Автоматические воздушные выключатели (автоматы)

Автоматы предназначены для включения и отключения низковольтных цепей в нормальном режиме, для защиты от токов перегрузки и токов короткого замыкания, а также при недопустимых снижениях напряжения. По сравнению с предохранителями автоматические выключатели являются более совершенными аппаратами и обладают рядом преимуществ: после срабатывания автоматический выключатель готов к быстрому повторному включению, в то время как в предохранителе требуется замена калиброванной плавкой вставки; более точные защитные характеристики; совмещение функций коммутации электрических цепей и их защиты; наличие у некоторых автоматов независимых расцепителей, позволяющих осуществлять дистанционное отключение электрической цепи и др. Кроме того, автоматы при повреждении сети отключают все три фазы, что очень важно для нормальной работы электродвигателей, так как при защите двигателя предохранителями перегорание одного из них может привести к ненормальному (неполнофазному) режиму работы двигателя.

В отличие от предохранителей в автоматических выключателях не применяется какой-либо специальной среды для гашения дуги. Дуга гасится в воздухе, поэтому автоматические выключатели называются воздушными.

Автоматический выключатель характеризуют следующие показатели:

· номинальное напряжение U_н.а – максимальное напряжение постоянного или переменного тока, указанное в паспорте, равное напряжению электрической сети, для работы в которой этот автомат предназначен;

· номинальный ток автомата I_н.а. – максимальный длительный ток его главных контактов, при протекании которого автомат может длительно работать без повреждений;

· номинальный ток расцепителя I_н.р. – максимальный длительный ток, указанный в паспорте, длительное протекание которого не вызывает срабатывание расцепителя;

· ток срабатывания автомата I_ср.а. (или ток трогания) – наименьший ток, при протекании которого автомат (расцепитель) отключает электрическую цепь;

· предельный ток отключения I_пр.а. – наибольший ток, при котором автомат отключает электрическую цепь;

· ток уставки расцепителя I_у – наименьший ток срабатывания расцепителя, на который тот настраивается;

· ток уставки мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя I_у.эм.р, называемый током отсечки.

В зависимости от наличия механизмов, регулирующих время срабатывания расцепителей, автоматы делят на неселективные (неизбирательные), с временем срабатывания 0,02 ÷ 0,1 с; селективные (избирательные) с регулируемой выдержкой времени (обычно в пределах 0,2÷0,6 с) и токоограничивающие, с временем срабатывания не более 0,005 с.

Автоматы выпускают в одно-, двух- и трехполюсном исполнении для сетей переменного и постоянного тока, выдвижными (с втычными контактами, расположенными с обратной стороны панели автомата) и невыдвижными (с передним присоединением).

В осветительных сетях 220 ÷ 380 В, имеющих заземленную нейтраль, желательно применение однополюсных автоматов. В этом случае при замыкании на землю возможно отключение только трети всех приемников.

Управление автоматами может быть ручным или дистанционным.

На рисунке 6.5 показано устройство автоматического выключателя.

Основными элементами автоматов, выполняющими его защитные функции при анормальных режимах в цепи, являются расцепители, при срабатывании которых автомат отключается мгновенно или с выдержкой времени. Автоматический выключатель может иметь один или несколько расцепителей. На рисунке 6.5 показано устройство автоматического выключателя 1 – дугогасительная решетка; 2, 5, 14 – элементы механизма свободного расцепителя; 3 – рукоятка; 4 — отключающая пружина; 6 — пружина; 7 — собачка расцепителя; 8 — термобиметаллический элемент; 9 — якорь электромагнита; 10 — сердечник электромагнита; 11 – шинка расцепителей; 12 – гибкий проводник; 13 – ось; 15 – подвижный контакт; 16 – неподвижный контакт; 17 – шина; 18 – крышка; 19 – основание Рисунок 6.5 – Устройство автоматического выключателя

По принципу действия расцепители разделяются на электромагнитные и электротермические (тепловые).

Автоматические выключатели могут снабжаться следующими встроенными расцепителями:

· электротермическим расцепителем, представляющим собой биметаллическую пластинку, имеющую обратно зависимую от тока выдержку времени (характеристику), с его помощью осуществляется защита от перегрузки (рисунок 6.6, а);

· электромагнитным или электронным расцепителем максимального тока, представляющим собой электромагнит, срабатывающим мгновенно или замедленного действия. Осуществляет защиту при коротких замыканиях или при значительных сверхтоках (рисунок 6.6, б);

· комбинированным расцепителем, осуществляющим защиту, как от перегрузок, так и от токов короткого замыкания (рисунок 6.6, в);

· расцепителем минимального напряжения, срабатывающим тогда, когда напряжение на катушке становится меньше заданного;

· независимым (дистанционно управляемым) расцепителем, срабатывающим без выдержки времени, когда на его катушку подано напряжение. Независимые расцепители применяются для дистанционного или местного отключения автоматического выключателя и для автоматического отключения выключателя при срабатывании внешних защитных устройств.

· расцепителем тока утечки, срабатывающим при всех токах, представляющих опасность для деятельности сердца человека.

Рисунок 6.6 – Ампер — секундные характеристики расцепителей автоматических выключателей

На рисунке 6.7 представлены различные виды расцепителей, условно показанные для одного автоматического выключателя.

а – тепловой расцепитель; б – электромагнитный расцепитель; в – расцепитель минимального

напряжения; г – независимый расцепитель; 1 – катушка; 2 – биметаллическая пластина;

3 – нагреватель; 4 – шунт; 5 – сердечник; 6 – пружина; 7 – кнопка

Рисунок 6.7 – Принцип работы различных расцепителей автоматических выключателей

Тепловой (обычно биметаллический) или электронный инерционный расцепитель максимального тока с зависимой от тока выдержкой времени. Эти расцепители осуществляют защиту от перегрузки цепи. Тепловой расцепитель состоит из биметаллической пластинки, выполненной из двух металлов с разными коэффициентами линейного расширения. Тепловой расцепитель (рисунок 6.7, а) срабатывает за счет изгибания биметаллической пластины 2, получающей тепло от нагревателя 3, присоединенного к сети через шунт 4, и воздействующей на отключающий механизм автоматического выключателя. Защитная характеристика теплового расцепителя подобна характеристике предохранителя.

Защиту электромагнитным или электронным расцепителем максимального тока мгновенного срабатывания с независимым от тока временем срабатывания (рисунок 6.7, б) иногда называют отсечкой. Она осуществляет защиту от токов к.з., превышающих 6÷10 – кратные значения номинального тока электрической цепи. Расцепитель максимального тока состоит из катушки 1 и сердечника 5. Когда по катушке протекает ток к.з., сердечник создает механическое усилие, что приводит к отключению автоматического выключателя. Ток срабатывания расцепителя максимального тока можно регулировать. Расцепитель может быть снабжен механизмом выдержки времени, зависимой или независимой от тока. Такие расцепители позволяют осуществить селективную защиту.

Расцепитель минимального напряжения (рисунок 6.7, в) состоит из катушки 1 с сердечником 5 и пружины 6 и срабатывает при недопустимом снижении напряжения в цепи (30÷50% U_ном). Такие расцепители применяют для электродвигателей, самозапуск которых нежелателен при самопроизвольном восстановлении питания. Защита от минимального напряжения применяется обычно в комплекте с устройствами автоматического включения резерва (АВР), а также для отключения отдельных электроприемников или их групп, не допускающих самозапуска и работы при пониженном напряжении, и при перерыве питания для обеспечения надежного самозапуска ответственных приемников.

Независимый расцепитель (рисунок 6.7, г) служит для дистанционного отключения автоматического выключателя кнопкой 7 и для автоматического отключения цепи при срабатывании внешних защитных устройств.

Первые два расцепителя максимального тока устанавливаются во всех фазах автоматического выключателя, остальные – по одному на выключатель.

Расцепитель тока утечки применяется для быстрого отключения участков сети, в которых из-за нарушения изоляции или прикосновения людей к проводам возник ток утечки на землю. Назначением защиты от токов утечки (защитного отключения) является предотвращение несчастных случаев с людьми, попавшими под напряжение, а также предотвращение возникновения огня в месте нарушения изоляции. Ток уставки расцепителя обычно выбирается в пределах 10÷30 мА. Отключение тока должно происходить настолько быстро, чтобы проходящий через тело человека ток не мог вызвать фибрилляции сердца. В зависимости от напряжения сети время отключения выключателя обычно выбирается в пределах 10÷100 мс. Если назначением защиты от тока утечки является предотвращение возникновения очага пожара в месте нарушения изоляции, то ток срабатывания расцепителя тока утечки достаточно выбрать 100÷500 мс. Время срабатывания расцепителей тока утечки обычно не регулируется, поэтому такие выключатели устанавливаются, как правило, только на одной (обычно последней) ступени сети. В пределах допускаемого времени отключения (до 100 мс при напряжении 380 В) возможно применение также избирательной защиты на двух ступенях сети.

Читайте так же:

Электрический утюг это тепловое действие тока

Расцепитель тока утечки применяется в специальных автоматических выключателях тока утечки, а также в качестве дополнительного расцепителя в автоматических выключателях максимального тока, если быстродействие механизма отключения выключателей удовлетворяет требованиям, предъявляемым к защите от тока утечки.

На рисунке 6.8 представлена схема включения расцепителя тока утечки в четырехпроводной сети низкого напряжения.

Технические характеристики некоторых автоматов приведены в таблице 6.2.

Автоматические выключатели серии АВМ имеют невысокую коммутационную способность, ограниченную возможность регулирования защитных характеристик и недостаточные токи и напряжения. С целью устранения этих недостатков были разработаны двух- и трехполюсные автоматические выключатели серии Э – «Электрон». Расцепители максимального тока имеют полупроводниковый блок защиты. Они исполняются мгновенного и замедленного действия с регулировкой уставок.

а – схема; б – характеристика срабатывания; 1 – контакты автоматического выключателя;

2 – трансформатор тока утечки; 3 – расцепитель тока утечки; 4 – трехфазный приемник с

заземляемым корпусом; 5 – кнопка проверки исправной работы выключателя

Рисунок 6.8 – Принцип работы расцепителя тока утечки

Автоматические выключатели серии А3700, двух- и трехполюсные, рассчитаны на диапазон токов 160 ÷ 630 А. Для получения хороших защитных характеристик в конструкции выключателя применен блок защиты на полупроводниковых приборах, получающий сигнал от измерительного органа и передающий команду на отключение независимому электромагнитному расцепителю. Выключатели выпускают токоограничивающими и избирательными.

Автоматические выключатели серии АЕ-1000 выпускают однополюсными с тепловыми расцепителями и электромагнитными расцепителями с отключением без выдержки времени при токах более 18I_{ном.расц} и с комбинированными расцепителями. Основное назначение этих выключателей – защита осветительных сетей.

Серия одно-, двух- и трехполюсных автоматических выключателей АЕ-2000 с расцепителями максимального тока, с добавочными расцепителями и вспомогательными контактами в разных исполнениях предназначена для применения в промышленности.

Выключатели новых серий ВА предназначены для работы в сетях переменного и постоянного тока.

Выключатели серий ВА50 заменяют выключатели устаревших серий А3700, АЕ20 и другие, а также серий АВМ и «Электрон» на токи до 1600 А. Выключатели серии ВА75 полностью заменяют выключатели серии АВМ и «Электрон» до 4000 А. Уменьшенные габариты выключателей позволяют значительно сократить размеры комплектующих устройств (КТП, НКУ и т.п.).

ВА75 допускают включение в сеть по два на параллельную работу, тогда суммарный ток будет 5000 А (2´2500 А) и 6300 (2´4000 А). При этом обеспечивается нормальная защита при любом токораспределении между ними. Выключатели допускают перегрузку в аварийных режимах в течение 3 часов при условии, что перед этим они были нагружены не более чем на 0,7I_ном.

Таблица 6.2 — Технические характеристики некоторых автоматических воздушных выключателей

Автоматический выключатель

Автоматический выключатель — контактный коммутационный аппарат, способный включать токи, проводить их и отключать при нормальных условиях в цепи, а также включать, проводить в течение нормированного времени и отключать токи при нормированных ненормальных условиях в цепи, таких как короткое замыкание .

История изобретения

Автомат защиты линии был изобретён американским учёным Чарлзом Графтоном Пэйджем 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

Автоматический выключатель предназначен для защиты электрической цепи от сверхтока. Главным отличием от плавкой вставки является возможность многократного использования.

Классификация

Классификация по ГОСТ

ГОСТ 9098-78 устанавливает следующую классификацию автоматических выключателей:

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; 2000; 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; 2000; 3 000; 3 200 А
По конструкции: воздушный автоматический выключатель (англ. Air Circuit Breaker, сокращенно АСВ) от 800 А до 6 300 А, выключатель в литом корпусе (с англ. — «МССВ») от 10 А до 2500 А, модульные автоматические выключатели (с англ. — «МСВ») от 0,5 А до 125 А.
По числу полюсов главной цепи: однополюсные; двухполюсные; трёхполюсные; четырёхполюсные.
Поналичию токоограничения: токоограничивающие; нетокоограничивающие.
По видам расцепителей: с максимальным расцепителем тока; с независимым расцепителем; с минимальным или нулевым расцепителем напряжения.
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.
По наличию свободных контактов («блок-контактов») для вторичных цепей: с контактами; без контактов.
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).
По виду установки: выкатные с втычными контактами; стационарные.
По виду исполнения отсечки: селективные, неселективные.
По виду привода: с ручным; с двигательным; с пружинным.
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).

Селективный автоматический выключатель

В стандартах СССР и России селективные автоматические выключатели — это автоматические выключатели с выдержкой времени (0,25—0,6 с) при отсечке (см. статью «Токовая отсечка»). Такие выключатели, в сочетании с выключателями с мгновенной отсечкой на нижней ступени, позволяют строить селективное срабатывание при к. з.

Селективные автоматические выключатели (англ. Selective Main Circuit Breaker) в соответствии с немецким стандартом DIN VDE 0641-21 также имеют функцию селективности, но осуществляют её другим способом.

Устройство

Автоматические выключатели бывают одно-, двух-, трёх- или четырёхполюсными и имеют следующие конструктивные узлы: главную контактную систему, дугогасительную систему, привод расцепляющего устройства, расцепитель (расцепители), вспомогательные контакты (необязательно).

Контактная система может быть трёхступенчатой (с главными, промежуточными и дугогасительными контактами), двухступенчатой (с главными и дугогасительными контактами) и одноступенчатой (при использовании металлокерамики).

Читайте так же:

Как выбрать тепловое реле по току

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 т. п.).

Автоматические выключатели имеют реле прямого действия, называемые расцепителями.

Расцепители

Расцепители — это электромагнитные, электронные, микропроцессорные или термобиметаллические элементы, служащие для отключения автоматического выключателя через механизм свободного расцепления при КЗ, перегрузках и исчезновении напряжения в первичной цепи (непосредственно: электромагнитные и термобиметаллические элементы; либо косвенно через отдельный независимый электромагнитный расцепитель: электронные и микропроцессорные).

Механизм свободного расцепления состоит из рычагов, защелок, коромысел и отключающих пружин и предназначен для мгновенного отключения автоматического выключателя (вне зависимости от положения органа включения: невозможность удержания автоматического выключателя во включённом положении при срабатывании расцепителя), а также для устранения повторного включения автоматического выключателя на короткое замыкание при длительно существующей команде на включение.

Электромагнитный расцепитель (отсечка) — расцепитель мгновенного действия, представляет собой соленоид, 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 тока. 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) A, B, C и D в зависимости от чувствительности мгновенного расцепителя). В автоматических выключателях на большие токи начиная с 1970-х годов стали применять электронные расцепители (например отечественные автоматические выключатели серии «Электрон», некоторые типы автоматов серий А-37, ВА), а в последнее время и микропроцессорные расцепители (микропроцессорные блоки защиты).
Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, нагреваемую протекающим током. При протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепления. Время срабатывания зависит от тока (время-токовая характеристика) и может изменяться от секунд до часа. Минимальный ток, при котором должен срабатывать тепловой расцепитель, составляет 1,45 от тока уставки теплового расцепителя. Настройка тока срабатывания производится в процессе изготовления регулировочным винтом. В отличие от плавкого предохранителя, автоматический выключатель готов к следующему использованию после остывания пластины.

Биметаллическая пластина представляет собой ленту из двух металлических полос с разными коэффициентами теплового расширения. В автоматическом выключателе она выполняет роль теплового расцепителя. Две полосы не сплавлены между собой и обычно скреплены с одного конца пайкой или сваркой. Другие концы закреплены неподвижно. Биметаллическая пластина включена в цепь последовательно с нагрузкой. В результате её нагревания электрическим током пластина изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения. В случае перегрузки изгиб пластины обеспечивает отключение автоматического выключателя.

Отключение

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

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

Диаграмма отключения модульных автоматических выключателей разных производителей (закрашена область токов мгновенного расцепления)

Согласно ГОСТ Р 50345-2010 (п.5.3.5), бытовые автоматические выключатели переменного тока делятся на следующие типы (классы) по току мгновенного расцепления:

тип B: свыше 3·In до 5·In включительно (где In — номинальный ток) (применяется для защиты линий освещения или линий имеющих большую протяженность)
тип C: свыше 5·In до 10·In включительно (применяется для защиты розеточных групп или линий с потребителями с умеренными пусковыми токами)
тип D: свыше 10·In до 20·In включительно (применяетс для защиты трансформаторов или линий с потребителями с большими пусковыми токами)

Промышленные автоматические выключатели могут быть следующих типов:

тип L: свыше 8·In
тип Z: свыше 4·In
тип K: свыше 12·In

У европейских производителей классификация может несколько отличаться. В частности, имеется дополнительный тип A (свыше 2·In до 3·In).

У АВВ имеются автоматические выключатели с кривыми K (8 — 14·In) и Z (2 — 4·In), соответствующие стандарту МЭК 60947-2.

Испытание автоматических выключателей

Характеристики выключателей проверяют в ходе типовых испытаний (стойкость маркировки; надежность винтов, токопроводящих частей и соединений; надежность выводов для внешних проводников; защита от электрических ударов; электроизоляционные устройства; превышение температуры (28-суточное испытание); характеристика расцепления; механическая и коммутационная износостойкость; короткое замыкание; стойкость против механических толчков и ударов; термостойкость; стойкость против аномального нагрева и огня; коррозиеустойчивость).

Варианты исполнения

Модульный автоматический выключатель

Автоматический выключатель, рассчитанный на небольшие токи, в настоящее время, чаще всего имеет модульную конструкцию, которая предназначена для крепления на DIN-рейку. Внутреннее устройство модульного автоматического выключателя показано на рисунке справа. Включение-выключение производится рычажком, провода подсоединяются к винтовым клеммам. Защелка фиксирует корпус выключателя на DIN-рейке и позволяет при необходимости легко его снять (для этого нужно оттянуть защелку, вставив плоскую отвёртку в петлю защелки). Коммутацию цепи осуществляют подвижный и неподвижный контакты. Подвижный контакт подпружинен, пружина обеспечивает усилие нажатия контактов во включённом состоянии и быстрое их отключение при срыве собачки механизма расцепления посредством одного из двух расцепителей: теплового или электромагнитного. Во время расцепления контактов может возникнуть электрическая дуга, поэтому контакты имеют особую форму и находятся рядом с дугогасительной решёткой.

Методика испытания автоматических выключателей

1.1. Настоящая Методика №5 «Испытание автоматических выключателей» (далее
Методика), предназначена для испытания автоматических выключателей переменного тока в
сетях электроснабжения до 1000В с промышленной частотой 50 Гц в соответствии с п. 28.6
ПТЭЭП (приложение 3).

1.2. Объектом испытаний являются автоматические выключатели, которые служат для
защиты распределительных сетей и электроприемников в аварийных случаях при повреждении
изоляции. Для осуществления защитных функций автоматические выключатели имеют
максимальные расцепители от токов перегрузки и токов короткого замыкания. При
прохождении через автоматический выключатель токов больше номинальных не менее 20%,
последний должен отключаться. Защита от перегрузки осуществляется тепловыми или
электронными устройствами. Зашита от токов короткого замыкания осуществляется
электромагнитными или электронными расцепителями.

1.3. Проверка работоспособности автоматов заключается в определении времени
срабатывания тепловых расцепителей и наличия срабатывания расцепителей максимального
тока (отсечек) и независимых расцепителей.

Читайте так же:

Работа мощность тепловое действие постоянного тока

1.4. Согласно п. 1.8.34 ПУЭ изд. 7 и п. 28.6 ПТЭЭП (приложение 3) пределы работы
расцепителей должны соответствовать заводским данным.

1.5. Цель — проверка параметров АВ на соответствие требованиям завода-изготовителя и нормативной документации.

1.6. Проверка производится на основании требований п. 1.8.34 ПУЭ изд. 7 и п. 28.6
ПТЭЭП (приложение 3), ГОСТР 50571.16-2007 (п. 612.6.1, п. 612.9) и ГОСТ Р 50345-99 (п. 9.10).

1.7. Используются термины и определения, принятыми согласно ГОСТ Р50345-99.
Автоматический выключатель (далее АВ) — коммутационный аппарат, который

вследствие расплавления одного или более специально спроектированных и калиброванных элементов размыкает цепь, в которую он включен, и отключает ток, когда он превышает заданную величину в течение достаточного времени.

Сверхток — любой ток, превышающий номинальный.

Ток перегрузки — сверхток в электрически не поврежденной цепи.

Главная цепь (автоматического выключателя) — совокупность всех токопроводящих частей автоматического выключателя, входящих в цепь, которую он предназначен замыкать и размыкать.

Полюс (автоматического выключателя) — часть автоматического выключателя, связанная исключительно с одним электрически независимым токопроводящим путем главной цепи и имеющая контакты, предназначенные для замыкания и размыкания главной цепи, и не включающая элементы, предназначенные для монтажа и оперирования всеми полюсами.

Срабатывание — перемещение одного или более подвижных контактов из разомкнутого положения в замкнутое или наоборот.

Расцепитель — устройство, механически связанное с автоматическим выключателем (или встроенное в него), которое освобождает удерживающее устройство в механизме автоматического выключателя.

Максимальный расцепитель тока — расцепитель, вызывающий срабатывание автоматического выключателя с выдержкой времени или без него, когда ток в этом расцепителе превышает заданное значение.

Максимальный расцепитель тока с обратнозависимой выдержкой времени -максимальный расцепитель тока, срабатывающий после выдержки времени, находящейся в обратной зависимости от значения сверхтока.

Максимальный расцепитель тока прямого действия — максимальный расцепитель тока, срабатывающий непосредственно от протекающего тока в главной цепи автоматического выключателя.

Расцепитель перегрузки — максимальный расцепитель тока, предназначенный для защиты от перегрузок.

Замыкание — действие, в результате которого выключатель переводится из разомкнутого положения в замкнутое.

Размыкание — действие, в результате которого выключатель переводится из замкнутого положения в разомкнутое.

Условный ток не расцепления — установленное значение тока, который выключатель способен проводить заданное (условное) время без расцепления.

Условный ток расцепления — установленное значение тока, вызывающее расцепление выключателя в пределах заданного (условного) времени.

Ток мгновенного расцепления — минимальное значение тока, вызывающее срабатывание выключателя без выдержки времени.

Номинальный ток (1н) — указанный изготовителем ток, который автоматический выключатель может проводить в продолжительном режиме при указанной контрольной температуре окружающего воздуха (+30 С).

Требования к погрешности испытаний.

2.1. Перед проведением испытаний необходимо:

— уменьшить количество факторов, вызывающих дополнительную погрешность;

устанавливать прибор практически горизонтально: отклонение от горизонтального положения должно быть в пределах ± 3°, вдали от мощных источников электромагнитного (магнитного) излучения (наводок);
выполнить надёжное присоединение элементов электрических соединений.
производство работ при нормальных условиях окружающей среды.

2.2. Измерения электрических величин производятся аналоговыми (стрелочными) и цифровыми измерительными приборами, каждый из которых имеет погрешность измерений.

2.3. Для получения достоверных результатов измерений необходимо учитывать эти погрешности.

2.4. Относительная погрешность измерений в общем случае определяется по формуле:

где: — основная приведенная относительная инструментальная погрешность, определяемая классом точности прибора;

— относительная погрешность измерения, обусловленная i-м внешнем фактором, снижающим точность измерения (температура, положение прибора, угол зрения к плоскости шкалы и другие методические погрешности). Учесть все значения относительных погрешностей, обусловленные всеми внешними факторами, на практике затруднительно. Исходя из этого учитывается относительная инструментальная погрешность прибора и основные погрешности, обусловленные условиями проведения измерений

здесь — класс точности прибора;

Апр — предел измерения (длина шкалы) прибора;

Аизм — показания прибора в единицах измерения (длины шкалы);

— погрешность, обусловленная нестабильностью показаний прибора б установившемся режиме;

здесь Амах — максимальное значение, a Amin — минимальное значение измеряемой величины. В качестве измеренного значения величины в данном случае следует принимать:

— погрешность, обусловленная отклонением прибора от горизонтального положения,
учитывается при проведении измерений аналоговыми приборами, ее значение указывается в
паспорте прибора.

2.5. При отсутствии этих данных в паспорте прибора, 5гор = А. при отклонении прибора
от горизонтального положения не более чем на 30°;

— погрешность, обусловленная температурными условиями измерений, указывается в
паспорте прибора. При отсутствии этих данных в паспорте прибора температура составляет 0,5 X на каждые 10°С отклонения температуры от ее нормированного значения (20°С).

2.6. Исходя из принципа действия некоторых приборов их основная приведенная
инструментальная погрешность определяется по формуле:

где; Аизм — показания прибора.

Апр — предел измерения прибора,

к — коэффициент зависимости величины основной погрешности от показаний прибора.

2.7. Для некоторых приборов (мегаомметр ЭС0202) величина не зависит от показаний
прибора и является фиксированной на всем диапазоне измерения. Это также указывается в
паспортных данных прибора.

2.8. Формула (2) позволяет 1 с достаточной степенью точности оценить погрешность
измерений при строгом соблюдении следующих правил работы с электроизмерительными
приборами:

— прибор должен быть исправен и поверен госповерительными органами;

аналоговые приборы при проведении измерений должны находиться на горизонтальном жестком основании (за исключением приборов с вертикальным рабочим положением);
при использовании многопредельных приборов выбирать пределы измерений, максимально приближенные к значениям измеряемых величин, однопредельные приборы выбирать по тому же принципу;

— показания приборов определять под углом зрения к плоскости шкалы 90 е (при
использовании приборов с зеркальной шкалой стрелка прибора должна быть совмещена с ее
отражением);

не располагать измерительные приборы на поверхностях и основаниях, подверженных вибрациям и колебаниям
при отсутствии жестких поверхностей и оснований держа прибор в руках придать ему горизонтальное положение, измерения проводить только после совмещения стрелки прибора с нулевой отметкой шкалы.

2.9. При использовании цифровых приборов погрешность измерений определяется выражением:

где, — постоянная составляющая относительной погрешности на всем диапазоне измерения.

— количество единиц разрешающей способности прибора.

Средства измерения.

3.1. Для проведения испытаний используется комплект нагрузочный измерительный с регулятором РТ-2048-12 (далее комплект) для испытания автоматических выключателей переменного тока в сетях электроснабжения до 1000В с промышленной частотой 50Гц с тремя видами расцепителей: максимального мгновенного действия (электромагнитного), максимального с обратнозависимой выдержкой времени (теплового) и полупроводникового.

3.2. Комплект нагрузочный измерительный с регулятором тока РТ-2048-12, ТУ 4224-001-46964690-2005 (в дальнейшем тексте — Комплект) предназначен для измерения действующего (эффективного) значения силы тока срабатывания максимальных расцепителей автоматических выключателей (АВ).

3.3. Комплект предназначен для измерения действующего значения силы тока для
электромагнитного (ЭМ) и теплового (Т) расцепителей и приведенного к амплитудному
значению силы тока для полупроводникового (ПП) расцепителя, регулирования силы тока, а
также установки заданной длительности протекания тока и измерения времени срабатывания
расцепителя с отображением информации на 4-х разрядном цифровом табло.

3.4. Технические характеристики:

— поддиапазоны регулирования и измерения испытательного тока, кА

диапазон задания и измерения длительности протекания тока в кратковременном режиме, с 0,02-1,58
диапазон измерения длительности протекания тока и времени отключения АВ в длительном режиме, с 0,02-99,9

Читайте так же:

Теплота резистора переменного тока

3.3. В состав комплекта входит:

Трансформатор нагрузочный импульсный (НТИ-10), выполненный на основе покупного изделия ТОН-7М и встроенной тиристорной панели;
Пульт управления (РТ-2048-12), встроенный в чемодан-дипломат;
Датчик индуктивный: Токопроводы сечением 240 мм кв;
Провода секундомерные с зажимом «крокодил».

Комплект обеспечивает два режима работы. Таблица №1.

Кратковременный (импульсный) с диапазоном установки длительности протекания 0,02…1,6

Долговременный режим работы со следующими характеристиками:

Максимальное значение силы испытательного тока (действующее значение) в Q

Импульсном режиме (при ПВ -2%) для прогрузки максимальных расцепителей мгновенного действия и полупроводниковых расцепителей, кА

Значение силы тока, потребляемого из сети в импульсном режиме при максимальной 0,3

силе испытательного тока 10 кА составляет не более, кА

Максимальное значение силы испытательного тока в длительном режиме (в течение 1,5 1Д

Минимальное значение силы испытательного тока, кА 0.1

Значение силы испытательного тока при длительности его протекания не более 40 с и 6,0

ПВ=50% для прогрузки максимальных расцепителей с обратнозависимой выдержкой времени и полупроводниковых расцепителей в режиме перегрузки, не более, кА

Диапазон регулирования и измерения силы испытательного тока, кА 0,1… 10,0

Значение приведенной погрешности измерения силы испытательного тока 5,0
встроенным цифровым индикатором, не более, %______________________________________

питание комплекта должно осуществляться от сети (220/380В) частотой 50 Гц.
время установления рабочего режима, мин. не более 1

3.4. При выполнении испытаний применяют следующие средства измерений и другие
технические средства (таблица 2):

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели — это коммутационные электрические аппараты, которые устанавливаются в распределительных щитах и служат для предохранения цепи от скачков напряжения и непериодического отключения энергии на определенных участках электросети.

Нет в наличии товара

Печать

Виды, принцип действия и применение автоматических выключателей

Автоматический выключатель выполняет три основные функции:

коммутацию цепи (позволяет включать и отключать конкретный участок электрической цепи);
обеспечивает защиту от токов перегрузки, отключая защищаемую цепь, когда в ней протекает ток, превышающий допустимый (например, при подключении в линию мощного прибора или приборов);
отключает от питающей сети защищаемую цепь, когда в ней возникают большие по значению токи короткого замыкания.

Таким образом, автоматы выполняют одновременно и функции защиты и функции управления.

Принцип действия

Выключаются автоматы обычно вручную (приводом или дистанционно), а при нарушении нормального режима эксплуатации (появление сверхтоков или снижение напряжения) — автоматически. При этом каждый автомат снабжается расцепителем максимального, а в некоторых типах расцепителем минимального напряжения.

ГОСТ 9098-78 устанавливает следующую классификацию автоматических выключателей:

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; 2000; 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; 2000; 3 000; 3 200 А
По числу полюсов главной цепи: однополюсные; двухполюсные; трёхполюсные; четырёхполюсные.
По наличию токоограничения: токоограничивающие; нетокоограничивающие.
По видам расцепителей: с максимальным расцепителем тока; с независимым расцепителем; с минимальным или нулевым расцепителем напряжения.
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.
По наличию свободных контактов («блок-контактов») для вторичных цепей: с контактами; без контактов.
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).
По виду установки: выкатные с втычными контактами; стационарные.
По виду исполнения отсечки: селективные, неселективные.
По виду привода: с ручным; с двигательным; с пружинным.
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).
По конструктивному исполнению выпускаются три основных типа автоматических выключателей:

— воздушные автоматические выключатели (применяются в промышленности в цепях с большими токами в тысячи ампер);

— автоматические выключатели в литом корпусе (рассчитаны на большой диапазон рабочих токов от 16 до 1000 Ампер);

Модульные автоматические выключатели, наиболее нам известные, к которым мы привыкли. Модульными они называются потому, что их ширина стандартизирована и в зависимости от количества полюсов, кратна 17.5 мм.

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, провода подсоединяются к винтовым клеммам. Защелка 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 и неподвижный 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, 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 тепловой расцепитель, составляет 1,45 от номинального тока предохранителя. Настройка тока срабатывания производится в процессе изготовления регулировочным винтом. В отличие от плавкого предохранителя, автоматический выключатель готов к следующему использованию после остывания пластины.

Электромагнитный (мгновенный) расцепитель представляет собой катушку, 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. Электромагнитный 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 B, C и D в зависимости от чувствительности мгновенного расцепителя).

Автоматический выключатель

При защите электропроводки, электроприборов от возникающих в них токов большой величины опасных для эксплуатации применяют автоматический выключатель (АВ). Он позволяет избежать выхода из работы бытовой техники, а также предохранить провода от перегрева, возгорания изоляции.

Классификация автоматических выключателей

АВ, или автомат защиты, выполняет, кроме функции защиты, функцию включения нагрузки, ее отключения, переключения, а также функционирования в штатном режиме. Автомат отличается от обычного электрического выключателя дополнительным наличием защитной функции.

Числу полюсов – одно- и многополюсные автоматы.
Типу расцепителей – электромагнитные, тепловые расцепители.
Току размыкания – этот параметр нормируется по кратности к номинальному значению.
По роду тока – постоянный, переменный. Возможно применение для обоих видов.
По токоограничению – имеющие токоограничение и не имеющие токоограничения.
Видам расцепителей – это токовые (выключатель тока), независимые и расцепители минимального или нулевого напряжения (от перенапряжения).
По временным характеристикам.

Для классификации, возможно, использовать и другие характеристики автоматов (срок службы, на освещение, выключатель нагрузки).

Маркировка

Изготовителя (бренд) устройства.
Линейную серию – модель прибора.
Номинальное значение тока устройства.
Значение номинального напряжения.
Максимальный ток отключения.
Класс токоограничения.
Схему подключения, обозначение клемм.

Читайте так же:

Реле максимального тока тепловое реле

Также может наноситься другая информация на любой стороне устройства. Техническое описание устройства дополняет информацию на изделие (класс токоограничения, категории приборов, серии автоматических выключателей).

Номинальная отключающая способность

Номинальная отключающая способность – параметр, показывающий максимально возможный ток, то есть сколько ампер защитный автомат отключает без нарушения своей работоспособности. Имеется три вида – на 4,5 кА, 6 кА, 1 0 кА.

Эти изделия соответственно применяют в частных жилых объектах, многоквартирных домах, установках промышленного назначения.

Существует и такая характеристика, как предельная отключающая способность, сокращено – пкс предельная.

Количество полюсов

Это значение показывает количество линий, возможных подключений к автоматическому выключателю.

Автомат, имеющий один полюс – простейшая модификация изделия. Служит для защиты, коммуникации единичных цепей. Конструкция позволяет подключить питающий и отходящий провода. Этот прибор защищает от возгорания изоляцию, окружающий материал. Через него подключен фазный провод.

Отключение обоих линий такой сети производят двухполюсным автоматическим выключателем. Используют при отключении однофазного потребителя электроэнергии (водонагреватель, станок).

Трехфазную, четырех проводную электрическую сеть защищают трехполюсными устройствами. Возможно подключение потребителя как звездой, так и треугольником.

Четырехфазный автоматический выключатель находит применение для защиты трехфазной четырехпроводной сети.

Определение количества полюсов

АВ будет общим вводным выключателем и общим защитным устройством;
будет выполнять защиту индивидуального потребителя;
с количеством фаз используемой электрической сети;
схемами подключения потребителей;
автоматическим переключателем фаз;
количеством защищаемых линий (фазы, нулевой провод).

После определения по всем этим показателям выбираем автомат с необходимым количеством полюсов.

Время-токовая характеристика

При одной и той же мощности, значения тока во времени может разниться, причем значительно. Это может привести к ложному срабатыванию защиты.

Для исключения ложных отключений, при кратковременных превышениях электрических параметров, применяют выключатели с заданными время-токовыми характеристиками (ВТХ). Эти характеристики срабатывания позволяют выбрать защиту с определенным временем срабатывания, тем самым избежать ложных отключений, не уменьшая надежность защиты.

Устройства также отличаются классом токоограничения. Токоограничитель помогает ускоренному отключению нагрузки.

Номинальный рабочий ток

Параметр имеет двенадцать модификаций прибора на следующий ряд: 1 , 2, 3, 6, 1 0, 1 6, 20, 25, 32, 40 Ампер. По этим параметрам выбирают АВ.

Причем приборы на малые значения используются в быты. Большие значения применяют на промышленных объектах.

Определение мощности автомата

Выбирая силовой автомат необходимо учесть общую, суммарную мощность потребителей. После определения ее по справочной таблице находим номинальный ток выключателя. Причем при определении действительной мощности необходимо применить повышающий коэффициент.

Возможно применение понижающего коэффициента в том случае, если одновременное использование потребителей невозможно, то есть одно устройство невозможно подключать одновременно с другим.

Расчет номинальной мощности автомата

Номинальная мощность автомата – это рабочая мощность, которую пропускает выключатель, без отключения. Расчет ведется по простой формуле:

где – P мощность в Вт, — напряжение электрической сети в В, I — сила тока в А, проходящая через устройство защиты, cos(f) – косинус (f), определяющий отношение активной нагрузки к полной. С помощью формулы ( 1 ) определяется сила тока в штатном эксплуатационном режиме. Эта формула применима при однофазной сети. Она же применима и для трехфазной сети, но в ней необходимо учитывать фазовые сдвиги. Значения этих величин приводятся обычно на оборудовании.

Вычисление номинального тока

первое – это площадь сечения провода;
второе, – знать материал провода;
третье – это определиться со способом прокладки (наружная, скрытая).

После определения сечения провода, воспользовавшись справочной таблицей, определяют электрические характеристики данной электросети.

По рассчитанным значениям определяют рабочие характеристики и номинальные его значения. Эти характеристики должны быть не больше расчетных параметров.

Определение время токовой характеристики

Определение время-токовой (токовременной) характеристики (ВТХ) производят с учетом пусковых токов потребителей, они у некоторых могут в несколько раз превышать номинальное значение. Данные берутся из справочных таблиц, где указаны пусковые величины. Указано время переходного процесса.
ВТХ обычно учитывается при большой реактивной нагрузке, к которой относятся электропотребители имеющие электродвигатели.
По ВТХ выбирают выключатели с соответствующей характеристикой и обозначают как a, b, c или d. Они отличаются быстротой срабатывания при достижении показателя установленной величины и выдерживаемой перегрузкой по отношению номинальной. Так автоматический выключатель характеристика d, служит для тока мгновенного расцепления, который превышает номинальный в 1 0 – 20 раз.

Конструкция и принцип работы автомата

воздушные автоматические выключатели;
автоматические выключатели в литом корпусе;
модульные автоматические выключатели.

Для применения изделия необходимо знать, как устроен автомат. Автоматический выключатель состоит из корпуса, изготовленного из диэлектрического материала. Передняя панель прибора служит для маркировки.
Задняя часть устройства имеет для монтажа дин-рейки. На дин-рейку крепятся приборы с помощью защелки. Это позволяет быстро монтировать и демонтировать прибор при монтажных работах.

нижней и верхней клемм под винт;
подвижного и неподвижного контакта;
механизма электромагнитного расцепителя с катушкой и сердечником;
рукояткой включения-отключения;
теплового расцепителя с биметаллической пластиной, снабженного регулировочным винтом;
защелки фиксатора крепления.

Принцип работы изделия заключается в следующем. Включается и выключается прибор вручную с помощью рукоятки. Тепловой расцепитель служит для защиты от незначительных, но длительных перегрузок, при больших значениях происходит нагрев биметаллической пластины, деформация ее – затем отключение цепи. Этот расцепитель имеет регулировку выключения.

Электромагнитный расцепитель отключает сеть при возникновение кз в электрической линии. Подача электричества на потребители должна выключиться.

Типы расцепителей и их назначение

В АВ применяют тепловой и электромагнитный расцепители. При длительном превышении номинального тока, но не доходящего до величины срабатывания, происходит нагрев биметаллической пластины, которая начинает деформироваться и по истечению определенного времени отключению сеть с помощью теплового расцепителя. Таким образом, этот расцепитель реагирует на длительные перегрузки, но не превышающие значения необходимые для оперативного отключения сети.

Возникновение короткого замыкания приводит к резкому возрастанию тока, который протекающему по катушке электромагнитного расцепителя, что и приводит к отключению защищаемой сети и приборов.

Крайне важные дополнения

Необходимо подходить к выбору АВ очень требовательно. Выбирать можно только строго по расчетным параметрам и ни в коем случае не интуитивно.
Подключение, монтаж АВ необходимо производить специалисту.
Перед эксплуатацией обязательно необходимо проверить устройство на нормальную работоспособность.

Установку и монтаж автоматических выключателей осуществляют на вводе жилища, производят в следующей последовательности. Устанавливают общий автомат перед счетчиком. Автоматический выключатель, для защиты отдельных потребителей, устанавливают после счетчика. Есть возможность поставить автомат на счетчик.

Для удобства монтажа, эксплуатации монтируются автоматы в электрощитке, который предназначен для этого, выбирается под конкретные размеры автоматического выключателя.

голоса

Рейтинг статьи