывания магнитного расцепителя на стороне питания. На практике желаемый результат достигается крайне редко, т.к. скорость срабатывания магнитных расцепителей одинакова, а зафиксировать ток короткого замыкания невозможно.
Автомат защиты	Плавкий предохранитель	Возможно только с автоматическими выключателями в литом корпусе, у которых имеется возможность настроить кривую отключения. При использовании модульных автоматов защиты, селективность достигнута не будет.

Варианты исполнения

Автоматические выключатели выполняются одно-, двух-, трёх- или четырёхполюсными и имеют следующие конструктивные узлы: главной контактной системы, дугогасительной системы, привода, расцепляющего устройства, расцепителей и вспомогательных контактов.

Контактная система может быть трёхступенчатой (с главными, промежуточными и дугогасительными контактами), двухступенчатой (с главными и дугогасительными контактами) и при использовании металлокерамики одноступенчатой. Дугогасительная система может состоять из камер с узкими щелями или из камер с дугогасительными решётками. Комбинированные дугогасительные устройства — щелевые камеры в сочетании с дугогасительной решеткой применяют для гашения дуги при больших токах.

Для каждого исполнения автоматического выключателя существует предельный ток короткого замыкания, который гарантированно не приводит к выходу из строя автомата. Превышение этого тока может вызвать подгорание или сваривание контактов. Например, у популярных серий бытовых автоматов при токе срабатывания 6-50 А предельный ток обычно составляет 1 000-10 000 А.

Автоматические выключатели изготовляют с ручным и двигательным приводом, в стационарном или выдвижном исполнении. Привод автоматического выключателя служит для включения, автоматического отключения и может быть ручным непосредственного действия и дистанционным (электромагнитным, пневматическим и др.).

Автоматические выключатели имеют реле прямого действия, называемые расцепителями.

Расцепители

Расцепители — это электромагнитные или термобиметаллические элементы, служащие для отключения автоматического выключателя через механизм свободного расцепления при КЗ, перегрузках и исчезновении напряжения в первичной цепи. Механизм свободного расцепления состоит из рычагов, защелок, коромысел и отключающих пружин и предназначен для отключения автоматического выключателя, а также для устранения повторного включения автоматического выключателя на короткое замыкание при длительно существующей команде на включение.

Селективный автоматический выключатель (согласно DIN VDE 0641-21)

В отдельную группу можно выделить селективные автоматические выключатели (англ. Selective Main Circuit Breaker), имеющие в соответствии с немецким стандартом DIN VDE 0641-21 особую функцию селективности и исполняющий её независимо от напряжения сети. Селективный автоматический выключатель полностью селективен нижестоящим модульным (миниатюрным) автоматическим выключателям.

голоса

Рейтинг статьи