Из чего состоит автоматический выключатель

Устройство автоматического выключателя

Автоматический выключатель (автомат) служит для нечастых включений и отключений электрических цепей и защиты электроустановок от перегрузки и коротких замыканий, а также недопустимого снижения напряжения.

По сравнению с плавкими предохранителями автоматический выключатель обеспечивает более эффективную защиту, особенно в трёхфазных цепях, так как в случае, например, короткого замыкания производится отключение всех фаз сети. Предохранители в этом случае, как правило, отключают одну или две фазы, что создаёт неполнофазный режим, который также является аварийным.

Автоматический выключатель (рис. 1) состоит из следующих элементов: корпуса, дугогасительных камер, механизма управления, коммутирующего устройства, расцепителей.

Рис. 1. Автоматический выключатель, серия ВА 04-36 (устройство выключателя): 1- основание, 2- камера дугогасительная, 3, 4-пластины искрогасительные, 5-крышка, 6-пластины. 7-звено, 8-звено, 9-рукоятка, 10-рычаг опорный, 11-защелка, 12- рейка отключающая, 13- пластина термобиметаллическая, 14-расцепитель элетромагнитный, проводник гибкий, 16-токопровод, 17- контактодержатель, 18-контакты подвижные

Для включения автоматического выключателя, находящегося в расцепленном положении (положение «Отключено автоматически»), механизм должен быть взведен путем перемещения рукоятки 9 выключателя в направлении знака «О» до упора. При этом происходит зацепление рычага 10 с защелкой 11, а защелки – с отключающей рейкой 12. Последующее включение осуществляется перемещением рукоятки 9 в направление знака «1» до упора. Провал контактов и контактное сжатие при включении обеспечивается за счет смещения подвижных контактов 18 относительно контактодержателя 17.

Автоматическое отключение автомата происходит при повороте отключающей рейки 12 любым расцепителем независимо от положения рукоятки 9 выключателя. При этом рукоятка занимает промежуточное положение между знаками «О» и «1», указывая, что выключатель отключен автоматически. Дугогасительные камеры 2 установлены в каждом полюсе выключателя и представляют собой деионные решетки, состоящие из ряда стальных пластин 6.

Искрогасители, содержащие искрогасительные пластины 3 и 4, закреплены в крышке 5 выключателя перед отверстиями для выхода газов в каждом полюсе автоматического выключателя. Если в защищаемой цепи, хотя бы одного полюса ток достигает величины равной или превышающей значение уставки по току, срабатывает соответствующий расцепитель и выключатель отключает защищаемую цепь независимо от того, удерживается ли рукоятка во включенном положении или нет. Электромагнитный максимальный расцепитель тока 14 устанавливается в каждом полюсе выключателя. Расцепитель выполняет функцию мгновенной защиты от короткого замыкания.

Дугогасительные устройства необходимы в электрических аппаратах, коммутирующих большие токи, так как возникающая при разрыве тока электрическая дуга вызывает подгорание контактов. В автоматических выключателях применяются дугогасительные камеры с деионным гашением дуги. При деионном гашении дуги (рис. 2.) над контактами 1, помещенными внутри дугогасительной камеры 2, располагается решетка из стальных пластин 3. При размыкании контактов образовавшаяся между ними дуга потоком воздуха выдувается вверх, попадает в зону металлической решетки и быстро гасится.

Рис. 2. Устройство дугогасительной камеры автоматического выключателя: 1- контакты, 2- корпус дугогасительной камеры, 3 — пластины.

Схема и основные элементы автоматического выключателя представлены на рисунке 3.

Рис. 3. Устройство автоматического выключателя: 1 — максимальный расцепитель, минимальный расцепитель, независимый расцепитель, 4 — механическая связь с расцепителем, 5- рукоятка ручного включения, 6- электромагнитный привод, 7,8- рычаги механизма свободного расцепления, 9- отключающая пружина, 10- дугогасительная камера, 11- неподвижный контакт, 12- подвижный контакт, 13- защищаемая цепь, 14- гибкая связь, 15- контактный рычагу, 16- тепловой расцепитель, 17- добавочное сопротивление, 18- нагреватель.

Механизм управления предназначен для обеспечения ручного включения и выключения аппарата при помощи кнопок или рукоятки.

Устройство автоматического выключателя

Коммутирующее устройство автоматического выключателя состоит из подвижных и неподвижных контактов (силовых и вспомогательных). Пара контактов (подвижный и неподвижный) образуют полюс автоматического выключателя, количество полюсов бывает от 1 до 4. Каждый полюс комплектуется отдельной дугогасительной камерой.

Механизм, который отключает автоматический выключатель при аварийных режимах, называется расцепителем . Различают следующие виды расцепителей:

— электромагнитный максимального тока (для защиты электроустановок от токов короткого замыкания),

— тепловой (для защиты от перегрузок),

— комбинированный, имеющий электромагнитный и тепловой элементы,

— минимального напряжения (для защиты от недопустимого снижения напряжения),

— независимый (для дистанционного управления автоматическим выключателем),

— специальный (для реализации сложных алгоритмов защиты).

Устройство автоматического выключателя

Электромагнитный расцепитель автоматического выключателя представляет собой небольшую катушку с обмоткой из медного изолированного провода и сердечником. Обмотка включается в цепь последовательно с контактами, то есть по ней проходит ток нагрузки.

В случае возникновения короткого замыкания ток в цепи резко возрастает, в результате создаваемое катушкой магнитное поле вызывает перемещение сердечника (втягивание в катушку или выталкивание из неё). Сердечник при перемещении действует на отключающий механизм, который вызывает размыкание силовых контактов автоматического выключателя. Существуют автоматические выключатели с полупроводниковыми расцепителями, реагирующими на максимальный ток.

Тепловой расцепитель автоматического выкючателя представляет собой биметаллическую пластину, изготовленную из двух металлов с различными коэффициентами линейного расширения, жестко соединенных между собой. Пластина не является сплавом металлов, их соединение производится обычно прессованием. Биметаллическая пластина включается в электрическую цепь последовательно с нагрузкой и нагревается электрическим током.

В результате нагрева происходит изгибание пластины в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения. В случае возникновения перегрузки, то есть при небольшом (в несколько раз) увеличении тока в цепи по сравнению с номинальным, биметаллическая пластина, изгибаясь, вызывает отключение автоматического выключателя.

Время срабатывания теплового расцепителя автоматического выключателя зависит не только от величины тока, но и от температуры окружающей среды, поэтому в ряде конструкций предусмотрена температурная компенсация, которая обеспечивает корректировку времени срабатывания в соответствии с температурой воздуха.

Независимый расцепитель минимального напряжения по конструкции аналогичны электромагнитному и отличаются от него условиями срабатывания. В частности, независимый расцепитель обеспечивает отключение автомата при подаче напряжения на расцепитель независимо от наличия аварийных режимов.

Указанные расцепители являются дополнительными и могут отсутствовать в конструкции автоматического выключателя. Имеются также выключатели без каких-либо расцепителей, в этом случае они называются в ыключателями- разъединителями .

В настоящее время распространены автоматические выключатели типов АП50Б, АЕ10, АЕ20, АЕ20М, ВА04-36, ВА-47, ВА-51, ВА-201, ВА88 и др. Автоматические выключатели АП50Б выпускают на номинальные токи до 63А, АЕ20, АЕ20М – до 160А, ВА-47 и ВА-201 – до 100А, ВА04-36 – до 400 А, ВА88 – до 1600А.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Принцип работы автоматических выключателей

Автоматический выключатель – коммутационный аппарат, используемый для защиты электрической сети от перегрузок и коротких замыканий.

Автоматический выключатель – коммутационный аппарат, используемый для защиты электрической сети от перегрузок и коротких замыканий.

Изделия делятся на три основных типа:

1. Однополюсные – устанавливаются в однофазных сетях;
2. Двухполюсные – используются одно- и двухфазных сетях;
3. Трехполюсные – для сетей с тремя фазами;
4. Четырехполюсные – применяются в трехфазных сетях, оснащенных системой заземления.

Ознакомиться с ассортиментом автоматических выключателей можно в каталоге компании «Электрофф». В продаже представлены надежные и мощные аппараты, способные обеспечить надежную защиту сети от сверхтоков.

Принцип работы

Работа автоматического выключателя в разных режимах осуществляется по следующему принципу:

В процессе взвода рычага управления аппаратом выполнятся передвижение механизма, отвечающего за взвод и расцепление, в результате выполняется коммутация силовых контактов.

После активации коммутации ток проходит от питающего кабеля, который подсоединен к винтовому зажиму. Далее через этот зажим энергия проходит по контактам сначала к неподвижному, а после к подвижному. Затем ток следует через гибкую связь, электромагнитную катушку, снова через биметаллическую пластину и гибкую связь, в конце через фиксационный элемент к отходящей линии, которая осуществляет питание электрического прибора.

Принцип действия этого режима заключается в мгновенном отключении нагрузки электромагнитным расцепителем в случае возникновения короткого замыкания в цепи. Процесс работы выполняется по следующей схеме:

• Если в сети наблюдается существенное превышение номинального тока, который проходит через электромагнитную обмотку, образуется мощное магнитное поле. В результате магнитный якорь, оснащенный подвижным контактом, оттягивается вниз образованным магнитным полем.
• Якорь при опущении надавливает на рычаг спускового механизма, таким образом, происходит расцепление контактов, то есть прекращается подача тока.

Конструкция срабатывает мгновенно после возникновения короткого замыкания, то есть исключаются нежелательные последствия такой аварии.

Однако не исключатся образование дугового разряда между контактной группой. В таком случае дуга направляется в сторону дугогасительной камеры. При соприкосновении с пластинами происходит расщепление дуги – она проникает в полость камеры, а после затухает. Избыточное давление и образовавшиеся продукты горения выходят наружу через специализированное отверстие в корпусе автоматического выключателя.

В аппарате установлен тепловой расцепитель, отвечающий за перегрузки. Принцип работы автоматического выключателя при перегрузках заключается в следующем: в случаях, когда электроэнергия, проходящая через биметаллическую пластину, становится равной или превышает положенное значение, то происходит нагрев пластины, в результате она постепенно меняет форму (изгибается). При достижении определенного угла изгиба, она активирует нажатием на рычажок спусковой механизм, тем самым отключая подачу тока потребителям.

Терморасцепитель реагирует медленнее, чем магнитный выключатель. Срабатывание нуждается в большем промежутке времени, однако его легко настроить и отличается высокой точностью.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя

Многих интересует, для чего нужен автоматический выключатель, а также устройство и принцип действия автоматического выключателя. Сегодня в нашей статье мы постараемся ответить на эти вопросы.

Назначение автоматического выключателя

Автоматический выключатель – это контактный коммутационный аппарат, позволяющий стабилизировать напряжение в электросети. Его устанавливают, чтобы защитить кабели, провода, а также электроприборы от короткого замыкания (к.з.) и перегрузки.

При установке данного устройства следует помнить, что оно не предназначено для защиты человека от поражения электрическим током.

Автоматический выключатель. Устройство

Модульный выключатель автоматический внешне представлен в виде корпуса и рычага управления, которые выполнены из ПВХ-пластиката пониженной горючести. Также невооруженным взглядом можно определить клеммы (нижняя и верхняя) для подключения кабеля или провода. Внутри же корпуса защитного аппарата размещаются следующие элементы:

• силовые контакты (подвижный и неподвижный), обеспечивающие коммутацию;
• механизм взвода и расцепления, который взаимосвязан с рычагом управления;
• катушка (электромагнит) и подвижный сердечник (якорь), выполняющий функцию толкателя. Эти элементы являются электромагнитным расцепителем и обеспечивают защиту от токов к.з.;
• дугогасительная камера. Данное устройство выполняет быстрое гашение дугового разряда, который образуется при размыкании контактов;
• биметаллическая пластина. Данный элемент является тепловым расцепителем и обеспечивает защиту от повышенной нагрузки. Также имеется регулировочный винт, при помощи которого обеспечивается регулировка значения тока, при котором данный расцепитель должен сработать.

Автоматический выключатель: принцип работы

Как работает автоматический выключатель? В разных режимах механизм действия будет отличаться. Ниже рассмотрим каждый из них.

1. Нормальный режим.

Во время взвода рычага управления выключателем приводится в движение механизма взвода и расцепления, тем самым осуществляя коммутацию силовых контактов.

После коммутации ток протекает от питающего провода или кабеля, подключенного к винтовому зажиму, через этот зажим по контактам, сначала по неподвижному, а затем и по подвижному. Далее ток проходит через гибкую связь, катушку электромагнита, снова через гибкую связь и биметаллическую пластину, и в конце через нижний винтовой зажим к отходящей линии, «питающей» электроприбор.

2. Короткое замыкание.

В данном режиме электромагнитный расцепитель автоматического выключателя должен произвести мгновенное отключение нагрузки. Принцип действия заключается в следующем: при значительном превышении номинального тока, протекающего через обмотку электромагнита, возникает мощное магнитное поле, которое тянет вниз якорь с подвижным контактом. Якорь в свою очередь надавливает на рычажок спускового механизма, в результате чего происходит отключение нагрузки.

Необходимо отметить, что в результате мгновенного возникновения магнитного поля автоматический выключатель успевает отключиться до появления нежелательных последствий.

Однако во время размыкания возможно возникновение дугового разряда между подвижным и неподвижным контактами. Дуга движется в сторону дугогасительной камеры. Попадая на пластины, дуга расщепляется, завлекается внутрь камеры и тухнет. Образовавшиеся продукты горения вместе с избыточным давлением выходят наружу через специальное отверстие в корпусе автомата.

3. Перегрузка.

За защиту от перегрузки отвечает тепловой расцепитель. Принцип работы данного расцепителя заключается в следующем: когда ток, протекающий через биметаллическую пластину, становится равным или больше установленного значения, пластина нагревается и постепенно изгибается. Достигнув определенного угла изгиба, она надавливает своим кончиком на рычажок спускового механизма. Таким образом автомат отключается.

Стоит отметить, что терморасцепитель, в отличие от магнитного, является более медлительным. Для его срабатывания требуется больше времени, но зато он более точный и легче поддается настройке.

Мы рассказали об устройстве и принципе работы автоматического выключателя. Также вы можете посмотреть наше видео, в котором детально показана конструкция автоматического выключателя и как он работает.

Автоматический выключатель. Назначение, виды, принцип работы

Электропитание любого объекта должно осуществляться через защитные устройства, именуемые автоматическими выключателями. Раньше вместо них использовали пробки. Автоматические выключатели выполняют ту же задачу по защите бытовой сети от перегрузки или короткого замыкания. Однако автоматы более современны и удобны в использовании.

Что такое автоматический выключатель?

Автоматический выключатель – это защитное устройство, предназначенное для аварийного отключения напряжения при перегрузке сети или коротком замыкании. В обычной квартире перегрузка возникает, если в розетки вставлено слишком много мощных электроприборов. Например, электрические чайники, утюги или обогреватели. В промышленных помещениях причиной короткого замыкания может стать неисправное оборудование.

Как работает автоматический выключатель?

По принципу работы автомат напоминает обыкновенный выключатель для света. Если он включен, то через его клеммы проходит электрический ток и в помещении есть напряжение. Если автомат выключен, то ток не проходит и, соответственно, здание или территория обесточена.

Причины срабатывания автоматического выключателя

Автомат может сработать по одной из двух причин:

• короткое замыкание;
• перегрузка по току.

Короткое замыкание

Короткое замыкание (КЗ) возникает, когда между фазным и нулевым проводниками появляется электрический контакт. Например, если в розетку каким-то образом попал короткозамкнутый провод.

При коротком замыкании ток в электропроводке достигает величин в сотни ампер. Это приводит к срабатыванию электромагнитного расцепителя автоматического выключателя. Этот вид защиты срабатывает мгновенно. Поэтому при КЗ напряжение отключится без задержки по времени.

Перегрузка по току

Перегрузка по току – явление более распространенное. Оно возникает, когда в квартирные розетки включено слишком большое количество мощных электроприборов.

Обычно это происходит в зимний период. Люди хотят согреться и подключают к бытовой сети по 2–3 электрических обогревателя.

При перегрузке по току в автоматическом выключателе срабатывает тепловой расцепитель. Особенность этой защиты состоит в том, что на отключение электропитания необходимо некоторое время. Например, если превысить максимальный ток автомата на 10%, то он сработает через час. А если превысить ток в 2 раза, отключение случится через 5 минут. Данные числа взяты сугубо для примера. Точное время отключения и кратность перегрузки зависят от конкретного типа автоматического выключателя и его производителя.

Как выбрать автоматический выключатель?

Выбирая автомат для защиты, важно учесть два фактора:

• тип электрической сети (однофазная или трехфазная);
• максимальный допустимый ток в электропроводке.

Трехфазные и однофазные автоматы

Для защиты квартирной электропроводки с напряжением 220 В потребуются однофазные автоматические выключатели. Их наиболее просто найти в продаже. Однофазные автоматы имеют два клеммника для подключения проводки. Обычно они используются в качестве групповых. Это означает, что каждый выключатель защищает свою линию. Например, один автомат устанавливается на освещение. Другой – защищает розетки в спальне. А третий автомат – используется для стиральной машины.

Трехфазные автоматические выключатели распространены в промышленности и небольших производственных цехах. Через них защищаются сети питания мощных станков, насосов водоснабжения, зданий или лифтов.

Трехфазный автомат имеет 6 клемм для подключения проводов. На три верхних приходит питающее напряжение, а к трем нижним подсоединяется потребитель.

Максимальный ток в электропроводке

Как правило, в бытовой электропроводке используются автоматы с током срабатывания от 16 до 32 А. Этих величин достаточно для большинства электроприборов, которые люди используют в квартирах.

То, что автомат имеет номинальный ток 16 А означает, что если через него начнет протекать ток больше этой величины, то он отключится. Здесь важно помнить, что если превышение тока несущественное, то на отключение уйдет некоторое время.

Также, выбирая ток автоматического выключателя, необходимо учитывать тип потребителя электроэнергии. Например, двигатели в момент запуска способны потреблять ток в 5–10 раз превышающий номинальное значение. Если в нормальном режиме работы двигатель потребляет ток 1 А, то в момент запуска он будет брать от сети 5–10 А. Поэтому нужно подобрать такой автомат, чтобы он не успевал сработать на эту кратковременную перегрузку по току.

Автоматические выключатели зарекомендовали себя как простое и эффективное решение для защиты бытовых и промышленных электрических сетей. Данное устройство защитит проводку от токов короткого замыкания и перегрузок. Выбирая автомат для защиты, необходимо учитывать тип электрической сети и максимальные токи, которые для нее являются допустимыми.