3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип работы воздушного автоматического выключателя

Принцип работы автоматического выключателя: конструкция, устройство, характеристики и варианты подключения (130 фото)

Автомат – один из видов электрических аппаратов защиты. Его главная задача – отключать и включать электрическую цепь. Благодаря этому, он предохраняет кабели, провода и электрические приборы от повреждений, которые могут возникнуть вследствие нештатного тока.

Если сказать кратко, автоматический выключатель выполняет две функции – коммутация и защита цепи. Давайте подробнее рассмотрим эти особенности.

Краткое содержимое статьи:

Разновидности автоматов

Конструктивно, данные устройства можно разделить на несколько видов, а точнее три. Различают воздушный автоматический выключатель, изделие в литом корпусе и модульный. Различные типы автоматических выключателей используются при разных условиях.

Первый вид распространен на промышленных объектах, где сила тока может достигать тысячу и более ампера. Литой корпус используется в различных диапазонах токов, а модульный знаком практически всем и применим в обычной квартире. Именно последние будем рассматривать детальнее.

Конструктивные особенности

Конструкция автоматических выключателей является сложной – здесь объединено несколько элементов. Для корпуса автомата используются диэлектрические материалы. Передняя панель маркируется в зависимости от технических характеристик. Там обязательно указывается брэнд производителя и номер. Первое, на что обращают внимание – номинальный ток и характеристика времени-тока.

Задняя часть оснащено креплением и защелками для специальной реи. Она используется в электрических щитках, и для монтажа достаточно защелкнуть фиксатор.

Разобрав пластиковый корпус, можно рассмотреть устройство изделия. Рукоятка используется для включения и выключения тока в цепи. Также, внутри есть биметаллическая пластина, которая играет роль теплового расцепителя. Когда через неё проходит ток высокого значения, пластинка гнется и защищаемая цепь отключается.

Благодаря соленоиду выполняются функции электромагнитного расцепителя. Конструктивно, он представляет собой катушку с сердечником, обмотанным проволокой.

Когда в защищаемой цепи возникает короткое замыкание, катушка наводит магнитные потоки. Они, в свою очередь, перемещают сердечник, который отключает устройство. В современных моделях, этот процесс происходит за доли секунд.

Принцип работы

Как мы упоминали раньше, во время возникновения перегрузки, по цепи проходит ток, превышающий значение номинального. Благодаря биметаллической пластинке, которая изгибается от температуры, срабатывает устройство расцепления. Таким образом, перегруженная сеть разомкнута.

Время срабатывания зависит от того, какой номинальной ток выключателя, и чем больше, тем быстрее произойдет выключение. После остывания, устройство может работать дальше, однако мы советуем, перед включением найти причину, по которой произошло повышение тока.

Когда возникает короткое замыкание, показатели электрического тока мгновенно растут. Это приводит к тому, что в соленоиде перемещается сердечник, который в свою очередь «включает» расцепитель.

Таким образом, происходит размыкание силовых контактов, и как следствие, защищаемая цепь выключается. Благодаря почти мгновенному действию, удается спасти изоляцию на проводах, электроприборы и сам автомат.

Воздушный выключатель: принцип работы, преимущества, недостатки

Защита и распределительные устройства

Этот тип выключателей — это такой автоматических выключателей, который работает на воздухе при атмосферном давлении. После разработки масляного выключателя автоматический автоматический выключатель среднего напряжения (ACB) полностью заменяется масляным выключателем в разных странах.

Принцип работы воздушного выключателя (ACB)

Принцип работы этого выключателя сильно отличается от принципа работы любого другого типа выключателей. Основная цель автоматического выключателя всех типов — предотвратить восстановление дуги после нулевого тока, создав ситуацию, когда контактный зазор будет выдерживать напряжение восстановления системы. Воздушный выключатель работает одинаково, но по-разному. Для прерывания дуги он создает напряжение дуги, превышающее напряжение питания. Дуговое напряжение определяется как минимальное напряжение, требуемое для поддержания дуги. Этот автоматический выключатель увеличивает напряжение дуги главным образом тремя различными способами:

1. Он может увеличить напряжение дуги за счет охлаждения дуговой плазмы. По мере уменьшения температуры дуговой плазмы подвижность частицы в дуговой плазме уменьшается, поэтому для поддержания дуги требуется более высокий градиент напряжения.

2. Он может увеличить напряжение дуги за счет удлинения дуги. По мере увеличения длины пути дуги сопротивление пути увеличивается и, следовательно, для поддержания того же дугового тока требуется дополнительное напряжение для прохождения по дуговому пути. Это означает, что напряжение дуги увеличивается.

3. Разделение дуги на ряд последовательных дуг также увеличивает напряжение дуги.

Первая цель обычно достигается за счет превода дугу в контакт с большей площадью из изоляционного материала. Каждый воздушный выключатель оснащен камерой, окружающей контакт. Эта камера называется «дуговым лотком». Дуга приводится в нее. Если внутренняя часть дугового желоба имеет соответствующую форму, и если дуга может соответствовать форме, стена дугового желоба поможет добиться охлаждения. Этот тип дугогасительных должен быть сделан из огнеупорного материала.

Вторая цель, которая удлиняет путь дуги достигается одновременно с первой целью. Если внутренние стенки дугового желоба сформированы таким образом, что дуга не только принудительно приближается к ней, но также приводится в змеевидный канал, проецируемый на стенку дугового желоба. Удлинение дуговой дорожки увеличивает сопротивление дуги.

Читать еще:  Выключатель для дрели с регулятором оборотов

Третья цель достигается за счет использования металла дуговой резки внутри дугогасительной камеры. Главный дуговый желоб разделяется на числа небольших отсеков с использованием металлических разделительных пластин. Эти металлические разделительные пластины на самом деле являются дуговыми разветвителями, и каждый из небольших отсеков ведет себя как отдельный мини-дуговый желоб. В этой системе начальная дуга разбивается на ряд последовательных дуг, каждый из которых будет иметь свой собственный мини-дуговый желоб.

1. Основные контакты

2. Запирающие контакты

3. Нарезка дуги в направлении стрелки

5. Токопроводящие клеммы

В воздушном резервуаре находится воздух под высоким давлением от 20 до 30 кг / см2. И этот воздух взят из системы сжатого воздуха. На резервуаре имеются три полые изоляционные колонны, установленные с клапанами у основания. На верхней части пустотелых изоляционных камер установлены две дугогасящие камеры. Токоподводящие части соединяют три камеры выгорания дуги друг с другом последовательно, а полюс — к соседнему оборудованию, так как между проводником и воздушным резервуаром существует очень высокое напряжение, весь узел камеры гашения дуги установлен на изоляторах. Поскольку в серии есть три столба с двойной дугой, у них шесть размыкателей на полюс. Каждая камера выгорания дуги состоит из одного двойного фиксированного контакта. Есть два движущихся контакта. Движущиеся контакты могут перемещаться в осевом направлении, чтобы открываться или закрываться.

Механизм работы управляет стержнями, когда он получает пневматический или электрический сигнал. Клапаны открываются так, чтобы посылать воздух высокого давления в полость изолятора. Воздух высокого давления быстро поступает в камеру с двойной дугой. Когда воздух поступает в камеру гашения экструзии, давление на движущиеся контакты становится больше, чем пружинное давление, и это приводит к открытию контактов.

Контакты перемещаются на короткое расстояние против давления пружины. В конце контактов перемещение части для выходящего воздуха закрывается движущимися контактами, и вся камера гашения дуги заполнена воздухом высокого давления, так как воздух не пропускается. Однако в течение периода дуги воздух выходит через отверстия и отводит ионизированный воздух. Закрывая клапан, он поворачивается так, чтобы закрыть соединение между полостью изолятора и резервуаром.

Клапан подает воздух из полого изолятора в атмосферу. В результате давление воздуха в камере затухания дуги снижается до атмосферного давления, а движущиеся контакты закрываются по неподвижным контактам благодаря пружинному давлению, открытие происходит быстро, потому что воздух занимает незначительное время для перемещения из резервуара к движущемуся контакту. Дуга гаснет в течение цикла. Таким образом, воздушный выключатель очень быстро разрушает ток. Закрытие также происходит быстро, потому что давление в камере погашения дуги сразу падает, а контакты закрываются в силу давления пружины.

Преимущества:

· Рост диэлектрической прочности настолько быстр, что конечный контактный зазор, необходимый для выгорания дуги,
очень мал, что уменьшает размер устройства.

· Риск пожара устраняется.

· Из-за меньшей энергии дуги, воздушные воздушные выключатели очень подходят для условий, требующих частых операций.

· Дугогасительные изделия полностью удаляются при взрыве, в то время как масло ухудшается при последовательных операциях; исключается замена обычного масла.

· Энергия, подаваемая для выгорания дуги, получается из воздуха высокого давления и не зависит от тока, который должен быть прерван.

· Время дуги очень мало из-за быстрого нарастания диэлектрической прочности между контактами. Поэтому энергия дуги является лишь малой величиной, что в масляных выключателях приводит к меньшему сжиганию контактов.

Недостатки:

· Для компрессорной установки, которая обеспечивает воздушный взрыв, требуется значительное техническое обслуживание.

· Воздушные выключатели очень чувствительны к изменениям скорости перенапряжения.

· Воздушные выключатели широко применяются в установках высокого напряжения. Большинство выключателей для напряжений свыше 110 кВ относятся к этому типу.

ВОЗДУШНЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Автоматический воздушный выключатель – это коммутационное устройство, предназначенное для защиты электрической сети при превышении значений тока сверх нормируемых величин.

Свое название он получил за счет того, что гашение электрической дуги в нем происходит непосредственно в воздухе без использования масляных и газовых сред.

Это хорошо всем известные автоматы, которые устанавливаются:

  • в квартирах;
  • частных домах;
  • офисах;
  • магазинах и пр.

Как правило, это модульные устройства с возможностью установки на ДИН рейку.

Что касается применения, то однополюсные включаются в разрыв фазы и предназначены для работы в однофазных сетях. Двухполюсные также устанавливаются в однофазных системах, но дополнительно разрывают еще и ноль, что повышает безопасность.

Читать еще:  Шкафы ксо с силовыми выключателями

Трехполюсные применяются в трехфазных сетях – по одному направлению на каждую фазу.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ВОЗДУШНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

В состав этого устройства входят:

  • электромагнитный и тепловой расцепителя;
  • силовая контактная группа;
  • воздушная дугогасительная камера;
  • ручной привод для включение — отключения автомата.

Назначение теплового расцепителя – разрыв электрической цепи при превышении номинального значения тока, не вызванного коротким замыканием электропроводки.

Конструктивно этот тип расцепителя представляет собой биметаллическую пластину (жестко соединенные между собой полосы из материалов, имеющих различные коэффициенты теплового расширения).

При прохождении через тепловой расцепитель тока, превышающего номинальный происходит нагрев пластин, их изгиб, за счет которого привод выключателя размыкает его контакты. Поскольку на нагрев требуется определенное время, расцепление происходит на сразу, то есть имеет место инерционность срабатывания.

Для защиты от токов короткого замыкания предназначен электромагнитный расцепитель. При превышении тока в несколько раз (конкретное значение зависит от типа выключателя) происходит практически мгновенное (доли секунды) размыкание силовой группы контактов.

Конструкция представляет собой катушку с электромагнитным приводом. При достижении током значения срабатывания напряженность магнитного поля увеличивается и привод размыкает контакты.

При размыкании электрических контактов возникает дуговой разряд, который тем мощнее, чем больше коммутируемый выключателем ток. За счет высокой температуры электрическая дуга может послужить причиной возгорания как самого автомата, так и конструкций и материалов, находящихся с ним в контакте или непосредственной близости.

Для предотвращения этого автоматические выключатели имеют дугогасительную камеру – отсек, в котором дуга рассекается специальными устройствами и затухает. В воздушных автоматах, как уже говорилось, этот процесс происходит в воздухе. Это дешевое решение и, для относительно невысоких токовых нагрузок, достаточно надежное.

Ручной привод используется для включения выключателя после срабатывания, а также для принудительного разрыва цепи. Но пользоваться им как обычным электрическим выключателем не рекомендуется, все- таки назначение у него другое.

ТИПЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ ВОЗДУШНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

На выбор воздушного автоматического выключателя, в первую очередь, влияют его время- токовые характеристики. Название достаточно говорящее и означает зависимость времени срабатывания от величины превышения номинального (рабочего) тока, который указывается в паспорте и на корпусе устройства.

Выключатели различных типов на одно и то же значение номинального тока, например, 10А будут вести себя по- разному.

Ниже будут рассмотрены три типа (характеристики) автоматов. На деле их больше, но самыми распространенными являются B, C, D.

При дальнейшем изложении будут использоваться следующие обозначения:

  • In – номинальный ток автоматического выключателя;
  • n*In – кратность тока, т.е. во сколько раз он превышает номинальный.

Учитываемыми при выборе характеристиками являются:

Ток условного не расцепления.

При 1,13*In выключатель не отключится в течение 1 часа (для приборов с In 63А). При меньшем значении автомат отключаться не должен.

Ток условного расцепления.

Для значения 1,45*In автомат отключится не более чем за 1 час для In 63А.

Если ток через выключатель будет равен 2,55*In, то отключение произойдет за время не менее 1 секунды для горячего и не более 60 секунд для холодного состояния. Это для In 2 длительно выдерживает ток 10А. Резонным кажется защитить его автоматом с соответствующим током (10А). Но с учетом вышесказанного, при превышении тока в 1,45 раза (14.5 А) автомат может не отключаться в течение часа, а это чревато перегревом и возможным замыканием или воспламенением проводки.

Вывод очевиден или автомат брать меньшего номинала, или провод большего сечения. Здесь надо смотреть по реальной нагрузке.

© 2012-2021 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Воздушные автоматические выключатели — современная защита и высокая надежность

Сегодня, пожалуй, уже невозможно представить себе нашу жизнь без электроприборов. Чаще всего мы имеем дело с бытовыми приборами, которые подключены к сетям с уровнем номинального напряжения 0,4 кВ. К работе с более высоким напряжением допускается только квалифицированный персонал.

Главную роль в распределении электроэнергии 0,4 кВ играют силовые автоматические воздушные выключатели. Силовые автоматические воздушные выключатели стоят наверху иерархии низковольтной сети. Именно от их качества и надежности работы зависит бесперебойность снабжения конечного потребителя, а также долговечность питающих силовых низковольтных линий. Они применяются в качестве вводных и секционных аппаратов.

Действительно, задачи, которые на них возлагаются очень ответственны. В нормальном режиме воздушные автоматические выключатели должны проводить рабочие токи в несколько тысяч ампер, а в аварийном — отключать токи к.з., достигающие нескольких десятков тысяч ампер!

Решить эти непростые задачи могут только аппараты, которые изготовлены из материалов высшего качества. Чистая электротехническая медь обеспечивает максимальную токопроводность, экономичность и долговечную эксплуатацию. Однако не только высокое качество материалов обеспечивает должную надежность в работе. Более сложную задачу решают инженеры-конструкторы, выбирая материалы контактов. Изменяя пропорции серебра, никеля, графита и других материалов, они добиваются максимальных показателей износостойкости, ПКС, уменьшают нагрев и свариваемость контактов.

Читать еще:  Выключатель подачи топлива сборочный чертеж компас

В современном воздушном автоматическом выключателе не менее важную роль играет основной орган управления и защиты — микропроцессорный расцепитель.

С его помощью осуществляется точная настройка уставок времени и токов различных видов защит, регистрация и учет всех происходящих событий. В режиме реального времени на ЖК-дисплее персоналу доступны величины рабочих токов, уставки защиты, информация об авариях, коммутациях и т.д.
Микропроцессорный расцепитель сравнивает значения рабочих токов по каждой фазе и при превышении одним из них установленного потребителем значения подает сигнал для отключения воздушного автоматического выключателя.
Еще одним важным преимуществом является возможность дистанционного отключения, что позволяет экономить время оперативного персонала при переключениях в электрических схемах. Также протокол Modbus RTU позволяет передавать в диспетчерский пункт информацию, как о текущих параметрах цепи, так и о настройках воздушного выключателя, а самое главное — информацию о срабатывании выключателя (токи к.з., время аварии, причина срабатывания выключателя)
Стоит отметить, что в микропроцессорном расцепителе защита от однофазного замыкания на землю и индикация этого вида аварии является большим преимуществом. Этот вид защиты имеет большое значение, так как однофазное к.з. на землю является самым вероятным повреждением электрической сети (65%). Индикация этого вида повреждения позволяет персоналу в кратчайшие сроки разобраться в причине аварии и приступить к восстановительным работам. При выборе расцепителя следует отдавать предпочтением тем моделям, где реализована эта функция.
Силовой воздушный автоматический выключатель — это надежное и современное решения для главного распределительного щита, ВРУ, а также щита питания потребителя большой мощности.

Что такое воздушный автоматический выключатель

Воздушный автоматический выключатель принято использовать как коммутационное устройство, которое защищает высоковольтные линии и электрическое оборудование.

Его название говорит само за себя, так как он использует воздушный зазор, возникающий между силовыми контактами. Чтобы понять, как он работает, стоит подробнее рассмотреть данный аппарат.

Как устроен автоматический воздушный выключатель

Когда отключается нагрузка мощных электрических приборов, расходящиеся контакты образовывают своеобразную дугу. Ее сила может быть равна номинальному току. Такая дуга, появляется в результате повышения температуры и образования плазмы и может плавить контакты коммутационного устройства, а также вызывать КЗ. Стоит ли говорить, что это обычно приводит к выводу из строя дорогостоящей техники. Для защиты от действий данной дуги была разработана дугогасительная камера, которая установлена в автоматический воздушный выключатель. Его конструкцию вы можете найти на одном из изображений, представленных в сети.

Чтобы не допускать ошибок в использовании воздушного выключателя, следует внимательно изучить его конструкцию.

Принцип действия

Как уже было сказано выше, после разрыва контактов, происходит образование дуги, которая растет и достигает дугогасительной решетки. После этого она растягивается, а воздух, который находится в камере, выходит через решетки под воздействием повышенной температуры. Благодаря этому, с воздухом утекают продукты, возникшие под воздействием плазмы, что снижает активность дуги до нуля.

Понимание всех процессов, которые протекают внутри коммутаторов, позволило производителям разработать способы устранения возможных перегревов, заключив механизмы в компактный корпус и сделав аппарат достаточно легким. Такое устройство способно мгновенно отключать ток, измеряемый сотнями ампер.

На первый взгляд, принцип действия этого устройства достаточно прост, но этим производители добились максимальной эффективности в его работе.

Для чего предназначен и где применяется

Данный тип автоматов может быть использован как на промышленных предприятиях, так и в частных квартирах. Это возможно благодаря разнообразию их габаритов и различному весу устройств. Они могут быть не только минимальных размеров (квартирные автоматы), но и достаточно больших (выкатного типа), которые оснащены контроллером параметров.

Используют их для защиты электрических приборов и высоковольтных линий передач от повышенного потребления тока и короткого замыкания. Это достигается путем определения количества тока, который протекает через автомат.

Конструкция автоматических воздушных выключателей достаточно проста, что делает их очень популярными и востребованными на рынке коммутационных устройств.

Среди его преимуществ можно назвать мгновенное отключение сети, оснащение внутренними механизмами защиты и повышенную устойчивость к перепадам температуры, которая возникает из-за амплитуды мощности тока.

Полезное видео

Дополнительную информацию о работе с воздушными выключателями вы можете почерпнуть из видео ниже:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector