Лабораторная работа № 1. Ознакомление с принципом действия автоматических выключателей. Цель работы

Лабораторная работа № 1. Ознакомление с принципом действия автоматических выключателей. Цель работы

Ознакомиться с назначением и принципом действия автоматических выключателей, классификацией и видами различных автоматических выключателей. Усвоить общие принципы проведения испытаний автоматических выключателей на примере автоматического выключателя типа ABB Tmax 32 A.

Приборы и оборудование

1) УПТР-1МЦ — устройство для проверки токовых расцепителей автоматических выключателей (до 5 кА)

Сила формируемых токов: 4200 — 4800 А

Максимальная длительность формируемого тока: до 7200 сек в ручном режиме и 0,5 сек в автоматическом

Приведенная относительная погрешность измерения силы и продолжительности тока: не более ±5%

2) Автоматический выключатель типа ABB Tmax 32 A.

Теоретические сведения

Автоматический выключатель (механический), «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. Данное определение приводится в ГОСТ Р 50345-99

Рис. 1. Разнообразные автоматические выключатели компании ABB

1. Назначение и функции автоматических выключателей.

Автоматические выключатели предназначены для:

а) защиты электрических установок от

— перегрузок (ток не сильно превышает номинальный, но протекает через автомат в электроустановку в течение длительного периода времени);

— коротких замыканий (значение тока, протекающего через автомат в электроустановку, резко увеличивается, значительно превышая номинальный)

Длительные токовые перегрузки, а тем более режимы короткого замыкания, могут привести к выходу из строя электрооборудования и электропроводок, возгораниям и, в конце концов, порче имущества и опасности для жизни людей. Использование автоматических выключателей позволяет своевременно отключать участки электроустановки, подвергающиеся действию токов в режиме перегрузки или короткого замыкания. Таким образом, основная функция «автоматов» — защитная.

б) коммутации электрических цепей.

Автоматические выключатели могут также использоваться для нечастых включений-отключений электрических цепей. На один автоматический выключатель обычно подключено большое количество электроприемников, поэтому, чтобы обесточить их все одновременно, проще всего отключить соответствующий «автомат», в том числе и дистанционно. Таким образом, дополнительная функция «автоматов» — функция управления.

2. Устройство автоматических выключателей

Внутреннее устройство автоматического выключателя представлено на рис. 2.

Выключатель конструктивно выполнен в диэлектрическом корпусе. Вручную включение и отключение производится рычажком (1), внешние провода подсоединяются к винтовым клеммам (2). 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 электромагнитным.

Рис. 2. Устройство автоматического выключателя

1 – рычажок коммутации, 2 –винтовые клеммы, 3 – подвижный контакт, 4 –неподвижный контакт, 5 – биметаллическая пластина, 6 – регулировочный винт, 7 – соленоид, 8 – дугогасительная решетка, 9 – защелка под DIN-рейку.

Тепловой расцепитель предназначен для защиты электросетей от перегрузок.

Он 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 тепловой расцепитель, составляет 1,45 от номинального токавыключателя. Настройка тока срабатывания производится в процессе изготовления регулировочным винтом (6).

Автоматический выключатель готов к следующему использованию после остывания пластины. Это отличает его от другого, сейчас выходящего из повсместного использования аппарата защиты – плавкого предохранителя, который тоже обеспечивает защиту электрических сетей от перегрева и перегрузок. В плавких предохранителях, однако, устанавливается одноразовая плавкая вставка,

Электромагнитный (мгновенный) расцепитель предназначен для защиты электросетей от коротких замыканий.

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 автоматического выключателя.

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

ВА-47-100

Выключатели производятся в однополюсном, полюс+нейтраль, двух-, трех- и четырехполюсном исполнениях.

Звоните (499) 290-30-16 (мнгк), (495) 973-16-54, 740-42-64, 973-65-17 Ждем. Скидки. Доставка.

Возможно использование выключателя для оперативного включения и выключения сети.

Предусмотрена возможность опломбирования, для предотвращения несанкционированного доступа к проводникам.

1. Корпус из термостойкой АВС -пластмассы не поддерживающей горение
2. Рукоятка управления
3. Индикатор положения контактов ”ВКЛ/ВЫКЛ”
4. Зажимы с насечкой для фиксации внешних проводников
5. Контакты повышенной износостойкости
6. Катушка электромагнитного расцепления
7. Дугогасительная камера
8. Посадочное место на 35мм DIN-рейку
9. Биметаллическая пластина

Принцип работы автоматических выключателей марки EKF

Главной частью автоматического выключателя является тепловой и электромагнитный расцепители.

Электромагнитный расцепитель – это катушка электромагнита, включенная последовательно в контролируемую цепь, а тепловой – биметаллическая пластина, изгибающаяся под действием токов перегрузки.

При включении в выключателе взводятся отключающие пружины, и создаются условия для автоматического отключения при возникновении аварийного режима.

При достижении током уставок срабатывания расцепители развивают усилие достаточного для приведения механизма свободного расцепления в неустойчивое состояние в месте защелки выключателя.

Усилие, необходимое для сбивания защелки зависит от материала и конструкции узла защелки элементов защелки, наличие и состояния смазки, коэффициента трения и т.д.

Этим объясняется разброс параметров срабатывания в зоне токов короткого замыкания (защитные характеристики В, С и D и для автоматических выключателей модульного исполнения Iсраб = I уст + 20%).

При аварийном отключения механизм свободного расцепления отсоединяет рукоятку управления от контактной системы для исключения выполнения повторного включения автоматического выключателя.

Для возврата автоматического выключателя в рабочее состояние необходимо перевести ручку взвода в крайнее нижнее положение.

При этом механизм свободного расцепления вернется в рабочее состояние, и автоматический выключатель будет готов к включению.

Основные преимущества автоматических выключателей марки EKF

Наличие пломбируемых панелей для защиты от несанкционированного доступа к проводникам.

Эффективный зажим с допуском ширины DIN-рейки, позволяющий без усилий установить автомат на любую DIN-рейку с отклонениями по ширине.

Автоматической доводки рукоятки управления (эффект подпружинивания).

Имеет профильные углубления, что способствует естественной вентиляции для обеспечения охлаждения.

Конструкция усилена дополнительным соединением, что предотвращает расхождение корпуса при затягивании клеммного зажима.

Наличие индикаторного окошка состояния.

Эксклюзивный дизайн, аналогов которого нет на российском рынке.

Гарантийные обязательства составляют 5 лет.

Срок эксплуатации автоматического выключателя составляет более 20 лет.

Выключатели автоматические серии ВА-63

Автоматические выключатели ВА-63 – это современное поколение отечественных коммутационных аппаратов высочайшего качества и надежности, предназначенных для оперативного управления участками электрических цепей, а также защиты от перегрузок и коротких замыканий.

В выключателях серии ВА-63 реализована комбинированная защита цепи: тепловая (биметаллическая пластина) и электромагнитная (электромагнит).

Дугогасительная камера выключателей состоит из 13 пластин, что увеличивает коммутационную износостойкость и дает высокие значения предельной коммутационной способности.

ВА-63 имеют одно-, двух-, трех-и четырехполюсное исполнения и выпускаются с характеристикой срабатывания типа С.

Для надежного присоединения проводников предусмотрены зажимы из анодированной стали с насечками.

По своим техническим характеристикам, времени срабатывания и отключающей способности, выключатели автоматические серии ВА-63 сопоставимы с выключателями самых известных мировых производителей низковольтного оборудования.

1. Корпус из термостойкой пластмассы
2. Рукоятка управления
3. Индикатор положения контактов “ВКЛ/ВЫКЛ”
4. Зажимы с насечкой для внешнего соединения
5. Контакты повышенной износостойкости
6. Катушка электромагнитного расщепителя
7. Дугогасительная камера
9. Регулировочный винт

Принцип работы автоматических выключателей ВА-63

Главной частью автоматического выключателя является тепловой и электромагнитный расцепители.
Электромагнитный расцепитель – это катушка электромагнита, включенная последовательно в контролируемую цепь, а тепловой – биметаллическая пластина, изгибающаяся под действием токов перегрузки.
При включении в выключателе взводятся отключающие пружины, и создаются условия для автоматического отключения при возникновении аварийного режима.

При достижении током уставок срабатывания расцепители развивают усилие достаточного для приведения механизма свободного расцепления в неустойчивое состояние в месте защелки выключателя.
Усилие, необходимое для сбивания защелки зависит от материала и конструкции узла защелки элементов защелки, наличие и состояния смазки, коэффициента трения и т.д.
Этим объясняется разброс параметров срабатывания в зоне токов короткого замыкания (защитные характеристики В, С и D и для автоматических выключателей модульного исполнения Iсраб = I уст + 20%).

При аварийном отключения механизм свободного расцепления отсоединяет рукоятку управления от контактной системы для исключения выполнения повторного включения автоматического выключателя.

Для возврата автоматического выключателя в рабочее состояние необходимо перевести ручку взвода в крайнее нижнее положение.
При этом механизм свободного расцепления вернется в рабочее состояние, и автоматический выключатель будет готов к включению.

Основные преимущества автоматических выключателей ВА-63

Контакты повышенной износостойкости.

Электрические автоматы. Виды и работа. Характеристики

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

Электрические автоматы

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

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

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

Виды и конструктивные особенности

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

Отключающая способность

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

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

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

Автомат защищает электропроводку от повреждения изоляции большим током.

Число полюсов

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

Особенности автоматов с одним полюсом

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

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

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

Свойства автоматов с двумя полюсами

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

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

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

Трехполюсные электрические автоматы

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

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

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

Использование четырехполюсного автомата

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

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

Время-токовая характеристика

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

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

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

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

Время-токовые характеристики определяют, через какое время сработает защита, и какие параметры силы тока при этом возникнут. Чем больше перегрузка тем быстрее сработает автомат.

Электрические автоматы с маркировкой «В»

Автоматические выключатели категории «В», способны отключаться за 5 — 20 с. При этом значение тока составляет от 3 до 5 номинальных значений тока ≅0.02 с. Такие автоматы используются для защиты бытовых устройств, а также всей электропроводки квартир и домов.

Свойства автоматов с маркировкой «С»

Электрические автоматы этой категории могут выключиться за время 1 — 10 с, при 5 — 10 кратной токовой нагрузке ≅0.02 с. Такие применяют во многих областях, наиболее популярны для домов, квартир и других помещений.

Значение маркировки «D» на автомате

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

Электродвигатели со значительной мощностью чаще всего подключают через электрические автоматы с характеристикой «D», т.к. пусковой ток высокий.

Номинальный ток

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

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

Принцип действия электрических автоматов

Обычный режим

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

Режим перегрузки

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

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

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

Режим короткого замыкания

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

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

Разрезаем автоматический выключатель пополам и смотрим, что внутри

Автоматический выключатель есть в каждом доме, но мало кто знает, как он выглядит изнутри. В этой статье мы всё расскажем и покажем.

На этом рисунке подписаны все детали, которые содержит в себе автоматический выключатель. Ниже разберем каждую поподробнее.

Верхняя и нижняя клемма. Предназначены для фиксации и удерживания провода или кабеля к контактам во время эксплуатации.

Неподвижный и подвижный контакт. Эти детали находятся в автоматическом выключателе, что непосредственно проводить электрический ток. Подвижный контакт двигается механически, если вы сами решили его выключить или включить, или автоматически, в случае необходимости защиты сети.

Механизм взвода, расцепления и рычаг управления. Эти две детали служат для работы системы управления выключателем. Когда происходит воздействие на рычаг управления специальная пружина взводится и моментально отключает автоматический выключатель.

Дугогасительная камера. Название детали говорит само за себя. Эта камера используется для гашения дуги. В случае разрыва нагрузки возникает дуга, при помощи камеры она растягивается и разрывается.

Электромагнитый расцепитель. Эта делать представляет собой катушку и якорь. В свою очередь якорь соединяется с подвижным контактом. В случае если возникает скачок напряжения, то есть резко увеличивается сила тока, этот якорь резко втягивается в катушку и тянет за собой подвижный контакт. Таким образом и выключается автоматический выключатель.

Тепловой расцепитель. Он защищает от перегрузки или перегрева. Когда возрастает нагруза, возрастает и температура. В этот момент пластина изгибается и воздействую на механизм расцепления, отключает автоматический выключатель.

Регулировочный винт. Предназначен для того, чтобы регулировать уровень изгиба биметаллической пластины. Он должен хорошо сгибаться, так как от этого зависит скорость срабатывания автомата.

Канал отвода газов. Из-за нагрева во время отключения происходит испарение различных газов. Для их выхода и предназначен специальный канал.

Ну и сам корпус. Корпус любого хорошего автоматического выключателя сделан из высококачественного пластика. На задней части предусмотрено крепления для установки автомата в электрическом щитке.

Ну вот, надеемся было полезно и интересно. Поставьте лайк, чтобы поддержать нас. Подписывайтесь на наш блог и не пропустите новые полезные статьи.