Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » В помощь начинающим электрикам, Все про автоматы и УЗО » Устройство и принцип работы автоматического выключателя
Количество просмотров: 51383
Комментарии к статье: 9


Устройство и принцип работы автоматического выключателя


Для электромонтёра коммутационная аппаратура является одним из основных устройств, с которыми приходится работать. Автоматические выключатели несут как коммутационную, так и защитную роль. Ни один современный электрощит не обходится без автоматов. В этой статье мы рассмотрим, как устроен и работает автоматический выключатель.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя

Определение

Автоматический выключатель - это коммутационный прибор, предназначенный для защиты кабелей от критических значений токов. Это нужно для того, чтобы избежать повреждений токопроводящих жил проводов и кабелей в случае межфазных замыканий и замыканий на землю.

Важно: Основная задача автоматического выключателя - защитить кабельную линию от последствий протекания токов короткого замыкания.

Основными характеристиками автоматических выключателей являются:

  • Номинальный ток (1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000, 6300);

  • Напряжение коммутации;

  • Время токовая характеристика.

Наибольшее распространение автоматы получили в бытовых и промышленных электросетях с напряжением 220/380 вольт. Напряжения приведены для отечественных электросетей. За рубежом они могут отличаться. В высоковольтных линиях используются релейные схемы и трансформаторы тока. Время-токовая характеристика отражает, через какой промежуток времени и при какой величине тока относительно номинального произойдет размыкание его контактов. Пример её изображен на рисунке ниже:

Время-токовая характеристика автоматического выключателя

Принцип работы

Автоматический выключатель (АВ) - это коммутационный аппарат, который содержит два вида защиты:

  • Электромагнитный расцепитель.

  • Тепловой расцепитель.

Каждый из них выполняет одну и ту же работу - размыкание силовых контактов, но при разных условиях. Рассмотрим их подробнее.

Устройство автомата

При протекании токов через автомат ниже номинального его контакты будут замкнуты бесконечно долго. Но при незначительном превышении тока тепловой расцепитель, представленный биметаллической пластиной, разомкнет их.

Чем больше ток, протекающий через контакты автоматичсекого выключателя, тем быстрее произойдет нагрев биметаллической пластины - это описывается во время токовой характеристике и обозначается быстродействием автомата (буква около номинального тока в маркировке). В зависимости от того насколько перегружен по току автомат зависит время его отключения, это могут быть и десятки минут, а могут быть и единицы секунд.

Электромагнитный расцепитель срабатывает при быстром росте тока. Величина тока его срабатывания на порядки превышает номинальный ток.

Отсюда возникает вопрос: "Так зачем же автомату две защиты, если можно просто сконструировать его так, чтобы он выключался сразу при превышении номинального тока?"

Ответа на этот вопрос два:

1. Наличие двух защит увеличивает надежность системы в целом.

2. При подключении к автоматическому выключателю устройств ток, у которых изменяется в процессе пуска и работы, чтобы не происходило ложных срабатываний. Например, у электродвигателей пусковой ток может в десятки раз превышать номинальный, а также при их работе могут возникать кратковременные перегрузки на валу (допустим, токарный станок). Тогда при затяжном пуске будет также выбивать автомат.

Устройство

Автоматический выключатель состоит из:

  • Корпуса (на рисунке – 6).

  • Клемм для подключения токопроводящих жил (на рисунке – 2).

  • Силовых контактов (на рисунке – 3, 4).

  • Дугогасительной камеры (на рисунке – 8).

  • Рычагов соединенных с кнопками или флажками для его включения и отключения (замыкания и размыкания контактов) (на рисунке – 1 и то, с чем он соединен).

  • Теплового разъединителя (на рисунке – 5).

  • Электромагнитного разъединителя (на рисунке – 7).

Основные элементы автоматического выключателя

Цифрой 9 обозначена защелка для крепления на дин-рейку.

К клеммам (обычно верхним, на практике не имеет особого значения) подключается питания, к клеммам на противоположной стороне подключается нагрузка. Ток проходит через силовые контакты, катушку электромагнитного разъединителя, тепловой разъединитель.

Электромагнитная защита выполнена в виде катушки из медного провода, она намотана на каркасе, внутри которого расположен подвижный сердечник. Катушке содержит от нескольких единиц до пары десятков витков, в зависимости от её номинального тока. При этом, чем меньше номинальный ток, тем больше витков и меньше сечение провода катушки.

При протекании тока через катушку вокруг неё образуется магнитное поле, которое воздействует на подвижный сердечник внутри. В результате чего он выдвигается и толкает рычаг, в результате чего силовые контакты размыкаются. Если смотреть на рисунке – то рычаг находится ниже катушки, и когда её сердечник опускается – механизм приводится в действие.

Тепловая защита нужна для длительных превышений тока. Она представляет собой биметаллическую пластину, которая при нагреве изгибается в одну из сторон. При достижении критического состояния она толкает рычаг, и контакты разъединяются. Дугогасительная камера нужна для гашения дуги, которая возникает вследствие размыкания цепи под нагрузкой.

Процесс дугообразования зависит от характера нагрузки и её величины. При этом при отключении индуктивной нагрузки (электродвигатель) возникают более сильные дуги, чем при коммутации активной нагрузки. Газы, образовавшиеся в результате её горения, отводятся через специальный канал. Это в разы повышает срок службы силовых контактов.

Дугогасительная камера

Дугогасительная камера состоит из набора металлических пластин и диэлектрических крышек. Заключение Раньше автоматические выключатели ремонтировали, и можно было собрать из нескольких один нормально функционирующий. Была возможность отрегулировать и заменить силовые контакты и другие его узлы.

В настоящее время автоматы заключены в неразборный литой или собранный с помощью заклепок корпус. Их ремонт нецелесообразен, сложен и займет много времени. Поэтому автоматы просто заменяют новыми.

Смотрите также:

Необычная история обычного автоматического выключателя

Маркировка автоматических выключателей: значение и расшифровка

Как учитываются токи у автоматических выключателей

Алексей Бартош

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории В помощь начинающим электрикам, Все про автоматы и УЗО

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 

О сайте Электрик Инфо и авторах статей



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Тепловой расцепитель автоматического выключателя
  • Про электрические аппараты защиты для "чайников": автоматические выключат ...
  • Характеристики автоматических выключателей
  • Автоматические выключатели серии А3700 ХЭМЗ
  • Как выбрать автоматический выключатель для дома, квартиры
  • Маркировка автоматических выключателей: значение и расшифровка
  • Обзор автоматических выключателей
  • Как устроен дифавтомат и для чего его применяют
  • Что делать, если гудит и трещит автоматический выключатель в электрощите
  • Как учитываются токи у автоматических выключателей
  • Категория: В помощь начинающим электрикам, Все про автоматы и УЗО

    Автоматические выключатели, Автоматы защиты, Электрощитки, Исполнительные механизмы, Расчет автоматического выключателя

      Комментарии:

    #1 написал: Алексей |

    Автоматический выключатель представляет собой первую линию защиты от сверхтоков, обеспечивающую исправность электрических установок.

      Комментарии:

    #2 написал: Олег |

    Прежде всего, с точки зрения терминологии, так называемые «автоматы» — выключатели, которые могли бы быть отключены не только от руки, по воле оператора, но и отключающиеся автоматически при наступлении в цепи определенного режима (например: недопустимо большой ток, падение напряжения, обратное направление энергии и т. д.). Для лучшего обслуживания нужд эксплуатации управление автоматами стали уже делать «дистанционными», т. е. на расстоянии с помощью электромагнитных или пневматических устройств — «привода». Такой выключатель по сравнению с простым рубильником уже имеет целый ряд преимуществ, для того, чтобы его включить или отключить, не обязательно надо находиться рядом с ним и потому он может быть установлен в наиболее удобном с точки зрения эксплуатации месте. Кроме того, при наступлении недопустимого режима автомат сам отключает участок цепи, не дожидаясь вмешательства оператора, что сводит к минимуму время ликвидации аварийного режима в цепи. 

      Комментарии:

    #3 написал: Николай Подгорский |

    Основная функция электроустановки в доме - это контролируемое и безопасное потребление электроэнергии. Обеспечение надлежащей работы при одновременной защите электроустановки и ее пользователей. Автоматические выключатели пропускают электрический ток, а в случае перегрузки или короткого замыкания они перекрывают его прохождение, защищая электрическую установку.

      Комментарии:

    #4 написал: Павел Голубев |

    Для свербыстрой защиты электрической цепи от короткого замыкания или перегрузки по току можно использовать электронный автоматический выключатель, который имеет меньшее время срабатывания цепи при возникновении ненормального состояния по сравнению с механическим автоматическим выключателем, таким как показан в этой статье, который требуется больше времени для размыкания цепи из-за очень медленного рычажного механизма. Для защиты чувствительной нагрузки от короткого замыкания или перегрузки по току время отключения цепи должно быть очень низким, и это может быть достигнуто с помощью электронного автоматического выключателя. Во время короткого замыкания, ток течет через последовательный элемент, который имеет низкое сопротивление, которое воспринимается электронным автоматическим выключателем. Затем падение напряжения на последовательном элементе и заданное напряжение сравниваются в компараторе уровней, результирующий сигнал компаратора передается на микроконтроллер, MOSFET управляется через микроконтроллер, а затем MOSFET определяет работу реле, и цепь мгновенно отключается.

      Комментарии:

    #5 написал: Николай |

    Также в РФ 230/400 давно, не верно писать иное в статях.

      Комментарии:

    #6 написал: Эдуард |

    Автоматические выключатели являются важной частью электрической системы и необходимы для обеспечения безопасности электроустановок. Статья содержит информацию о том, как работает автоматический выключатель, какие виды автоматических выключателей существуют и для чего они применяются. Также в статье представлено описание основных элементов автоматического выключателя и как они взаимодействуют друг с другом. Особое внимание уделено вопросам безопасности при работе с автоматическими выключателями, в том числе правилам установки, эксплуатации и техники безопасности. В целом, статья является полезным и информативным ресурсом для тех, кто хочет узнать больше о работе автоматических выключателей и соблюдении правил безопасности в электроустановках.

      Комментарии:

    #7 написал: Опытный электрик |

    Автоматический выключатель представляет собой устройство, предназначенное для защиты электрической цепи от перегрузок и коротких замыканий. Принцип работы автоматического выключателя основан на использовании термомагнитного механизма. Внутри корпуса автоматического выключателя находится электромеханический блок, который состоит из двух частей: термического расцепителя и магнитного расцепителя.

    Термический расцепитель предназначен для защиты от перегрузок. Он состоит из биметаллической пластины, которая при превышении допустимого тока начинает прогибаться и через механический механизм отключает контакты автоматического выключателя. Магнитный расцепитель защищает от коротких замыканий. Он работает по принципу электромагнита и при превышении допустимого тока выдвигает механический механизм, который размыкает контакты автоматического выключателя.

    Автоматический выключатель имеет настройку тока, при котором он будет отключаться. Для выбора нужного автоматического выключателя необходимо знать максимальный ток потребления всех электроприборов, подключаемых к защищаемой цепи. Например, если суммарный ток потребления всех электроприборов в квартире составляет 20 А, то необходимо установить автоматический выключатель на 25 А для обеспечения запаса надежности.

    Кроме того, при выборе автоматического выключателя следует учитывать его класс точности и уровень защиты от внешних воздействий. В частности, класс точности обычно определяется степенью соответствия тока, при котором Автоматический выключатель срабатывает, его номинальному значению. А уровень защиты от внешних воздействий обычно обозначается буквенным кодом IP (Ingress Protection) и определяет, насколько защищен автоматический выключатель от влаги и пыли.

      Комментарии:

    #8 написал: Николай |

    Автоматический выключатель (автомат) - электротехническое устройство, предназначенное для защиты электрических сетей и оборудования от перегрузок и коротких замыканий. Он состоит из биметаллической или магнитной защиты и контактов. При превышении допустимого тока или возникновении короткого замыкания, биметаллический элемент нагревается и вызывает отключение контактов. В случае магнитной защиты, сильное магнитное поле, создаваемое высоким током короткого замыкания, также приводит к быстрому размыканию контактов. После срабатывания автомат можно вернуть в исходное положение, и он будет готов к новому использованию. Автоматические выключатели широко применяются в электрических системах, обеспечивая безопасность, защиту оборудования и предотвращая возгорания или повреждения. Они удобны в использовании и позволяют быстро и надежно реагировать на неполадки в электрической сети.

      Комментарии:

    #9 написал: Сергей |

    Автоматический выключатель состоит из следующих основных элементов:

    • Корпус - обычно изготовлен из термостойкого пластика и предназначен для защиты внутренних компонентов от внешних воздействий.
    • Клеммы для подключения - используются для подключения проводников к автомату. Клеммы могут быть винтовыми или зажимными.
    • Механизм управления - включает в себя рукоятку управления и расцепители (тепловой и электромагнитный). Рукоятка управления позволяет включать и отключать автомат, а расцепители обеспечивают защиту от перегрузок и коротких замыканий.

    Принцип работы автоматического выключателя заключается в следующем:

    При включении автомата рукоятка управления переводится в верхнее положение, при этом взводятся расцепители, и контакты выключателя замыкаются. При перегрузке в защищаемой цепи происходит нагрев биметаллической пластины теплового расцепителя, она изгибается и приводит в действие механизм расцепления. Автоматический выключатель отключается. При коротком замыкании в цепи срабатывает электромагнитный расцепитель. Под действием электромагнитного поля подвижный сердечник втягивается и размыкает контакты автоматического выключателя. Автомат отключается.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.