Видове и принцип на действие на електрическите машини. Верижни прекъсвачи

Тема: на какви видове електрически машини се разделят, техните видове и класификация.

Прекъсвачът е електрическо устройство, чиято основна цел е да превключи работното си състояние, когато възникне определена ситуация. Електрическите автомати комбинират две устройства, това е конвенционален превключвател и магнитно (или термично) освобождаване, чиято задача е своевременно да прекъсне електрическата верига в случай, че праговата стойност на тока бъде надвишена. Прекъсвачите, както всички електрически устройства, също имат различни разновидности, което ги разделя на определени видове. Нека се запознаем с основните класификации на прекъсвачите.

1 „Класификация на машините по брой полюси:

А) еднополюсни машини

б) еднополюсни машини с неутр

в) биполярни машини

г) триполюсни машини

д) триполюсни прекъсвачи с нула

д) четириполюсни машини

2» Класификация на автоматите според вида на изпусканията.

Конструкцията на различни видове прекъсвачи обикновено включва 2 основни типа освобождаващи устройства (отварящи устройства) - електромагнитни и термични. Магнитните се използват за електрическа защита срещу късо съединение, а термичните прекъсвачи са предназначени основно за защита на електрически вериги при определен ток на претоварване.

3 „Класификация на автоматите по ток на изключване: B, C, D, (A, K, Z)

GOST R 50345-99, според моментния ток на изключване, автоматите са разделени на следните типове:

A) тип "B" - над 3 In до 5 In включително (In е номиналният ток)

б) тип "С" - над 5 In до 10 In включително

В) тип "D" - над 10 In до 20 In включително

Производителите на машини в Европа имат малко по-различна класификация. Например, те имат допълнителен тип "A" (над 2 In до 3 In). Някои производители на прекъсвачи също имат допълнителни криви на изключване (ABB има прекъсвачи с K и Z криви).

4 „Класификация на автоматите според вида на тока във веригата:константа, променлива и двете.

Номиналните електрически токове за главните вериги на освобождаването се избират от: 6.3; десет; шестнадесет; 20; 25; 32; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300 A. Произвеждат се и автомати за номиналните токове на главните електрически вериги на автоматичните машини: 1500; 3000; 3200 А.

5 „Класификация по наличието на текущо ограничение:

а) ограничаване на тока

б) неограничаващи

6 „Класификация на машините по видове изпускания:

А) с освобождаване на свръхток

б) с независимо освобождаване

в) с минимално или нулево освобождаване на напрежението

7 „Класификация на машините според характеристиката на закъснението:

А) без забавяне във времето

б) със закъснение, независимо от тока

в) със закъснение, обратно зависимо от тока

г) с комбинация от тези характеристики

8" Класификация по наличието на безплатни контакти:с контакти и без контакти.

9 „Класификация на машините според метода на свързване на външни проводници:

А) със задна връзка

б) с предно свързване

в) с комбинирана връзка

г) с универсална връзка (предна и задна).

10" Класификация по тип задвижване:с ръчно, с мотор и с пружина.

P.S. Всичко има своите разновидности. В крайна сметка, ако имаше само едно нещо в единствения му екземпляр, то би било поне просто скучно и твърде ограничено! Разнообразието е добро, защото можете да изберете точно това, което най-добре отговаря на вашите нужди.

От самото начало на появата на електричеството инженерите започнаха да мислят за безопасността на електрическите мрежи и устройства от токови претоварвания. В резултат на това са проектирани много различни устройства, които се отличават с надеждна и висококачествена защита. Едно от най-новите разработки станаха електрическите машини.

Това устройство се нарича автоматично поради факта, че е оборудвано с функция за изключване на захранването в автоматичен режим, в случай на късо съединение, претоварване. Конвенционалните предпазители след работа трябва да се сменят с нови, а машините могат да се включат отново след отстраняване на причините за аварията.

Такова защитно устройство е необходимо във всяка схема на електрическата мрежа. Прекъсвачът ще предпази сградата или помещенията от различни аварийни ситуации:

• Пожари.
• Токов удар на човек.
• Електрически неизправности.

Видове и конструктивни характеристики

Необходимо е да се знае информация за съществуващите типове прекъсвачи, за да се избере правилното устройство в момента на покупката. Има класификация на електрическите машини според няколко параметъра.

Капацитет на прекъсване

Това свойство определя тока на късо съединение, при който машината ще отвори веригата, като по този начин ще изключи мрежата и устройствата, които са били свързани към мрежата. Според това свойство автоматите се делят на:

• Автоматични машини за 4500 ампера се използват за предотвратяване на неизправности в електропроводите на стари жилищни сгради.
• При 6000 ампера те се използват за предотвратяване на аварии при къси съединения в мрежата на къщи в нови сгради.
• При 10 000 ампера те се използват в индустрията за защита на електрически инсталации. Ток с такава величина може да се образува в непосредствена близост до подстанцията.

Работата на прекъсвача възниква при къси съединения, придружени от възникване на определено количество ток.

Машината предпазва окабеляването от повреда на изолацията от висок ток.

Брой полюси

Това свойство ни казва за най-големия брой проводници, които могат да бъдат свързани към машината за осигуряване на защита. В случай на авария напрежението на тези полюси се изключва.

Характеристики на машини с един полюс

Такива електрически машини са най-простите по дизайн и служат за защита на отделни участъци от мрежата. Към такъв прекъсвач могат да бъдат свързани два проводника: вход и изход.

Задачата на такива устройства е да предпазват електрическото окабеляване от претоварвания и къси съединения на проводниците. Неутралният проводник е свързан към неутралната шина, заобикаляйки машината. Заземяването е свързано отделно.

Електрическите машини с един полюс не са въвеждащи, тъй като при изключване фазата се прекъсва, а нулевият проводник все още остава свързан към захранването. Не осигурява 100% защита.

Свойства на автомати с два полюса

В случаите, когато авария изисква пълно изключване от електрическата мрежа, се използват прекъсвачи с два полюса. Използват се като вход. В спешни случаи или в случай на късо съединение всички електрически кабели се изключват едновременно. Това прави възможно извършването на ремонтни и поддържащи работи, както и работа по свързване на оборудване, тъй като е гарантирана пълна безопасност.

Биполярните електрически машини се използват, когато е необходимо да има отделен ключ за устройство, захранвано от 220 волтова мрежа.

Автоматична машина с два полюса е свързана към устройството с помощта на четири проводника. От тях две идват от захранването, а другите две излизат от него.

Триполюсни електрически машини

В електрическа мрежа с три фази се използват 3-полюсни машини. Заземяването остава незащитено, а фазовите проводници са свързани към полюсите.

Триполюсната машина служи като входно устройство за всеки консуматор на трифазен товар. Най-често тази версия на машината се използва в промишлени условия за захранване с електричество на електрически двигатели.

Към машината могат да се свържат 6 проводника, три от които са фазите на електрическата мрежа, а останалите три идват от машината и са защитени.

Използване на четириполюсна машина

За осигуряване на защита на трифазна мрежа с четирипроводна система от проводници (например електрически двигател, свързан по схемата „звезда“), се използва 4-полюсен прекъсвач. Той играе ролята на въвеждащо устройство на четирипроводна мрежа.

Към устройството е възможно да се свържат осем проводника. От една страна - три фази и нула, от друга страна - изходът на три фази с нула.

Времетокова характеристика

Когато устройствата, които консумират електричество, и електрическата мрежа работят нормално, възниква нормален ток. Това явление се отнася и за електрическата машина. Но в случай на увеличаване на тока по различни причини над номиналната стойност, автоматичното освобождаване се изключва и веригата се прекъсва.

Параметърът на тази операция се нарича времево-токова характеристика на електрическата машина. Това е зависимостта на времето на работа на машината и съотношението между реалната сила на тока, преминаващ през машината, и номиналната стойност на тока.

Значението на тази характеристика се крие във факта, че се осигурява най-малък брой фалшиви положителни резултати, от една страна, и се осъществява текуща защита, от друга.

В енергийната индустрия има ситуации, когато краткосрочното увеличаване на тока не е свързано с авария и защитата не трябва да работи. Случва се и с електрически машини.

Характеристиките на времевия ток определят колко дълго ще работи защитата и какви параметри на силата на тока ще се появят. Колкото по-голямо е претоварването, толкова по-бързо ще работи машината.

Електрически машини, обозначени с "B"

Автоматичните превключватели от категория "В" могат да се изключат за 5 - 20 s. В този случай текущата стойност е от 3 до 5 номинални стойности на тока ≅0,02 s. Такива машини се използват за защита на домакински уреди, както и на всички електрически кабели в апартаменти и къщи.

Свойства на машините, обозначени с "C"

Електрическите машини от тази категория могат да се изключат за 1 - 10 s, при 5 - 10 пъти текущото натоварване ≅0,02 s. Те се използват в много области, най-популярни за къщи, апартаменти и други помещения.

Значението на маркировката "D" на машината

С този клас автоматите се използват в индустрията и се изработват под формата на 3-полюсни и 4-полюсни версии. Използват се за защита на мощни електродвигатели и различни трифазни устройства. Времето им на работа е до 10 секунди, докато работният ток може да надвиши номиналната стойност 14 пъти. Това дава възможност да се използва с необходимия ефект за защита на различни вериги.

Електродвигателите със значителна мощност най-често се свързват чрез електрически машини с характеристика "D", т.к. стартовият ток е висок.

Номинален ток

Има 12 версии на автоматични машини, които се различават по характеристиките на номиналния работен ток от 1 до 63 ампера. Този параметър определя скоростта, с която машината се изключва при достигане на ограничението на тока.

Машината за това свойство се избира, като се вземе предвид напречното сечение на проводниците на проводниците, допустимия ток.

Принципът на действие на електрическите машини

нормален режим

По време на нормална работа на машината лостът за управление е наведен, ток протича през захранващия проводник на горния извод. След това токът отива към фиксирания контакт, през него към подвижния контакт и през гъвкавия проводник към соленоидната намотка. След него токът преминава през проводника към биметалната пластина за освобождаване. От него токът преминава към долния терминал и по-нататък към товара.

Режим на претоварване

Този режим се появява при превишаване на номиналния ток на машината. Биметалната плоча се нагрява от голям ток, огъва се и отваря веригата. Действието на плочата изисква време, което зависи от стойността на преминаващия ток.

Прекъсвачът е аналогово устройство. Има определени трудности при настройката му. Токът на изключване на освобождаването се регулира фабрично със специален регулиращ винт. След като плочата се охлади, машината може да работи отново. Температурата на биметалната лента зависи от околната среда.

Освобождаването не действа незабавно, позволявайки на тока да се върне към номиналната си стойност. Ако токът не намалее, освобождаването задейства. Претоварването може да възникне поради мощни устройства на линията или свързване на няколко устройства наведнъж.

Режим на късо съединение

В този режим токът се увеличава много бързо. Магнитното поле в соленоидната намотка движи ядрото, което активира освобождаването и изключва контактите на захранването, като по този начин премахва аварийното натоварване на веригата и предпазва мрежата от възможен пожар и разрушаване.

Електромагнитното освобождаване работи мигновено, което е различно от термичното освобождаване. Когато контактите на работната верига се отворят, се появява електрическа дъга, чийто размер зависи от тока във веригата. Това причинява разрушаване на контактите. За да се предотврати този негативен ефект, се прави дъгов улей, който се състои от успоредни плочи. В него дъгата избледнява и изчезва. Получените газове се изпускат в специален отвор.

Развитието на инструменти за сигурност на електрическата мрежа стана актуално от самото им създаване. Различни претоварвания доведоха не само до повреда на кабела, но и до пожари.

Към днешна дата най-популярните устройства от този тип са прекъсвачи.

Те помагат за предотвратяване на събития като пожари, повреда на електрическите кабели. Тъй като те са автоматични, операцията се извършва без човешка намеса. Изборът на правилния превключвател ще ви помогне да защитите стаята от злополуки.

Дизайн и принцип на действие

Разбирането на механизма за автоматично изключване на прекъсвача ще ви помогне да изберете правилния модел. Конструктивно машината включва следните ключови елементи:

• терминали;
• превключвател;
• електромагнитно освобождаване;
• биметална плоча.

В зависимост от вида на претоварването се задейства един от двата механизма.

Когато възникне претоварване на веригата с ток, който надвишава номиналната стойност няколко пъти, биметалната плоча се задейства. Загрява се в рамките на няколко секунди, което води до термичното му разширение. При достигане на определен размер се извършва значителното му огъване и веригата се отваря. Настройката на параметрите на плочата се извършва от производителя. За превключватели, използвани в ежедневието, времето за работа отнема 5–20 s. Обикновено те са маркирани с буквите: B, C, D.

Режимът на късо съединение (късо съединение) се характеризира с лавинообразно увеличение на тока, което надвишава не само номиналната стойност, но и максимално допустимите натоварвания. Не остава време за загряване на плочата по време на скока, в противен случай окабеляването може да се стопи. В такава ситуация се задейства електромагнитно освобождаване. Магнитното поле задвижва ядрото, което отваря веригата. Незабавната работа ви позволява да защитите помещенията от последиците от късо съединение.

Класификация

Електрическите машини се различават по следните основни характеристики:

• брой полюси;
• времева характеристика на тока;
• работен ток;
• счупваща способност.

Брой полюси

Тази характеристика съответства на броя на кабелните линии, които могат да бъдат директно свързани към машината. Всички изходни проводници ще бъдат изключени едновременно, когато машината се задейства.

Еднополюсна машина. Това е най-простият тип устройство за защита на веригата. Към него са свързани само 2 проводника: единият отива към товара, вторият е захранването. Монтира се на стандартна 18 мм din шина. Захранващият проводник се подава отгоре, а товарът - към долния терминал. Може да работи в еднофазни, двуфазни или трифазни електропроводи. В допълнение към захранващите и товарните проводници, той има неутрален и заземителен, които са свързани към съответните шини. Такива машини не са инсталирани на входа, тъй като веригата ще се отвори само по фазовата линия. Нулевото окабеляване остава затворено и в случай на повреда върху него може да остане потенциал.

Двуполюсна машина, нейната разлика от еднополюсната. Този тип прекъсвачи ви позволяват напълно да деактивирате електрическото окабеляване на помещението. Позволява ви да синхронизирате момента на изключване на две от изходните му линии. Последното води до по-високо ниво на безопасност при електрическа работа. Може да се използва като отделен превключвател за уреди като бойлер или пералня. Връзката се осъществява с помощта на 4 кабела: двойка на входа и изхода.

Един прост въпрос е логичен: възможно ли е да се свържат две еднополюсни машини вместо една двуполюсна? Разбира се, че не. В крайна сметка, когато изключването се задейства автоматично, всички изходни линии се изключват в двутерминалната мрежа. За двойка независими автомати може да не се получи претоварване на една от линиите и изключването ще бъде частично. В обикновените апартаменти можете да свържете фазова и неутрална линия към тази машина. При отваряне ще настъпи пълно изключване на цялата група устройства, които се захранват от него.

Три и четириполюсни машини. Всички три или четири фазни проводника са свързани към полюсите на съответния прекъсвач. Използват се при свързване със звезда, когато фазовите проводници са защитени от претоварване, а средният проводник остава включен през цялото време или чрез триъгълник, когато няма среден централен кабел, а фазовите проводници са защитени.

Ако възникне претоварване на една от линиите, незабавно спиране на всички останали. Към тези машини са свързани 6 (трифазна машина) или 8 проводника. 3-4 на изхода и същия брой линии на изхода. Монтират се на din шини с дължина съответно 54 (трифазна машина) и 72 мм. Използват се най-често в промишлени инсталации, при свързване на мощни електродвигатели.

Параметър за времеви ток

Моделите на консумация на енергия на различните устройства варират, дори ако стойностите на мощността са еднакви. Неравномерна динамика на потреблението при правилна работа, скок в натоварването по време на включване - всички тези явления водят до значителни промени в такъв параметър като текущата консумация. Разсейването на мощността може да доведе до фалшиво изключване на прекъсвача.

За да се изключат подобни ситуации, се въвеждат динамични параметри на работа, наречени времево-токови характеристики на прекъсвачите. Автоматите според този параметър са разделени на няколко вида. Всяка група има свое собствено време за реакция. Предният панел на превключвателя е маркиран със съответната буква от списъка: A, B, C, D, K, Z.

Номинален ток

Разликите на автоматите в зависимост от номиналните стойности на тока са разделени на няколко групи (12 нива на ток). То е пряко свързано с времето за реакция при превишаване на консумацията на енергия. Работната стойност може да се определи чисто теоретично, като се сумират сумите на токовете, консумирани от всяко от устройствата поотделно. В този случай трябва да се вземе малък марж. Също така, не забравяйте за възможностите на електрическото окабеляване.

Машините са предназначени основно за предотвратяване на повреда. В зависимост от метала на проводниците и тяхното напречно сечение се изчислява максималното натоварване. Номиналните стойности на прекъсвачите за ток позволяват такова разделяне.

Капацитет на прекъсване

Този параметър зависи от максималния ток в случай на късо съединение, при условие че машината извърши изключване на мрежата. Според големината на тока на късо съединение всички автомати се разделят на три групи.

• Първият включва устройствас номинална стойност 4,5 kA. Използват се в частни къщи, предназначени за обитаване на хора. Ограничението на тока е приблизително 5 kA. Това се дължи на факта, че съпротивлението на системата от проводими кабели, водещи към къщата от подстанцията, е 0,05 ома.
• Втората група иманоминално 6 kA. Това ниво вече се използва в жилищни сгради и обществени места. Ограничението на тока може да достигне 5,5 kA (съпротивление на проводниците 0,04 Ohm). В този случай се използват модели от типове: B, C, D.
• В промишлени предприятияноминалната стойност е 10 kA. Граничната стойност на тока, която може да възникне във веригата близо до подстанцията, има същата стойност.

Как да изберем правилната машина

Доскоро порцелановите предпазители с топими елементи бяха широко използвани. Те бяха добре пригодени за същия тип натоварване на съветските апартаменти. Сега броят на домакинските уреди стана много по-голям, в резултат на което се увеличи вероятността от пожар със стари предпазители. За да се предотврати това, е необходимо внимателно да се подходи към избора на машина с правилните характеристики. Излишните резерви на мощност трябва да се избягват. Окончателният избор се прави след няколко прости стъпки.

Определяне на броя на полюсите

При определяне на този параметър на превключване трябва да се следва едно просто правило. Ако планирате да осигурите участъци от веригата с устройства с ниска консумация на енергия (например осветителни устройства), тогава е по-добре да оставите избора си на еднополюсна машина (обикновено клас B или C). Ако планирате да свържете сложно домакинско устройство със значителна консумация на енергия (пералня, хладилник), тогава трябва да инсталирате двуполюсна машина (клас C, D). Ако се оборудва малък производствен цех или гараж с многофазни задвижващи системи, тогава си струва да изберете триполюсен вариант (клас D).

Изчисляване на консумацията на енергия

Като правило, до момента, в който се планира да свържете машината, окабеляването към стаята вече е свързано. Въз основа на напречното сечение на ядрата и вида на метала (мед или алуминий) можете да определите максималната мощност. Например, за медно ядро ​​от 2,5 mm 2, тази стойност е 4–4,5 kW. Но окабеляването често се обобщава с голям марж. Да, и изчислението трябва да се извърши преди началото на всички монтажни работи.

В този случай ще ви е необходима стойност за това каква обща мощност ще се използва от всички устройства. Винаги е възможно да ги включите едновременно. Така че в обикновена кухня често се използват следните уреди:

• хладилник- 500 W;
• Електрическа кана- 1700 W;
• микровълнова печка– 1800 W

Общото натоварване е 4 kW и за него е достатъчна машина от 25 А. Но винаги има консуматори, които се включват спорадично и могат да създадат фактори, които допринасят за работата на прекъсвача. Такива устройства могат да бъдат комбайн или миксер. Следователно, трябва да вземете машината с марж от 500-1200 вата.

Изчисляване на номинален ток

Тъй като мощността в еднофазните мрежи е равна на произведението на напрежението и тока, е лесно да се определи тока като частно от мощността и напрежението. За горния пример тази стойност е лесна за изчисляване, като се знае, че мрежовото напрежение е 220 V. Консумацията на ток е 18,8 A. С марж от 500-1200 V тя ще бъде 20,4-23,6 A.

За да не спре работата дори при такива краткотрайни излишни натоварвания, номиналният ток за машината може да се приеме, равен на 25 A. Приблизително същата стойност съответства на номиналната стойност, базирана на меден кабел с напречно сечение от 2,5 mm 2, което е достатъчно с марж за такива натоварвания. Машина с номинален ток от 25 A ще работи, преди да започне да се нагрява.

Определяне на текущото характерно време

Този параметър се определя от специална таблица, която изброява стартовите токове и времето на тяхното протичане. Например за домакински хладилник съотношението на началния ток е 5. При мощност от 500 W работният ток е 2,2 A. Началният ток ще бъде 2,2 * 7 \u003d 15,4 A. Данните за честотата също се вземат от специална маса.

Таблица № 1. Пускови токове и продължителност на импулса за домакински уреди

За избраното устройство тази характеристика не надвишава 3 s. Изборът става очевиден: за такъв консуматор е необходимо да се вземе прекъсвач тип B. Допустимо е да се направи избор на машината според мощността на натоварване. Можете да пропуснете последната стъпка, като изберете превключвател от клас B. За битови нужди най-често са достатъчни характеристиките на електрическите ключове от клас B и C.

Какво е прекъсвач?

Прекъсвач(автоматично) е превключващо устройство, предназначено за защита на електрическата мрежа от свръхтокове, т.е. срещу късо съединение и претоварване.

Определението за "превключване" означава, че това устройство може да включва и изключва електрически вериги, с други думи, да ги превключва.

Прекъсвачите се предлагат с електромагнитно освобождаване, което предпазва електрическата верига от къси съединения и комбинирано освобождаване - когато в допълнение към електромагнитното освобождаване се използва термично освобождаване, което предпазва веригата от претоварване.

Забележка:В съответствие с изискванията на PUE битовите електрически мрежи трябва да бъдат защитени както от късо съединение, така и от претоварване, следователно, за да се защитят домашните електрически кабели, трябва да се използват машини с комбинирано освобождаване.

Автоматичните прекъсвачи са разделени на еднополюсни (използвани в еднофазни мрежи), двуполюсни (използвани в еднофазни и двуфазни мрежи) и триполюсни (използвани в трифазни мрежи), има и четири- полюсни прекъсвачи (могат да се използват в трифазни мрежи със заземителна система TN-S).

1. Устройството и принципът на работа на прекъсвача.

Фигурата по-долу показва устройство за прекъсване на веригатас комбинирано освобождаване, т.е. имащи както електромагнитно, така и термично освобождаване.

1.2 - съответно долните и горните винтови клеми за свързване на проводника

3 - движещ се контакт; 4 - дъгов улей; 5 - гъвкав проводник (използван за свързване на подвижните части на прекъсвача); 6 - намотка за електромагнитно освобождаване; 7 - сърцевината на електромагнитното освобождаване; 8 - термично освобождаване (биметална плоча); 9 - механизъм за освобождаване; 10 - дръжка за управление; 11 - ключалка (за монтиране на машината върху DIN шина).

Сините стрелки на фигурата показват посоката на протичане на тока през прекъсвача.

Основните елементи на прекъсвача са електромагнитни и термични освобождаващи устройства:

Електромагнитно освобождаванеосигурява защита на електрическата верига срещу токове на късо съединение. Това е намотка (6) със сърцевина (7), разположена в центъра, която е монтирана на специална пружина, като токът при нормална работа, преминаващ през намотката съгласно закона за електромагнитната индукция, създава електромагнитно поле, което привлича сърцевината вътре в намотката обаче силите на това електромагнитно поле не са достатъчни, за да преодолеят съпротивлението на пружината, върху която е монтирана сърцевината.

В случай на късо съединение токът в електрическата верига моментално се увеличава до стойност няколко пъти по-висока от номиналния ток на прекъсвача, този ток на късо съединение, преминаващ през бобината на електромагнитното освобождаване, увеличава електромагнитното поле, действащо върху ядро до такава стойност, че силата на издърпване е достатъчна, за да преодолее съпротивителните пружини, движейки се вътре в намотката, сърцевината отваря подвижния контакт на прекъсвача, обезвреждайки веригата:

В случай на късо съединение (т.е. с моментално увеличаване на тока с няколко пъти), електромагнитното освобождаване изключва електрическата верига за част от секундата.

Термично освобождаванеосигурява защита на електрическата верига срещу токове на претоварване. Претоварване може да възникне, когато електрическо оборудване е свързано към мрежата с обща мощност, надвишаваща допустимото натоварване на тази мрежа, което от своя страна може да доведе до прегряване на проводниците, разрушаване на изолацията на електрическото окабеляване и неговата повреда.

Термичното освобождаване е биметална пластина (8). Биметална плоча - тази плоча е запоена от две плочи от различни метали (метал "А" и метал "В" на фигурата по-долу) с различни коефициенти на разширение при нагряване.

Когато ток, надвишаващ номиналния ток на прекъсвача, преминава през биметалната плоча, плочата започва да се нагрява, докато металът "B" има по-висок коефициент на разширение при нагряване, т.е. при нагряване се разширява по-бързо от метал "А", което води до изкривяване на биметалната плоча, огъването й действа върху освобождаващия механизъм (9), който отваря подвижния контакт (3).

Времето за реакция на термичното освобождаване зависи от големината на излишния ток на захранващата мрежа на номиналния ток на машината, колкото по-голям е този излишък, толкова по-бързо ще работи освобождаването.

По правило термичното освобождаване се изключва при токове 1,13-1,45 пъти по-големи от номиналния ток на прекъсвача, докато при ток 1,45 пъти по-голям от номиналния ток, термичното освобождаване ще изключи машината след 45 минути - 1 час.

При всяко изключване на прекъсвача под товар върху подвижния контакт (3) се образува електрическа дъга, която има разрушителен ефект върху самия контакт и колкото по-висок е изключеният ток, толкова по-мощна е електрическата дъга и толкова по-голяма е нейната разрушителен въздух. действие. За да се сведе до минимум повредата от електрическата дъга в прекъсвача, тя се насочва към дъговия улей (4), който се състои от отделни, успоредни пластини, попадащи между тези пластини, електрическата дъга се смачква и затихва.

3. Маркировка и характеристики на автоматичните ключове.

VA47-29— тип и серия на прекъсвача

Номинален ток- максималният ток на електрическата мрежа, при който прекъсвачът може да работи дълго време без аварийно изключване на веригата.

Номинално напрежение- максималното мрежово напрежение, за което е проектиран прекъсвачът.

PCS- максимална прекъсваща способност на прекъсвача. Тази фигура показва максималния ток на късо съединение, който е в състояние да изключи този прекъсвач, като същевременно поддържа неговата производителност.

В нашия случай PKS е обозначен като 4500 A (Amps), което означава, че при ток на късо съединение (късо съединение) по-малък или равен на 4500 A, прекъсвачът може да отвори електрическия и да остане в добро състояние , ако токът на късо съединение надвишава тази цифра, става възможно да се стопят подвижните контакти на машината и да се заварят един към друг.

Характеристика на изключване- определя обхвата на действие на защитата на прекъсвача, както и времето, през което се извършва тази операция.

Например, в нашия случай е представена автоматична машина с характеристика „C“, нейният диапазон на реакция е от 5 I n до 10 I n включително. (I n - номинален ток на машината), т.е. от 5 * 32 \u003d 160A до 10 * 32 + 320, това означава, че нашата машина ще осигури незабавно изключване на веригата вече при токове от 160 - 320 A.

4. Избор на прекъсвач

Изборът на машината се извършва по следните критерии:

- По броя на полюсите:едно- и двуполюсните се използват за еднофазна мрежа, три- и четириполюсни - в трифазна мрежа.

- По номинално напрежение:Номиналното напрежение на прекъсвача трябва да бъде по-голямо или равно на номиналното напрежение на веригата, която защитава:

Уном. АБ⩾ Уном. мрежи

- По номинален ток:Можете да определите необходимия номинален ток на прекъсвача по един от следните четири начина:

1. С помощта на нашите.
2. С помощта на нашите.
3. С помощта на следната таблица:

1. Изчислете сами, като използвате следния метод:

Номиналният ток на прекъсвача трябва да бъде по-голям или равен на номиналния ток на веригата, която защитава, т.е. токът, за който е проектирана тази електрическа мрежа:

азном. АБ⩾ азизчислен мрежи

Номиналният ток на електрическата мрежа (I изчислявам мрежа) може да се определи с помощта на нашия или можете да го изчислите сами по формулата:

азизчислен мрежи= Пмрежи/(U мрежа *K)

където: P мрежа - мощност на мрежата, ватове; U мрежа - мрежово напрежение (220V или 380V); K - коефициент (За еднофазна мрежа: K=1; За трифазна мрежа: K=1,73).

Мощността на мрежата се определя като сумата от мощностите на всички електрически приемници в къщата:

Пмрежи=(П 1 + П 2 …+ P n)*К с

където: P 1 , P 2 , P n- мощност на отделни електрически приемници; К с- коефициент на потребление (K c = от 0,65 до 0,8), ако само 1 захранващ приемник е свързан към мрежата или група приемници, които са свързани към мрежата едновременно K c = 1.

Като мощност на мрежата можете също да вземете максималната мощност, разрешена за използване, например от техническите спецификации, проекта или договора за захранване, ако има такъв.

След като изчислим тока на мрежата, вземаме най-близкия по-голям стандартна стойност на номиналния ток на машината A: 4A, 5A, 6A, 8A, 10A, 13A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A, 50A, 63A и др.

ЗАБЕЛЕЖКА: В допълнение към метода, описан по-горе, има възможност за опростено изчисление на прекъсвача, за това е необходимо:

1. Определете мощността на мрежата в киловати (1 киловат \u003d 1000 вата), като използвате формулата по-горе:

P мрежи \u003d (P 1 + P 2 ... + P n) * K s, kW

2. Определете мрежовия ток, като умножите изчислената мощност на мрежата по коефициента на преобразуване ( K стр) е равно на: 1,52 - за мрежа от 380 волта или 4,55 - за мрежа от 220 волта:

азмрежи= Пмрежи*К стр, ампер

3. Това е всичко. Сега, както и в предишния случай, получената стойност на мрежовия ток се закръглява до най-близката по-висока стандартна стойност на номиналния ток на машината.

И накрая изберете характеристика на реакция(вижте таблицата със спецификации по-горе). Например, ако трябва да инсталираме автоматична машина за защита на електрическото окабеляване на цялата къща, избираме характеристиката "C", ако електрическото осветление и групата на контактите са разделени на две различни автоматични машини, тогава за осветление можете инсталирайте автоматична машина с характеристика "B", а на контакти - с характеристика "C", ако имате нужда от машина за защита на електрическия двигател - изберете характеристиката "D".

Забележка:Горният метод на изчисление е подходящ за избор на въвеждащ (общ) прекъсвач или за автоматична машина, служеща за индивидуална защита на всеки електрически приемник, в случай на избор на прекъсвач за защита на електрическата мрежа от токове на късо съединение и претоварване, е необходимо да се използва методологията, дадена в статията: ""

Ето пример за изчисление:Има къща, в която има следните пантографи:

• Пералня 800 вата (W) (еквивалентно на 0,8kW)
• Микровълнова - 1200W
• Електрическа фурна - 1500 W
• Хладилник - 300 W
• Компютър - 400W
• Електрическа кана – 1200W
• Телевизор - 250W
• Електрическо осветление - 360 W

Мрежово напрежение: 220 волта

Вземаме коефициента на търсене, равен на 0,8

Тогава мощността на мрежата ще бъде равна на:

P мрежи = (800 + 1200 + 1500 + 300 + 400 + 1200 + 250 + 360) * 0,8 \u003d 4808W

Превеждаме P мрежи от ватове в киловати, за това разделяме получената стойност на мощност на 1000:

P мрежа \u003d 4808 / 1000 = 4,81

Определяме тока на мрежата по опростена схема, използвайки коефициента на преобразуване:

I мрежа = P мрежа * K p = 4,81 * 4,55 \u003d 21,9 A

Закръгляваме получената стойност на тока до най-близката по-висока стандартна стойност на номиналния ток на машината. Избираме прекъсвач с номинален ток от 25 A и характеристика "C".

Тази статия беше ли ви полезна? Или може би имате остават въпроси? Пишете в коментарите!

Не намерихме статия в сайта, която ви интересувасвързани с електричеството? . Определено ще ви отговорим.

Основната разлика между тези превключващи устройства и всички други подобни устройства е сложната комбинация от способности:

1. поддържат номинални натоварвания в системата за дълго време поради надеждното предаване на мощни електрически потоци през техните контакти;

2. да предпазва работещото оборудване от случайни неизправности в електрическата верига чрез бързо отстраняване на захранването от него.

При нормални условия на работа на оборудването операторът може ръчно да превключва товарите с прекъсвачи, осигурявайки:

различни схеми на захранване;

промяна на конфигурацията на мрежата;

оборудване за извеждане от експлоатация.

Аварийните ситуации в електрическите системи възникват моментално и спонтанно. Човек не е в състояние бързо да реагира на външния си вид и да предприеме мерки за отстраняването им. Тази функция е назначена на автоматични устройства, вградени в превключвателя.

В енергийния сектор се приема разделянето на електрическите системи по видове ток:

постоянен;

редуващи се синусоидални.

Освен това има класификация на оборудването според големината на напрежението на:

ниско напрежение - по-малко от хиляда волта;

високо напрежение - всичко останало.

За всички видове тези системи са създадени собствени прекъсвачи, предназначени за многократна работа.

AC вериги

Според мощността на предаденото електричество, прекъсвачите в AC вериги се разделят условно на:

1. модулен;

2. формован корпус;

3. мощност въздух.

Модулни конструкции

Специфичното изпълнение под формата на малки стандартни модули с широчина кратна на 17,5 мм определя тяхното име и дизайн с възможност за монтаж на DIN шина.

Вътрешната структура на един от тези прекъсвачи е показана на снимката. Корпусът му е изцяло изработен от издръжлив диелектричен материал, с изключение на .

Захранващият и изходящият проводник са свързани съответно към горната и долната клемна скоба. За ръчно управление на състоянието на прекъсвача е инсталиран лост с две фиксирани позиции:

горният е предназначен за подаване на ток през затворен захранващ контакт;

по-ниско - осигурява прекъсване на захранващата верига.

Всеки един от тези автомати е предназначен за продължителна работа при определена стойност (In). Ако натоварването стане по-голямо, тогава захранващият контакт се прекъсва. За това вътре в кутията са поставени два вида защита:

1. термично освобождаване;

2. прекъсване на тока.

Принципът на тяхното действие дава възможност да се обясни времево-токовата характеристика, която изразява зависимостта на времето за реакция на защитата от преминаващия през нея товар или авариен ток.

Графиката, показана на снимката, е за един конкретен прекъсвач, когато работната зона на прекъсване е избрана да бъде 5÷10 пъти номиналния ток.

По време на първоначалното претоварване работи термично освобождаване, направено от което с повишен ток постепенно се нагрява, огъва и действа върху механизма за изключване не веднага, а с определено време закъснение.

По този начин позволява малки претоварвания, свързани с краткотрайно свързване на консуматорите, да се самоотстраняват и премахват ненужните прекъсвания. Ако натоварването осигурява критично нагряване на окабеляването и изолацията, тогава захранващият контакт се прекъсва.

Когато в защитената верига възникне авариен ток, способен да изгори оборудването със своята енергия, тогава електромагнитната намотка влиза в действие. Импулсът, дължащ се на скока на възникналия товар, хвърля сърцевината върху задействащия механизъм, за да спре незабавно трансценденталния режим.

Графиката показва, че колкото по-високи са токовете на късо съединение, толкова по-бързо се изключват от електромагнитното освобождаване.

Според същите принципи работи и домакински автоматичен парен предпазител.

При прекъсване на високи токове се създава електрическа дъга, чиято енергия може да изгори контактите. За да се изключи действието му в прекъсвачи, се използва дъгов улей, който разделя изпускането на дъгата на малки потоци и ги гаси поради охлаждане.

Множество отрязвания на модулни конструкции

Електромагнитните освобождаващи устройства са конфигурирани и избрани да работят с определени товари, тъй като създават различни преходни процеси при стартиране. Например, по време на включване на различни лампи, краткотраен пусков ток, дължащ се на променящото се съпротивление на нажежаемата жичка, може да достигне три пъти номиналната стойност.

Следователно, за изходната група от апартаменти и осветителни вериги е обичайно да се избират прекъсвачи с характеристика на времевия ток от тип "B". Той е 3÷5 In.

Асинхронните двигатели, когато въртят ротора със задвижването, причиняват по-високи токове на претоварване. За тях се избират автоматични машини с характеристика „C“ или - 5 ÷ 10 In. Благодарение на създадения запас от време и ток, те позволяват на двигателя да се завърти и гарантират достигане на работен режим без ненужни спирания.

В промишленото производство на машини и механизми има натоварени задвижвания, свързани с двигатели, които създават по-високи претоварвания. За такива цели се използват прекъсвачи с характеристика "D" с номинал 10 ÷ 20 In. Те са се доказали добре при работа във вериги с активно-индуктивни товари.

В допълнение, автоматите имат още три типа стандартни характеристики на времевия ток, които се използват за специални цели:

1. "A" - за дълго окабеляване с активно натоварване или защита на полупроводникови устройства със стойност 2 ÷ 3 In;

2. "К" - за изразени индуктивни натоварвания;

3. "Z" - за електронни устройства.

В техническата документация за различните производители съотношението на задействане на прекъсване за последните два типа може да се различава леко.

Този клас устройства са способни да превключват по-високи токове от модулните конструкции. Натоварването им може да достигне до 3,2 килоампера.

Те се произвеждат по същите принципи като модулните конструкции, но като се вземат предвид повишените изисквания за предаване на повишени натоварвания, те се опитват да им дадат сравнително малки размери и високо техническо качество.

Тези машини са предназначени за безопасна работа в промишлени съоръжения. По стойността на номиналния ток те условно са разделени на три групи с възможност за превключване на товари до 250, 1000 и 3200 ампера.

Дизайнът на корпуса им: три- или четириполюсни модели.

Силови въздушни прекъсвачи

Работят в промишлени инсталации и работят с много високи токове до 6,3 килоампера.

Това са най-сложните устройства на комутационни устройства на оборудване с ниско напрежение. Използват се за работа и защита на електрически системи като входящи и изходящи устройства на разпределителни устройства с висока мощност и за свързване на генератори, трансформатори, кондензатори или големи електродвигатели.

Схематично представяне на тяхната вътрешна структура е показано на снимката.

Тук вече се използва двойно прекъсване на захранващия контакт и от всяка страна на разединителя са монтирани дъгообразни камери с решетки.

В алгоритъма на работа участват превключващата намотка, затварящата пружина, моторното задвижване за зареждане на пружината и елементите за автоматизация. За управление на протичащите товари е вграден токов трансформатор със защитна и измервателна намотка.

Прекъсвачите на високоволтово оборудване са много сложни технически устройства и се произвеждат строго индивидуално за всеки клас напрежение. Обикновено се използват.

Те са задължени да:

висока надеждност;

сигурност;

скорост;

лекота на използване;

относителна безшумност по време на работа;

оптимална цена.

Натоварванията, които се счупват при аварийно изключване, са придружени от много силна дъга. За гасенето му се използват различни методи, включително прекъсване на веригата в специална среда.

Този превключвател включва:

контактна система;

устройство за гасене на дъга;

части под напрежение;

изолирано тяло;

задвижващ механизъм.

Едно от тези превключващи устройства е показано на снимката.

За висококачествена работа на веригата в такива конструкции, в допълнение към работното напрежение, вземете предвид:

номиналната стойност на тока на натоварване за надеждното му предаване във включено състояние;

максималният ток на късо съединение по отношение на ефективната стойност, която изключващият механизъм може да издържи;

допустима съставна част на апериодичния ток в момента на прекъсване на веригата;

възможност за автоматично повторно затваряне и осигуряване на два AR цикъла.

Според методите за гасене на дъгата по време на изключване, прекъсвачите се класифицират на:

масло;

вакуум;

въздух;

SF6;

автогаз;

електромагнитни;

автопневматичен.

За надеждна и удобна работа те са оборудвани със задвижващ механизъм, който може да използва един или повече видове енергия или комбинации от тях:

взведена пружина;

повдигнат товар;

налягане на сгъстен въздух;

електромагнитен импулс от соленоида.

В зависимост от условията на употреба, те могат да бъдат проектирани да работят под напрежение от един до 750 киловолта включително. Естествено, те имат различен дизайн. размери, възможности за автоматично и дистанционно управление, настройки за защита за безопасна работа.

Спомагателните системи на такива прекъсвачи могат да имат много сложна разклонена структура и да бъдат поставени на допълнителни панели в специални технически сгради.

DC вериги

Тези мрежи също имат огромен брой прекъсвачи с различни възможности.

Електрическо оборудване до 1000 волта

Тук масово се въвеждат модерни модулни устройства, които могат да се монтират на Din шина.

Те успешно допълват класовете стари автомати като , AE и други подобни, които са закрепени по стените на щитовете с винтови връзки.

Модулните DC конструкции имат същия дизайн и принцип на работа като техните AC колеги. Те могат да се изпълняват от един или няколко блока и се избират според натоварването.

Електрическо оборудване над 1000 волта

Високоволтовите прекъсвачи за постоянен ток работят в електролизни заводи, металургични промишлени съоръжения, железопътен и градски електрифициран транспорт и енергийни предприятия.

Основните технически изисквания за работата на такива устройства съответстват на техните аналози на променлив ток.

хибриден превключвател

Учени от шведско-швейцарската компания ABB успяха да разработят DC превключвател с високо напрежение, който комбинира две захранващи структури в устройството си:

1. SF6;

2. вакуум.

Нарича се хибриден (HVDC) и използва технологията за последователно гасене на дъга в две среди едновременно: серен хексафлуорид и вакуум. За това е сглобено следното устройство.

Напрежението се подава към горната шина на хибридния вакуумен прекъсвач, а напрежението се отстранява от долната шина на SF6 прекъсвача.

Силовите части на двете превключващи устройства са свързани последователно и се управляват от техните отделни задвижвания. За да работят едновременно, е създадено устройство за управление на синхронизирани координатни операции, което предава команди на управляващ механизъм с независимо захранване по оптичен канал.

Чрез използването на високоточни технологии, разработчиците на дизайна успяха да постигнат последователност в действията на задвижващите механизми на двете задвижвания, което се вписва във времеви интервал по-малък от една микросекунда.

Прекъсвачът се управлява от релеен защитен блок, вграден в електропровода чрез повторител.

Хибридният прекъсвач направи възможно значително повишаване на ефективността на композитните SF6 и вакуумните структури чрез използване на техните комбинирани характеристики. В същото време беше възможно да се реализират предимства пред други аналози:

1. способността за надеждно изключване на токове на късо съединение при високо напрежение;

2. възможността за малко усилие за превключване на силови елементи, което направи възможно значително намаляване на размерите и. съответно цената на оборудването;

3. наличието на различни стандарти за създаване на структури, работещи като част от отделен прекъсвач или компактни устройства в една подстанция;

4. способност за отстраняване на последствията от бързо нарастващо възстановяващо напрежение;

5. възможност за формиране на основен модул за работа с напрежение до 145 киловолта и повече.

Отличителна черта на дизайна е възможността за прекъсване на електрическата верига за 5 милисекунди, което е почти невъзможно да се извърши със захранващи устройства от други дизайни.

Устройството за хибриден прекъсвач беше обявено за един от десетте най-добри дизайна на годината от Технологичното проучване на MIT (Масачусетския технологичен институт).

Други производители на електрическо оборудване също се занимават с подобни проучвания. Постигнаха и определени резултати. Но ABB ги изпреварва по този въпрос. Ръководството му смята, че при преноса на променливотоков ток възникват големи загуби. Те могат да бъдат значително намалени чрез използване на DC вериги с високо напрежение.