Vrste in načelo delovanja električnih strojev. Odklopniki

Tema: na katere vrste električnih strojev so razdeljeni, njihove vrste in razvrstitev.

Odklopnik je električna naprava, katere glavni namen je preklopiti stanje delovanja, ko nastopi določena situacija. Električni avtomati združujejo dve napravi, to je običajno stikalo in magnetno (ali toplotno) sprostitev, katerega naloga je pravočasno prekiniti električni tokokrog, če je mejna vrednost toka presežena. Odklopniki imajo, tako kot vse električne naprave, tudi različne sorte, kar jih deli na določene vrste. Spoznajmo glavne klasifikacije odklopnikov.

1 "Razvrstitev strojev po številu polov:

A) enopolni stroji

b) enopolni stroji z nevtralnim

c) bipolarni stroji

d) tripolni stroji

e) tripolni odklopniki z nevtralnim

e) štiripolni stroji

2» Razvrstitev avtomatov glede na vrsto izpustov.

Zasnova različnih vrst odklopnikov običajno vključuje 2 glavni vrsti sprostitev (odpiralnikov) - elektromagnetne in termične. Magnetni odklopniki se uporabljajo za električno zaščito pred kratkimi stiki, termični odklopniki pa so namenjeni predvsem zaščiti električnih vezij za določen preobremenitveni tok.

3 "Razvrstitev avtomatov po izklopnem toku: B, C, D, (A, K, Z)

GOST R 50345-99, glede na trenutni izklopni tok, so avtomati razdeljeni na naslednje vrste:

A) tip "B" - od 3 In do vključno 5 In (In je nazivni tok)

b) tip "C" - več kot 5 In do vključno 10 In

C) tip "D" - več kot 10 In do vključno 20 In

Proizvajalci strojev v Evropi imajo nekoliko drugačno klasifikacijo. Na primer, imajo dodatno vrsto "A" (več kot 2 In do 3 In). Nekateri proizvajalci odklopnikov imajo tudi dodatne izklopne krivulje (ABB ima odklopnike s K in Z krivuljami).

4 "Razvrstitev avtomatov glede na vrsto toka v vezju: konstantno, spremenljivo, oboje.

Nazivni električni tokovi za glavna vezja sprostitve so izbrani izmed: 6.3; deset; šestnajst; 20; 25; 32; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300 A. Izdelujejo se tudi avtomati za nazivne tokove glavnih električnih tokokrogov avtomatskih strojev: 1500; 3000; 3200 A.

5 "Razvrstitev glede na prisotnost tokovne omejitve:

a) omejevanje toka

b) neomejujoče

6 "Razvrstitev strojev po vrstah izpustov:

A) s pretokovnim sproščanjem

b) z neodvisno sprostitvijo

c) z minimalno ali ničelno napetostno sprostitvijo

7 "Razvrstitev strojev glede na značilnosti časovne zakasnitve:

A) brez časovne zamude

b) s časovnim zamikom, neodvisnim od toka

c) s časovno zakasnitvijo, ki je obratno odvisna od toka

d) s kombinacijo teh značilnosti

8" Razvrstitev glede na prisotnost prostih kontaktov: s kontakti in brez kontaktov.

9 "Razvrstitev strojev glede na način priključitve zunanjih žic:

A) z zadnjo povezavo

b) s sprednjo povezavo

c) s kombinirano povezavo

d) z univerzalnim priključkom (tako spredaj kot zadaj).

10" Razvrstitev po vrsti pogona: z ročnim, z motorjem in z vzmetjo.

P.S. Vse ima svoje sorte. Konec koncev, če bi bila v enem samem izvodu le ena stvar, bi bila vsaj dolgočasna in preveč omejena! Raznolikost je dobra, saj lahko izberete točno tisto, kar najbolj ustreza vašim potrebam.

Že od samega začetka nastanka električne energije so inženirji začeli razmišljati o varnosti električnih omrežij in naprav pred tokovnimi preobremenitvami. Posledično je bilo oblikovanih veliko različnih naprav, ki jih odlikuje zanesljiva in kakovostna zaščita. Eden najnovejših dosežkov so postali električni stroji.

Ta naprava se imenuje avtomatska zaradi dejstva, da je opremljena s funkcijo izklopa napajanja v samodejnem načinu, v primeru kratkih stikov, preobremenitev. Običajne varovalke po delovanju je treba zamenjati z novimi, stroje pa lahko po odpravi vzrokov nesreče ponovno vklopimo.

Takšna zaščitna naprava je potrebna v kateri koli shemi električnega omrežja. Odklopnik bo zaščitil zgradbo ali prostore pred različnimi izrednimi razmerami:

• Požari.
• Električni udari na osebo.
• Električne napake.

Vrste in oblikovne značilnosti

Za izbiro prave naprave je treba ob nakupu poznati podatke o obstoječih vrstah odklopnikov. Obstaja razvrstitev električnih strojev glede na več parametrov.

Zmogljivost loma

Ta lastnost določa tok kratkega stika, pri katerem bo stroj odprl vezje in s tem izklopil omrežje in naprave, ki so bile priključene na omrežje. Glede na to lastnost so avtomati razdeljeni na:

• Avtomati za 4500 amperov se uporabljajo za preprečevanje okvar na električnih vodih starih stanovanjskih stavb.
• Pri 6000 amperih se uporabljajo za preprečevanje nesreč pri kratkih stikih v omrežju hiš v novogradnjah.
• Pri 10.000 amperih se uporabljajo v industriji za zaščito električnih inštalacij. Tok te velikosti se lahko tvori v neposredni bližini transformatorske postaje.

Delovanje odklopnika se pojavi med kratkimi stiki, ki jih spremlja pojav določene količine toka.

Stroj ščiti ožičenje pred poškodbami izolacije z visokim tokom.

Število polov

Ta lastnost nam pove o največjem številu žic, ki jih je mogoče priključiti na stroj za zagotavljanje zaščite. V primeru nesreče se napetost na teh polih izklopi.

Značilnosti strojev z enim polom

Takšni električni stroji so najpreprostejši v zasnovi in ​​služijo za zaščito posameznih odsekov omrežja. Na tak odklopnik je mogoče priključiti dve žici: vhod in izhod.

Naloga takšnih naprav je zaščititi električno napeljavo pred preobremenitvami in kratkimi stiki žic. Nevtralna žica je povezana z nevtralnim vodilom, mimo stroja. Ozemljitev je povezana ločeno.

Električni stroji z enim polom niso uvodni, saj se ob izklopu faza prekine, nevtralna žica pa še vedno ostane priključena na napajanje. Ne zagotavlja 100% zaščite.

Lastnosti avtomatov z dvema poloma

V primerih, ko nesreča zahteva popoln odklop iz električnega omrežja, uporabite odklopnike z dvema poloma. Uporabljajo se kot vhod. V nujnih primerih ali v primeru kratkega stika se vse električne napeljave izklopijo hkrati. To omogoča izvajanje popravil in vzdrževalnih del ter dela na priključni opremi, saj je zagotovljena popolna varnost.

Dvopolni električni stroji se uporabljajo, kadar je potrebno imeti ločeno stikalo za napravo, ki jo napaja 220 voltno omrežje.

Avtomatski stroj z dvema poloma je povezan z napravo s štirimi žicami. Od tega dva prihajata iz napajalnika, druga dva pa iz njega.

Tripolni električni stroji

V električnem omrežju s tremi fazami se uporabljajo 3-polni stroji. Ozemljitev ostane nezaščitena, fazni vodniki pa so priključeni na drogove.

Tripolni stroj služi kot vhodna naprava za vse trifazne porabnike obremenitve. Najpogosteje se ta različica stroja uporablja v industrijskih razmerah za oskrbo z električno energijo elektromotorjem.

Na stroj je mogoče priključiti 6 vodnikov, od katerih so trije faze električnega omrežja, preostali trije pa prihajajo iz stroja in so opremljeni z zaščito.

Z uporabo štiripolnega stroja

Za zaščito trifaznega omrežja s štirižilnim sistemom prevodnikov (na primer električni motor, povezan po shemi "zvezda"), se uporablja 4-polni odklopnik. Ima vlogo uvodne naprave štirižičnega omrežja.

Na napravo je možno priključiti osem vodnikov. Na eni strani - tri faze in nič, na drugi strani - izhod treh faz z ničlo.

Značilnost časovnega toka

Ko naprave, ki porabljajo električno energijo in električno omrežje normalno delujejo, pride do normalnega toka. Ta pojav velja tudi za električni stroj. Toda v primeru povečanja jakosti toka iz različnih razlogov nad nazivno vrednostjo se samodejno sproži sprostitev in vezje se prekine.

Parameter te operacije se imenuje časovno-tokovna karakteristika električnega stroja. Je odvisnost časa delovanja stroja in razmerja med realno močjo toka, ki teče skozi stroj, in nazivno vrednostjo toka.

Pomen te lastnosti je v tem, da je na eni strani zagotovljeno najmanj lažnih pozitivnih rezultatov, na drugi strani pa je izvedena tokovna zaščita.

V energetski industriji obstajajo situacije, ko kratkoročno povečanje toka ni povezano z nesrečo in zaščita ne bi smela delovati. To se dogaja tudi pri električnih strojih.

Časovno-tokovne karakteristike določajo, kako dolgo bo zaščita delovala in kakšni parametri jakosti toka se bodo pojavili. Večja kot je preobremenitev, hitreje bo stroj deloval.

Električni stroji z oznako "B"

Avtomatska stikala kategorije "B" se lahko izklopijo v 5 - 20 s. V tem primeru je trenutna vrednost od 3 do 5 nazivnih vrednosti toka ≅0,02 s. Takšni stroji se uporabljajo za zaščito gospodinjskih aparatov, pa tudi vse električne napeljave v stanovanjih in hišah.

Lastnosti strojev z oznako "C"

Električni stroji te kategorije se lahko izklopijo v 1 - 10 s, pri 5 - 10-kratni tokovni obremenitvi ≅0,02 s. Uporabljajo se na številnih področjih, najbolj priljubljeni za hiše, stanovanja in druge prostore.

Pomen oznake "D" na stroju

S tem razredom se avtomati uporabljajo v industriji in so izdelani v obliki 3-polnih in 4-polnih različic. Uporabljajo se za zaščito močnih elektromotorjev in različnih trifaznih naprav. Njihov čas delovanja je do 10 sekund, medtem ko delovni tok lahko preseže nazivno vrednost za 14-krat. To omogoča njegovo uporabo s potrebnim učinkom za zaščito različnih vezij.

Elektromotorji z veliko močjo so najpogosteje povezani preko električnih strojev z značilnostjo "D", ker. začetni tok je visok.

Nazivni tok

Obstaja 12 različic avtomatskih strojev, ki se razlikujejo po značilnostih nazivnega delovnega toka, od 1 do 63 amperov. Ta parameter določa hitrost, pri kateri se stroj izklopi, ko je dosežena meja toka.

Stroj za to lastnost je izbran ob upoštevanju preseka vodnikov žic, dovoljenega toka.

Načelo delovanja električnih strojev

normalen način

Med normalnim delovanjem stroja je krmilna ročica napeta, tok teče skozi napajalno žico na zgornjem terminalu. Nato gre tok do fiksnega kontakta, preko njega do gibljivega kontakta in skozi prožno žico do tuljave elektromagneta. Po njej gre tok skozi žico do bimetalne sprostitvene plošče. Od njega tok prehaja na spodnji terminal in naprej na obremenitev.

Način preobremenitve

Ta način se pojavi, ko je nazivni tok stroja presežen. Bimetalna plošča se segreje z velikim tokom, upogne in odpre vezje. Delovanje plošče zahteva čas, ki je odvisen od vrednosti prehodnega toka.

Odklopnik je analogna naprava. Pri postavitvi so določene težave. Izklopni tok sprostitve je tovarniško nastavljen s posebnim nastavitvenim vijakom. Ko se plošča ohladi, lahko stroj ponovno deluje. Temperatura bimetalnega traku je odvisna od okolja.

Sprostitev ne deluje takoj, kar omogoča vrnitev toka na svojo nominalno vrednost. Če se tok ne zmanjša, sprosti sprostitev. Preobremenitev se lahko pojavi zaradi močnih naprav na liniji ali povezovanja več naprav hkrati.

Način kratkega stika

V tem načinu se tok zelo hitro poveča. Magnetno polje v elektromagnetni tuljavi premika jedro, ki aktivira sprostitev, in odklopi kontakte napajalnika, s čimer odstrani zasilno obremenitev vezja in zaščiti omrežje pred morebitnim požarom in uničenjem.

Elektromagnetno sproščanje deluje takoj, kar se razlikuje od toplotnega sproščanja. Ko se kontakti delovnega vezja odprejo, se pojavi električni lok, katerega velikost je odvisna od toka v tokokrogu. Povzroča uničenje kontaktov. Da bi preprečili ta negativni učinek, je izdelan obločni žleb, ki je sestavljen iz vzporednih plošč. V njej lok zbledi in izgine. Nastali plini se odvajajo v posebno luknjo.

Razvoj orodij za zaščito električnega omrežja je postal pomemben že od njihovega začetka. Različne preobremenitve so povzročile ne le poškodbe kablov, ampak tudi požare.

Do danes so najbolj priljubljene naprave te vrste odklopniki.

Pomagajo pri preprečevanju dogodkov, kot so požari, poškodbe električnih napeljav. Ker so avtomatski, se delovanje zgodi brez človekovega posredovanja. Izbira pravega stikala bo pripomogla k zaščiti prostora pred nesrečami.

Zasnova in načelo delovanja

Razumevanje samodejnega izklopnega mehanizma odklopnika vam bo pomagalo izbrati pravi model. Strukturno stroj vključuje naslednje ključne elemente:

• terminali;
• preklopno stikalo;
• elektromagnetno sproščanje;
• bimetalna plošča.

Glede na vrsto preobremenitve se sproži eden od dveh mehanizmov.

Ko pride do preobremenitve vezja s tokom, ki večkrat presega nazivno vrednost, se sproži bimetalna plošča. V nekaj sekundah se segreje, kar povzroči toplotno raztezanje. Ko je dosežena določena velikost, se izvede njeno znatno upogibanje in veriga se odpre. Nastavitev parametrov plošče izvaja proizvajalec. Za stikala, ki se uporabljajo v vsakdanjem življenju, je čas delovanja 5–20 s. Običajno so označeni s črkami: B, C, D.

Za način kratkega stika (kratek stik) je značilno plazovito povečanje toka, ki presega ne le nazivno vrednost, temveč tudi največje dovoljene obremenitve. Med skokom ni več časa za segrevanje plošče, sicer se lahko ožičenje stopi. V takšni situaciji se sproži elektromagnetno sproščanje. Magnetno polje poganja jedro, ki odpre vezje. Takojšnje delovanje vam omogoča, da zaščitite prostore pred posledicami kratkega stika.

Razvrstitev

Električni stroji se razlikujejo po naslednjih ključnih značilnostih:

• število polov;
• časovna tokovna značilnost;
• obratovalni tok;
• prelomna zmogljivost.

Število polov

Ta lastnost ustreza številu električnih vodov, ki jih je mogoče neposredno priključiti na stroj. Vse izhodne žice bodo odklopljene hkrati, ko se stroj sproži.

Enopolni stroj. To je najpreprostejša vrsta naprave za zaščito vezja. Nanj sta priključeni samo 2 žici: ena gre za obremenitev, druga je napajanje. Montira se na standardno 18 mm din letev. Napajalni kabel se napaja od zgoraj, obremenitev pa na spodnji terminal. Deluje lahko v enofaznih, dvo- ali trifaznih daljnovodih. Poleg napajalnih in obremenitvenih žic ima nevtralno in ozemljitveno, ki sta priključeni na ustrezne zbiralke. Takšni stroji niso nameščeni na vhodu, saj se bo vezje odprlo le vzdolž fazne črte. Ničelna napeljava ostane zaprta in v primeru okvar lahko na njej ostane potencial.

Dvopolni stroj, njegova razlika od enopolnega. Ta vrsta odklopnikov vam omogoča, da popolnoma izključite električno napeljavo v prostoru. Omogoča vam sinhronizacijo trenutka izklopa dveh njegovih izhodnih linij. Slednje vodi do višje stopnje varnosti pri električnih delih. Uporablja se lahko kot ločeno preklopno stikalo za naprave, kot so grelnik vode ali pralni stroj. Povezava je izvedena s 4 kabli: par na vhodu in izhodu.

Preprosto vprašanje je logično: ali je mogoče namesto enega dvopolnega povezati dva enopolna stroja? Seveda ne. Konec koncev, ko se zaustavitev samodejno sproži, se vse izhodne linije izklopijo v omrežju z dvema terminaloma. Za par neodvisnih avtomatov morda ne bo prišlo do preobremenitve na eni od linij in izključitev bo delna. V navadnih stanovanjih lahko na ta stroj priključite fazni in nevtralni vod. Ko se odpre, bo prišlo do popolne izklopa celotne skupine naprav, ki se napajajo iz njega.

Tri- in štiripolni stroji. Vsi tri- ali štirifazni vodniki so priključeni na polove ustreznega odklopnika. Uporabljajo se pri povezovanju z zvezdico, ko so fazne žice zaščitene pred preobremenitvami, srednja žica pa ostane ves čas vklopljena, ali s trikotnikom, ko ni srednjega osrednjega kabla, in so fazne žice zaščitene.

Če pride do preobremenitve na eni od linij, se takoj izklopijo vse ostale. Na te stroje je priključenih 6 (trifazni stroj) ali 8 žic. 3-4 na izhodu in enako število vrstic na izhodu. Montirani so na din tirnice dolžine 54 (trifazni stroj) oziroma 72 mm. Najpogosteje se uporabljajo v industrijskih napravah, pri povezovanju močnih elektromotorjev.

Parameter časovnega toka

Vzorci porabe energije različnih naprav se razlikujejo, tudi če so vrednosti moči enake. Neenakomerna dinamika porabe med pravilnim delovanjem, porast obremenitve med vklopom - vsi ti pojavi vodijo do pomembnih sprememb takega parametra, kot je trenutna poraba. Izguba moči lahko povzroči napačen izklop odklopnika.

Za izključitev takšnih situacij so uvedeni dinamični parametri delovanja, imenovani časovno-tokovne karakteristike odklopnikov. Avtomati po tem parametru so razdeljeni na več vrst. Vsaka skupina ima svoj odzivni čas. Sprednja plošča stikala je označena z ustrezno črko s seznama: A, B, C, D, K, Z.

Nazivni tok

Razlike avtomatov glede na nazivne vrednosti toka so razdeljene v več skupin (12 nivojev toka). Neposredno je povezan z odzivnim časom, ko je poraba energije presežena. Delovno vrednost je mogoče določiti čisto teoretično s seštevanjem vsote tokov, ki jih porabi vsaka od naprav posebej. V tem primeru je treba vzeti majhno maržo. Prav tako ne pozabite na možnosti električne napeljave.

Stroji so zasnovani predvsem za preprečevanje poškodb. Glede na kovino žic in njihov presek se izračuna največja obremenitev. Ocene odklopnikov za tok omogočajo tako ločitev.

Zmogljivost loma

Ta parameter je odvisen od največjega toka v primeru kratkega stika, pod pogojem, da bo stroj izklopil omrežje. Glede na velikost toka kratkega stika so vsi avtomati razdeljeni v tri skupine.

• Prva vključuje naprave z nazivno vrednostjo 4,5 kA. Uporabljajo se v zasebnih hišah, namenjenih za bivanje ljudi. Meja toka je približno 5 kA. To je posledica dejstva, da je upor sistema prevodnih kablov, ki vodijo do hiše iz transformatorske postaje, 0,05 ohmov.
• Druga skupina ima nazivna 6 kA. Ta nivo se že uporablja v stanovanjskih stavbah in javnih prostorih. Meja toka lahko doseže 5,5 kA (upornost ožičenja 0,04 Ohm). V tem primeru se uporabljajo modeli tipov: B, C, D.
• V industrijskih obratih nazivna vrednost je 10 kA. Mejna vrednost toka, ki se lahko pojavi v tokokrogu v bližini transformatorske postaje, ima enako vrednost.

Kako izbrati pravi stroj

Do nedavnega so bile široko uporabljene porcelanaste varovalke s taljivimi elementi. Bili so zelo primerni za isto vrsto obremenitve sovjetskih stanovanj. Zdaj je število gospodinjskih aparatov postalo veliko večje, zaradi česar se je povečala verjetnost požara s starimi varovalkami. Da bi to preprečili, je treba skrbno pristopiti k izbiri stroja s pravilnimi lastnostmi. Izogibati se je treba presežnim rezervam moči. Končna izbira je narejena po nekaj preprostih korakih.

Določanje števila polov

Pri določanju tega parametra stikala je treba upoštevati preprosto pravilo. Če nameravate zavarovati dele vezja z napravami, ki imajo nizko porabo energije (na primer svetlobne naprave), je bolje, da svojo izbiro pustite na enopolnem stroju (običajno razreda B ali C). Če nameravate priključiti zapleteno gospodinjsko napravo z veliko porabo energije (pralni stroj, hladilnik), potem morate namestiti dvopolni stroj (razred C, D). Če je opremljena majhna proizvodna delavnica ali garaža z večfaznimi pogonskimi sistemi, je vredno izbrati tripolno možnost (razred D).

Izračun porabe energije

Praviloma je do trenutka, ko je načrtovana priključitev stroja, ožičenje v prostor že priključeno. Na podlagi preseka jeder in vrste kovine (baker ali aluminij) lahko določite največjo moč. Na primer, za bakreno jedro 2,5 mm 2 je ta vrednost 4–4,5 kW. Toda ožičenje je pogosto povzeto z veliko maržo. Da, in izračun je treba opraviti pred začetkom vseh inštalacijskih del.

V tem primeru boste potrebovali vrednost o skupni moči, ki jo bodo porabile vse naprave. Vedno jih je mogoče vklopiti hkrati. Torej se v običajni kuhinji pogosto uporabljajo naslednje naprave:

• hladilnik- 500 W;
• Kuhalnik vode- 1700 W;
• mikrovalovna pečica– 1800 W

Skupna obremenitev je 4 kW in zanjo zadostuje stroj 25 A. Vedno pa se najdejo porabniki, ki se občasno vklopijo in lahko ustvarijo dejavnike, ki prispevajo k delovanju odklopnika. Takšne naprave so lahko kombajn ali mešalnik. Zato je treba stroj vzeti z rezervo 500-1200 vatov.

Izračun nazivnega toka

Ker je moč v enofaznih omrežjih enaka zmnožku napetosti in toka, je tok enostavno določiti kot količnik moči in napetosti. Za zgornji primer je to vrednost enostavno izračunati, če vemo, da je omrežna napetost 220 V. Trenutna poraba je 18,8 A. Z rezervo 500-1200 V bo 20,4-23,6 A.

Da se delo ne bi ustavilo tudi pri tako kratkotrajnih presežnih obremenitvah, lahko nazivni tok za stroj vzamemo za 25 A. Približno enaka vrednost ustreza nazivni vrednosti, ki temelji na bakrenem kablu s prečnim prerezom 2,5 mm 2, kar je dovolj z rezervo za takšne obremenitve. Stroj z nazivnim tokom 25 A bo deloval, preden se začne segrevati.

Določanje tokovnega karakterističnega časa

Ta parameter je določen s posebno tabelo, ki navaja začetne tokove in njihov čas pretoka. Na primer, za gospodinjski hladilnik je razmerje zagonskega toka 5. Z močjo 500 W je delovni tok 2,2 A. Začetni tok bo 2,2 * 7 = 15,4 A. Podatki o frekvenci so vzeti tudi iz posebna miza.

Tabela št. 1. Zagonski tokovi in ​​trajanje impulzov za gospodinjske aparate

Za izbrano napravo ta lastnost ne presega 3 s. Izbira postane očitna: za takega porabnika je treba vzeti odklopnik tipa B. Stroj je dovoljeno izbrati glede na moč obremenitve. Zadnji korak lahko preskočite tako, da se odločite za stikalo razreda B. Za domače potrebe največkrat zadostujejo lastnosti električnih stikal razreda B in C.

Kaj je odklopnik?

Varovalka(avtomat) je preklopna naprava, namenjena zaščiti električnega omrežja pred pretokovi, t.j. proti kratkim stikom in preobremenitvam.

Opredelitev "preklopa" pomeni, da lahko ta naprava vklopi in izklopi električne tokokroge, z drugimi besedami, jih preklaplja.

Odklopniki so opremljeni z elektromagnetno sprostitvijo, ki ščiti električni tokokrog pred kratkimi stiki, in kombinirano sprostitvijo - ko se poleg elektromagnetne sprostitve uporablja toplotna sprostitev, ki ščiti vezje pred preobremenitvijo.

Opomba: V skladu z zahtevami PUE je treba gospodinjska električna omrežja zaščititi pred kratkimi stiki in preobremenitvijo, zato je treba za zaščito domače električne napeljave uporabiti stroje s kombiniranim sproščanjem.

Odklopniki so razdeljeni na enopolne (uporabljajo se v enofaznih omrežjih), dvopolne (uporabljajo se v enofaznih in dvofaznih omrežjih) in tripolne (uporabljajo se v trifaznih omrežjih), obstajajo tudi štiri- polovi odklopniki (lahko se uporabljajo v trifaznih omrežjih z ozemljitvenim sistemom TN-S).

1. Naprava in načelo delovanja odklopnika.

Spodnja slika prikazuje odklopna naprava s kombiniranim sproščanjem, t.j. ki imajo tako elektromagnetno kot toplotno sproščanje.

1.2 - spodnji in zgornji vijačni priključek za priključitev žice

3 - premikajoči se kontakt; 4 - ločni žleb; 5 - prilagodljiv vodnik (uporablja se za povezavo gibljivih delov odklopnika); 6 - elektromagnetna sprostilna tuljava; 7 - jedro elektromagnetnega sproščanja; 8 - toplotna sprostitev (bimetalna plošča); 9 - sprostitveni mehanizem; 10 - krmilni ročaj; 11 - zapah (za montažo stroja na DIN letev).

Modre puščice na sliki kažejo smer toka skozi odklopnik.

Glavni elementi odklopnika so elektromagnetni in toplotni sprožilci:

Elektromagnetno sproščanje zagotavlja zaščito električnega tokokroga pred kratkim stikom. Gre za tuljavo (6) z jedrom (7), ki se nahaja v središču, ki je nameščeno na posebno vzmet, tok pri normalnem delovanju, ki poteka skozi tuljavo po zakonu elektromagnetne indukcije, ustvarja elektromagnetno polje, ki privlači jedro. znotraj tuljave pa sile tega elektromagnetnega polja ne zadoščajo, da bi premagale upor vzmeti, na kateri je nameščeno jedro.

V primeru kratkega stika se tok v električnem tokokrogu takoj poveča na vrednost, ki je nekajkrat višja od nazivnega toka odklopnika, ta tok kratkega stika, ki poteka skozi tuljavo elektromagnetnega sprožilca, poveča elektromagnetno polje, ki deluje na jedro do takšne vrednosti, da je njegova vlečna sila dovolj za premagovanje upornih vzmeti, ki se premikajo znotraj tuljave, jedro odpre premični kontakt odklopnika in izklopi vezje:

V primeru kratkega stika (tj. s trenutnim večkratnim povečanjem toka) elektromagnetno sprostitev izklopi električni tokokrog v delčku sekunde.

Toplotno sproščanje zagotavlja zaščito električnega tokokroga pred preobremenitvenimi tokovi. Preobremenitev se lahko pojavi, ko je električna oprema priključena na omrežje s skupno močjo, ki presega dovoljeno obremenitev tega omrežja, kar lahko povzroči pregrevanje žic, uničenje izolacije električne napeljave in njeno okvaro.

Toplotna sprostitev je bimetalna plošča (8). Bimetalna plošča - ta plošča je spajkana iz dveh plošč različnih kovin (kovina "A" in kovina "B" na spodnji sliki) z različnimi koeficienti raztezanja pri segrevanju.

Ko tok, ki presega nazivni tok odklopnika, prehaja skozi bimetalno ploščo, se plošča začne segrevati, medtem ko ima kovina "B" pri segrevanju višji raztezni koeficient, t.j. pri segrevanju se razširi hitreje kot kovina "A", kar vodi do ukrivljenosti bimetalne plošče, upogibanje pa deluje na sprostitveni mehanizem (9), ki odpre premični kontakt (3).

Čas delovanja toplotnega sproščanja je odvisen od velikosti presežka toka napajalnega omrežja nazivnega toka stroja, večji kot je ta presežek, hitreje bo deloval sprostitev.

Praviloma se toplotna sprostitev sproži pri tokovih, ki so 1,13-1,45-krat večji od nazivnega toka odklopnika, medtem ko pri toku, ki je 1,45-krat večji od nazivnega toka, termični sprostilnik izklopi stroj po 45 minutah - 1 uri.

Pri vsakem odklopu odklopnika pod obremenitvijo nastane električni lok na gibljivem kontaktu (3), ki uničujoče vpliva na sam kontakt, večji kot je odklopljeni tok, močnejši je električni lok in večji je njegov uničujoči zrak. dejanje. Za čim manjšo škodo zaradi električnega loka v odklopniku je ta usmerjen v obločno žleb (4), ki je sestavljen iz ločenih, vzporednih plošč, ki padejo med te plošče, električni lok se zdrobi in duši.

3. Označevanje in značilnosti avtomatskih stikal.

BA47-29— tip in serija odklopnika

Nazivni tok- največji tok električnega omrežja, pri katerem lahko odklopnik deluje dlje časa brez izklopa vezja v sili.

Nazivna napetost- največja omrežna napetost, za katero je odklopnik zasnovan.

PCS- končna izklopna zmogljivost odklopnika. Ta slika prikazuje največji tok kratkega stika, ki lahko izklopi ta odklopnik, hkrati pa ohrani njegovo delovanje.

V našem primeru je PKS označen kot 4500 A (Amperi), kar pomeni, da pri kratkem stiku (kratkem stiku) manjšem ali enakem 4500 A lahko odklopnik odpre električnega in ostane v dobrem stanju. , če je tok kratkega stika presega to številko, postane mogoče stopiti gibljive kontakte stroja in jih zvariti med seboj.

Izklopna značilnost- določa obseg delovanja zaščite odklopnika, kot tudi čas, v katerem se to delovanje zgodi.

Na primer, v našem primeru je predstavljen avtomatski stroj z značilnostjo "C", njegov odzivni obseg je od 5 I n do vključno 10 I n. (I n - nazivni tok stroja), t.j. od 5 * 32 \u003d 160A do 10 * 32 + 320, to pomeni, da bo naš stroj zagotovil takojšen izklop tokokroga že pri tokovih 160 - 320 A.

4. Izbira odklopnika

Izbira stroja se izvaja po naslednjih merilih:

- po številu polov: eno- in dvopolni se uporabljajo za enofazno omrežje, tri- in štiripolno - v trifaznem omrežju.

- Po nazivni napetosti: Nazivna napetost odklopnika mora biti večja ali enaka nazivni napetosti tokokroga, ki ga ščiti:

Unom. AB⩾ Unom. omrežja

- Po nazivnem toku:Zahtevani nazivni tok odklopnika lahko določite na enega od naslednjih štirih načinov:

1. S pomočjo našega.
2. S pomočjo našega.
3. S pomočjo naslednje tabele:

1. Izračunajte sami z naslednjo metodo:

Nazivni tok odklopnika mora biti večji ali enak nazivnemu toku tokokroga, ki ga ščiti, t.j. tok, za katerega je zasnovano to električno omrežje:

jaznom. AB⩾ jazizrač. omrežja

Nazivni tok električnega omrežja (I izračun omrežja) lahko določite z našim ali pa ga izračunate sami po formuli:

jazizrač. omrežja= Pomrežja/(U omrežje *K)

kjer je: P omrežje - moč omrežja, vati; U omrežje - omrežna napetost (220V ali 380V); K - koeficient (Za enofazno omrežje: K=1; Za trifazno omrežje: K=1,73).

Moč omrežja je opredeljena kot vsota moči vseh električnih sprejemnikov v hiši:

Pomrežja=(P 1 + P 2 …+ P n)*K s

kje: P 1 , P 2 , P n- moč posameznih električnih sprejemnikov; K s- koeficient povpraševanja (K c \u003d od 0,65 do 0,8), če je na omrežje priključen samo 1 napajalni sprejemnik ali skupina napajalnih sprejemnikov, ki so hkrati priključeni na omrežje K c = 1.

Kot moč omrežja lahko vzamete tudi največjo dovoljeno moč za uporabo, na primer iz tehničnih specifikacij, projekta ali pogodbe o dobavi električne energije, če obstaja.

Po izračunu toka omrežja vzamemo najbližjo večjo standardna vrednost nazivnega toka stroja A: 4A, 5A, 6A, 8A, 10A, 13A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A, 50A, 63A itd.

OPOMBA: Poleg zgoraj opisane metode obstaja možnost poenostavljenega izračuna odklopnika, za to je potrebno:

1. Določite moč omrežja v kilovatih (1 kilovat \u003d 1000 vatov) z zgornjo formulo:

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

2. Določite omrežni tok tako, da izračunano omrežno moč pomnožite s pretvorbenim faktorjem ( K str) je enako: 1,52 - za omrežje 380 Voltov oz 4,55 - za 220-voltno omrežje:

jazomrežja= Pomrežja*K str, amper

3. To je vse. Zdaj, tako kot v prejšnjem primeru, se dobljena vrednost omrežnega toka zaokroži navzgor na najbližjo višjo standardno vrednost nazivnega toka stroja.

In na koncu izberite odzivno karakteristiko(glejte zgornjo tabelo specifikacij). Na primer, če moramo namestiti avtomatski stroj za zaščito električne napeljave celotne hiše, izberemo značilnost "C", če sta električna razsvetljava in skupina vtičnic razdeljena na dva različna avtomatska stroja, potem lahko za razsvetljavo namestite avtomatski stroj z značilnostjo "B" in na vtičnice - z značilnostjo "C", če potrebujete stroj za zaščito elektromotorja - izberite značilnost "D".

Opomba: Zgornji način izračuna je primeren za izbiro uvodnega (splošnega) odklopnika ali za avtomat, ki služi za individualno zaščito katerega koli električnega sprejemnika, v primeru izbire odklopnika za zaščito električnega omrežja pred kratkimi stiki in preobremenitvijo, je treba uporabiti metodologijo, navedeno v članku: ""

Tukaj je primer izračuna: Obstaja hiša, v kateri so naslednji odjemniki toka:

• Pralni stroj 800 vatov (W) (ekvivalentno 0,8 kW)
• Mikrovalovna pečica - 1200W
• Električna pečica - 1500 W
• Hladilnik - 300 W
• Računalnik - 400W
• Električni grelnik vode - 1200 W
• TV - 250W
• Električna razsvetljava - 360 W

Omrežna napetost: 220 voltov

Vzamemo koeficient povpraševanja enak 0,8

Potem bo moč omrežja enaka:

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

Omrežja P prevedemo iz vatov v kilovate, za to dobljeno vrednost moči delimo s 1000:

P omrežje \u003d 4808 / 1000 \u003d 4,81

Omrežni tok določimo po poenostavljeni shemi s pretvorbenim faktorjem:

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

Dobljeno vrednost toka zaokrožimo na najbližjo višjo standardno vrednost nazivnega toka stroja. Izberemo odklopnik z nazivnim tokom 25 A in karakteristiko "C".

Vam je bil ta članek koristen? Ali pa morda imate vprašanja ostajajo? Zapišite v komentarje!

Na spletnem mestu nismo našli članka, ki bi vas zanimal povezano z elektriko? . Zagotovo vam bomo odgovorili.

Glavna razlika med temi preklopnimi napravami in vsemi drugimi podobnimi napravami je kompleksna kombinacija sposobnosti:

1. vzdrževati nazivne obremenitve v sistemu dolgo časa zaradi zanesljivega prenosa močnih električnih tokov skozi njihove kontakte;

2. za zaščito delovne opreme pred nenamernimi okvarami v električnem tokokrogu s hitrim odvzemom napajanja iz nje.

V normalnih pogojih delovanja opreme lahko upravljavec ročno preklopi obremenitve z odklopniki, pri čemer zagotovi:

različne sheme napajanja;

spreminjanje konfiguracije omrežja;

oprema za razgradnjo.

Izredne razmere v električnih sistemih se pojavijo takoj in spontano. Oseba se ne more hitro odzvati na njihov videz in sprejeti ukrepe za njihovo odpravo. Ta funkcija je dodeljena avtomatskim napravam, vgrajenim v stikalo.

V energetskem sektorju je sprejeta delitev električnih sistemov po vrstah toka:

konstanten;

izmenično sinusno.

Poleg tega obstaja razvrstitev opreme glede na velikost napetosti na:

nizka napetost - manj kot tisoč voltov;

visoka napetost - vse ostalo.

Za vse vrste teh sistemov so ustvarjeni lastni odklopniki, zasnovani za večkratno delovanje.

AC vezja

Glede na moč prenesene električne energije so odklopniki v izmeničnih tokokrogih običajno razdeljeni na:

1. modularni;

2. oblikovano ohišje;

3. moč zraka.

Modularne zasnove

Specifična izvedba v obliki majhnih standardnih modulov s širino večkratnika 17,5 mm določa njihovo ime in obliko z možnostjo montaže na DIN letev.

Notranja struktura enega od teh odklopnikov je prikazana na sliki. Njegovo telo je v celoti izdelano iz trpežnega dielektričnega materiala, razen .

Napajalni in odhodni kabli so priključeni na zgornjo in spodnjo priključno objemko. Za ročni nadzor stanja odklopnika je nameščen vzvod z dvema fiksnima položajema:

zgornji je zasnovan za dovajanje toka skozi zaprt napajalni kontakt;

nižje - zagotavlja prekinitev električnega tokokroga.

Vsak od teh avtomatov je zasnovan za dolgotrajno delovanje pri določeni vrednosti (In). Če obremenitev postane večja, se napajalni kontakt prekine. Za to sta v notranjosti ohišja nameščeni dve vrsti zaščite:

1. toplotno sproščanje;

2. prekinitev toka.

Načelo njihovega delovanja omogoča razlago časovno-tokovne karakteristike, ki izraža odvisnost odzivnega časa zaščite od obremenitve ali nesrečnega toka, ki poteka skozi njo.

Graf, prikazan na sliki, je za en določen odklopnik, ko je izklopno obratovalno območje izbrano tako, da je 5÷10-kratnik nazivnega toka.

Med prvotno preobremenitvijo deluje toplotna sprostitev, izdelana iz, ki se s povečanim tokom postopoma segreje, upogne in deluje na sprožilni mehanizem ne takoj, ampak z določeno časovno zakasnitvijo.

Na ta način omogoča, da se majhne preobremenitve, povezane s kratkotrajnim priklopom porabnikov, samoodpravijo in odpravijo nepotrebni odklopi. Če obremenitev zagotavlja kritično segrevanje ožičenja in izolacije, se napajalni kontakt prekine.

Ko se v zaščitenem vezju pojavi zasilni tok, ki lahko s svojo energijo zažge opremo, začne delovati elektromagnetna tuljava. Njegov impulz zaradi povečane obremenitve, ki je nastal, vrže jedro na sprožilni mehanizem, da se takoj ustavi transcendentalni način.

Graf kaže, da višji kot so tokovi kratkega stika, hitreje se izklopijo zaradi elektromagnetnega sproščanja.

Po enakih načelih deluje gospodinjska avtomatska parna varovalka.

Ko se veliki tokovi zlomijo, nastane električni lok, katerega energija lahko izgori kontakte. Za izključitev njegovega delovanja v odklopnikih se uporablja obločni žleb, ki razdeli obločni izpust na majhne tokove in jih zaradi hlajenja ugasne.

Množičnost odsekov modularnih struktur

Elektromagnetne sprostitve so konfigurirane in izbrane tako, da delujejo z določenimi obremenitvami, ker ustvarjajo različne prehodne pojave ob zagonu. Na primer, med vklopom različnih svetilk se lahko kratkotrajni udarni tok zaradi spreminjajočega se upora žarilne nitke približa trikratni nazivni vrednosti.

Zato je za izhodno skupino stanovanj in svetlobnih tokokrogov običajno izbrati odklopnike s časovno-tokovno značilnostjo tipa "B". Je 3÷5 in.

Asinhroni motorji pri vrtenju rotorja s pogonom povzročajo večje preobremenitvene tokove. Zanje so izbrani avtomatski stroji z značilnostjo "C" ali - 5 ÷ 10 In. Zaradi ustvarjene časovne in tokovne rezerve omogočajo vrtenje motorja in zagotavljajo, da doseže delovni način brez nepotrebnih izklopov.

V industrijski proizvodnji so na strojih in mehanizmih obremenjeni pogoni, povezani z motorji, ki ustvarjajo večje preobremenitve. Za te namene se uporabljajo odklopniki značilnosti "D" z nazivno vrednostjo 10 ÷ 20 In. Dobro so se izkazali pri delu v vezjih z aktivno-induktivnimi obremenitvami.

Poleg tega imajo avtomati še tri vrste standardnih časovno-tokovnih značilnosti, ki se uporabljajo za posebne namene:

1. "A" - za dolgo ožičenje z aktivno obremenitvijo ali zaščito polprevodniških naprav z vrednostjo 2 ÷ 3 In;

2. "K" - za izrazite induktivne obremenitve;

3. "Z" - za elektronske naprave.

V tehnični dokumentaciji različnih proizvajalcev se lahko mejno razmerje aktiviranja zadnjih dveh vrst nekoliko razlikuje.

Ta razred naprav je sposoben preklapljati višje tokove kot modularne zasnove. Njihova obremenitev lahko doseže do 3,2 kiloampera.

Izdelane so po enakih načelih kot modularne konstrukcije, vendar jim ob upoštevanju povečanih zahtev za prenos povečanih obremenitev poskušajo dati razmeroma majhne dimenzije in visoko tehnično kakovost.

Ti stroji so zasnovani za varno delovanje v industrijskih objektih. Po vrednosti nazivnega toka so pogojno razdeljeni v tri skupine z možnostjo preklopa obremenitev do 250, 1000 in 3200 amperov.

Zasnova njihovega ohišja: tri- ali štiripolni modeli.

Električni zračni odklopniki

Delujejo v industrijskih instalacijah in delujejo z zelo visokimi tokovi do 6,3 kiloamperov.

To so najbolj zapletene naprave stikalnih naprav nizkonapetostne opreme. Uporabljajo se za delovanje in zaščito električnih sistemov kot vhodne in odhodne naprave močnih stikalnih naprav ter za priključitev generatorjev, transformatorjev, kondenzatorjev ali velikih elektromotorjev.

Shematski prikaz njihove notranje strukture je prikazan na sliki.

Tukaj je že uporabljen dvojni prelom napajalnega kontakta in na vsaki strani odklopa so nameščene komore obločnih žlebov z rešetkami.

V algoritem delovanja so vključeni preklopna tuljava, zapiralna vzmet, motorni pogon za polnjenje vzmeti in elementi avtomatizacije. Za nadzor pretočnih obremenitev je vgrajen tokovni transformator z zaščitnim in merilnim navitjem.

Odklopniki visokonapetostne opreme so zelo zapletene tehnične naprave in se izdelujejo strogo individualno za vsak napetostni razred. Običajno se uporabljajo.

Od njih se zahteva:

visoka zanesljivost;

varnost;

hitrost;

Enostavnost uporabe;

relativna tihost med delovanjem;

optimalna cena.

Obremenitve, ki se zlomijo med zaustavitvijo v sili, spremlja zelo močan lok. Za gašenje se uporabljajo različne metode, vključno s prekinitvijo tokokroga v posebnem okolju.

To stikalo vključuje:

kontaktni sistem;

naprava za gašenje obloka;

deli pod napetostjo;

izolirano telo;

pogonski mehanizem.

Ena od teh stikalnih naprav je prikazana na fotografiji.

Za kakovostno delovanje vezja v takšnih izvedbah poleg delovne napetosti upoštevajte:

nazivna vrednost toka obremenitve za njegov zanesljiv prenos v vklopljenem stanju;

največji tok kratkega stika glede na efektivno vrednost, ki jo lahko zdrži izklopni mehanizem;

dovoljena komponenta aperiodnega toka v trenutku prekinitve tokokroga;

možnost samodejnega ponovnega zapiranja in zagotovitev dveh ciklov AR.

Glede na metode gašenja obloka med izklopom so odklopniki razvrščeni v:

olje;

vakuum;

zrak;

SF6;

avtoplin;

elektromagnetno;

avtopnevmatski.

Za zanesljivo in priročno delovanje so opremljeni s pogonskim mehanizmom, ki lahko uporablja eno ali več vrst energije ali njihove kombinacije:

napenjalna vzmet;

dvignjeno breme;

tlak stisnjenega zraka;

elektromagnetni impulz iz solenoida.

Glede na pogoje uporabe so lahko zasnovani za delovanje pod napetostjo od enega do vključno 750 kilovoltov. Seveda imajo drugačen dizajn. dimenzije, zmožnosti avtomatskega in daljinskega upravljanja, nastavitve zaščite za varno delovanje.

Pomožni sistemi takšnih odklopnikov imajo lahko zelo zapleteno razvejano strukturo in so nameščeni na dodatnih ploščah v posebnih tehničnih zgradbah.

DC vezja

Ta omrežja imajo tudi ogromno število odklopnikov z različnimi zmogljivostmi.

Električna oprema do 1000 voltov

Tu se množično uvajajo sodobne modularne naprave, ki jih je mogoče namestiti na Din-tirnico.

Uspešno dopolnjujejo razrede starih avtomatov, kot so , AE in drugih podobnih, ki so bili pritrjeni na stene ščitov z vijačnimi spoji.

Modularne zasnove DC imajo enako zasnovo in načelo delovanja kot njihovi AC kolegi. Izvajajo jih lahko en ali več blokov in so izbrani glede na obremenitev.

Električna oprema nad 1000 voltov

Visokonapetostni odklopniki enosmernega toka delujejo v obratih za elektrolizo, metalurških industrijskih objektih, železniškem in mestnem elektrificiranem prometu ter energetskih podjetjih.

Glavne tehnične zahteve za delovanje takšnih naprav ustrezajo njihovim analogom na izmenični tok.

hibridno stikalo

Znanstveniki iz švedsko-švicarskega podjetja ABB so uspeli razviti visokonapetostno stikalo DC, ki v svoji napravi združuje dve strukturi moči:

1. SF6;

2. vakuum.

Imenuje se hibridni (HVDC) in uporablja tehnologijo zaporednega gašenja obloka v dveh okoljih hkrati: žveplovem heksafluoridu in vakuumu. Za to je sestavljena naslednja naprava.

Napetost se dovaja na zgornjo zbiralko hibridnega vakuumskega odklopnika, napetost pa se odstrani iz spodnjega zbiralnika SF6 odklopnika.

Napajalni deli obeh stikalnih naprav so povezani zaporedno in jih krmilijo njuni posamezni pogoni. Za njihovo hkratno delovanje je bila ustvarjena naprava za nadzor sinhroniziranih koordinatnih operacij, ki preko optičnega kanala prenaša ukaze krmilnemu mehanizmu z neodvisnim napajanjem.

Z uporabo visoko natančnih tehnologij je oblikovalcem uspelo doseči doslednost delovanja aktuatorjev obeh pogonov, ki se prilega časovnemu intervalu, krajšemu od ene mikrosekunde.

Odklopnik krmili relejna zaščitna enota, vgrajena v napajalni vod preko repetitorja.

Hibridni odklopnik je omogočil znatno povečanje učinkovitosti kompozitnih SF6 in vakuumskih struktur z uporabo njihovih kombiniranih lastnosti. Hkrati je bilo mogoče uresničiti prednosti pred drugimi analogi:

1. sposobnost zanesljivega izklopa kratkostičnih tokov pri visoki napetosti;

2. možnost majhnega napora za preklapljanje napajalnih elementov, kar je omogočilo znatno zmanjšanje dimenzij in. oziroma stroški opreme;

3. razpoložljivost različnih standardov za ustvarjanje struktur, ki delujejo kot del ločenega odklopnika ali kompaktnih naprav na eni postaji;

4. sposobnost odpravljanja posledic hitro naraščajoče obnovitvene napetosti;

5. možnost oblikovanja osnovnega modula za delo z napetostmi do 145 kilovoltov in več.

Posebnost zasnove je zmožnost prekinitve električnega tokokroga v 5 milisekundah, kar je skoraj nemogoče izvesti z napajalnimi napravami drugih izvedb.

Naprava za hibridni odklopnik je bila po tehnološkem pregledu MIT (Massachusetts Institute of Technology) imenovana za enega izmed desetih najboljših modelov leta.

S podobnimi študijami se ukvarjajo tudi drugi proizvajalci električne opreme. Dosegli so tudi določene rezultate. Toda ABB je v tej zadevi pred njimi. Njegovo vodstvo meni, da pri prenosu električne energije izmeničnega toka nastanejo velike izgube. Z uporabo visokonapetostnih enosmernih tokokrogov jih je mogoče znatno zmanjšati.