Электромагнитный расцепитель

Основные сведения

Расцепители автоматических выключателей

Расцепитель – часть выключателя, воздействующая непосредственно на механизм его отключения при критических параметрах защищаемой цепи ( токе, напряжении ).

Расцепители представляют собой реле или элементы реле, встроенные в выключа-

тель с использованием его элементов или приспособленные к его конструкции.

Расцепители выполняют на базе обычных электромагнитных реле ( тока, напряже-

ния ). Однако в последнее время все чаще применяются расцепители на базе статических электронных реле. Электронная часть этих реле контролирует ту или иную физическую величину, но в их выходной цепи все равно включено электромагнитное реле, якорь кото-

рого воздействует на механизм расцепления.

Любой автоматический выключатель обязательноимеет электромагнитный расце-

питель максимального тока, мгновенно отключающий выключатель при коротком замка-

нии ( рис. 4.14 и 4.15 ).

В некоторых типах выключателей, кроме электромагнитного, применяется электро-

тепловой, отключающий выключатель с выдержкой времени в зоне токов перегрузки.

Такой расцепитель называют комбинированным ( рис. 4.16 ). Следует заметить, что автоматические выключатели с одним электротепловым расцепителем не выпускаются.

Аппарат, имеющий только электротепловой расцепитель, называют электротепловым реле ( ниже см. “Реле электротепловые” ).

Дополнительно выключатели могут снабжаться расцепителями:

минимальными ( минимального или нулевого напряжения ) – для автоматического отключения выключателя при снижении напряжения ниже допустимого уровня или его исчезновении( рис. 4.17 и 4.18 );

независимыми – для дистанционного отключения выключателя путем подачи на

пряжения на катушку расцепителя ( рис. 4.19 и 4.20 ).

Рассмотрим поочередно устройство и принцип действия каждого упомянутого рас-

цепителя.

Электромагнитный расцепитель предназначен для отключения выключателя тока-

ми короткого замыкания, Его часто называют максимальным расцепителем. По устройст-

ву и принципу действия – это реле максимального тока.

Рис. 4.14. Принципиальная схема максимального расцепителя:

1 – рукоятка включения; 2 – удерживающий рычаг; 3 – отключающий рычаг; 4 – регулировочная пружина; 5 – отключающая пружина; 6 – катушка; 7 – якорь; 8 – подвижный контакт; 9 – неподвижный контакт

В исходном состоянии выключатель включен, ток цепи меньше тока уставки. При

этом удерживающий рычаг 2 находится в зацеплении с отключающим рычагом 3. Подвиж

ный 8 и неподвижный 9 контакты замкнуты, и через них и токовую катушку 6 протекает ток.

При коротком замыкании ток в катушке увеличивается и якорь 7, преодолевая про-

тиводействие регулировочной пружины 4, перемещается вниз. Якорь воздействует на отключающий рычаг 3 и выводит его из зацепления с удерживающим рычагом 2.

Подвижный контакт 8 под действием отключающей пружины 5 поворачивается в

направлении против часовой стрелки и размыкается с неподвижным 9.

Рукоятка включения выключателя 1 устанавливается в промежуточное положе-

ние, по которому легко определить, что выключатель отключился автоматически.

Рис. 4.15. Кинематическая схема максимального расцепителя:

1 – шина, 2 – сердечник; 3 – якорь, 4 – отключающий валик; 5 – отключающая пру-

жина; 6 – отключающий рычаг; 7 – плечо отключающего валика; 8 – регулировоч-

ная гайка

На рис. 4.12 изображена показана одна из конструкций максимального расцепите-

ля.

В ней в качестве катушки реле максимального тока используется токоведущая ши-

на 1, на которую надет сердечник 2. На якоре 3 реле укреплен отключающий рычаг 6, на-

ходящийся в зацеплении с отключающим валиком 4. Отключающая пружина 5 отттягива-

ет отключающий рычаг 6 вниз.

При коротком замыкании якорь 3 притягивается к сердечнику 2. Отключающий ры

чаг 6, преодолевая противодействие регулировочной пружины 5, поворачивается по часо-

вой стрелке вокруг оси О

и ударяет по выступающему плечу 7 отключающего валика 4. Валик поворачивается в направлении против часовой стрілки вокруг оси О, что приво-

дит к размыканию контактов выключателя.

Значение тока срабатывания ( тока уставки ) регулируют при помощи гайки 8. Чем сильней при помощи этой гайки растянута пружина 5, тем ток уставки больше, и наобо-

рот. С пружиной связана стрелка-указатель, скользящая вдоль шкалы , проградуирован-

ной в долях номинального тока, например, 0,7; 1,0; 1,5; 1,7; 2,0.

studopedia.ru

Виды расцепителей

В бытовых автоматических выключателях чаще всего встречаются следующие виды расцепителей: тепловой, электронный и электромагнитный. Они быстро распознают критическую ситуацию (появление сверхтоков, перегрузки и перепады напряжения) и размыкают контакты автоматического выключателя, предотвращая порчу электрического оборудования и защищая проводку. Помимо этих видов, существуют еще и расцепители нулевого напряжения, минимального напряжения, независимые, полупроводниковые, механические.  

Сверхтоки – увеличение силы тока в электрической сети, превышающей номинальный ток автомата. Это токи перегрузки, замыкания.

Ток перегрузки – сверхток в функциональной сети.

Ток короткого замыкания – сверхток, появляющийся в результате замыкания двух составляющих сети при крайне низком сопротивлении между  этими элементами.

Тепловой расцепитель

Тепловой расцепитель размыкает контакты автоматического выключателя при небольших превышениях номинального тока, отличается увеличенным временем срабатывания. При кратковременных превышениях токовой нагрузки он не срабатывает, это удобно в сетях, где часты именно кратковременные превышения номинального тока автомата.

Тепловой расцепитель является биметаллической пластиной, один конец которой расположен рядом со спусковым механизмом расцепления. В случае увеличения силы тока пластина начинает изгибаться и приближаться к спусковому механизму, касается планки, а та, в свою очередь, размыкает контакты автоматического выключатели. Принцип работы построен на физических свойствах металла, расширяющегося при нагревании, поэтому такой расцепитель и называется тепловым.

К достоинствам теплового расцепителя можно отнести отсутствие трущихся друг о друга поверхностей, устойчивость к вибрациям, низкая стоимость в силу простой конструкции. Но нужно обратить внимание и на недостатки – работа теплового расцепителя сильно зависит от температуры окружающей среды, их следует размещать в местах со стабильным температурным режимом вдали от источников тепла, в противном случае возможны многочисленные ложные срабатывания.

Электронный расцепитель

В состав электронного расцепителя входят измерительные устройства (датчики тока), блок управления и исполнительный электромагнит. Электронные расцепители предназначены для подачи команды на автоматическое отключения автомата с заданной программой при возникновении в электрической цепи сверхтоков перегрузки или замыкания. При превышении силы тока через автомат в блоке электронного расцепителя начинается отсчет времени срабатывания в соответствии с время-токовой характеристикой. Если за время срабатывания ток снизится до величины, ниже пороговой, то автоматического срабатывания не произойдет.

К плюсам электронных расцепителей относятся: широкий выбор настроек, четкое следование прибора заданной программе, наличие индикаторов. Основной недостаток – довольно высокая стоимость, а также чувствительность расцепителя к воздействию электромагнитного излучения.   

Электромагнитный расцепитель

Электромагнитный расцепитель (отсечка) срабатывает мгновенно, не допуская ни малейшей вероятности повреждения составных частей  электроцепи. Это соленоид с подвижным сердечником, который воздействует на механизм расцепления. В процессе протекания тока по обмотке соленоида, в случае превышения токовой нагрузки, происходит втягивание сердечника под воздействием электромагнитного поля.

Электромагнитный расцепитель срабатывает при превышении тока короткого замыкания. Он обладает достаточной прочностью, устойчив к вибрации, однако создает магнитное поле.

Ток расцепителя автоматического выключателя

Ток расцепителя автоматического выключателя имеет конкретное значение (номинал), означающий величину тока, при котором автомат разомкнет цепь. Ток в тепловом расцепителе всегда равен или меньше номинального тока автоматического выключателя. При любом превышении токовой нагрузки на расцепитель будет происходить отключения автомата. При этом время, через которое произойдет размыкание контактов, зависит от времени протекания тока превышенной нагрузки. Время отключения теплового расцепителя можно рассчитать, используя время-токовые характеристики.

Ток электромагнитного расцепителя  отключает автомат мгновенно при превышении номинального тока автоматического выключателя, чаще всего это происходит при коротком замыкании. Перед КЗ в сети очень быстро нарастает величина тока, которую учитывает устройство электромагнитного расцепителя, в результате происходит очень быстрое воздействие на механизм расцепления. Скорость срабатывания в этом случае составляет доли секунды. 

electropara.ru

 

Использование: изобретение относится к электротехнике, в частности к области электроаппаратостроения и может быть использовано в воздушных автоматических выключателях, предназначенных для защиты потребителей электрической энергии от токовых перегрузок и короткого замыкания. Электромагнитный расцепитель для автоматического выключателя содержит магнитную систему, состоящую из сердечника 1 магнитопровода 2, размещенных на сердечнике 1, гильзу 3 с обмоткой 4, прямоходовым немагнитным якорем 5 и магнитной жидкостью 6. Гильза 3, обмотка 4 и немагнитный якорь 5 установлены коаксиально. Немагнитный якорь 5 поджат пружиной 7 к магнитопроводу 2 и образует зазор 8 с сердечником 1 и полость 9 в зазоре с гильзой 3. В зазоре 8 между сердечником 1 и немагнитным якорем 5 в полости 9 размещена магнитная жидкость 6. Немагнитный якорь 5 охвачен магнитной жидкостью 6, а его хвостовик 10 имеет возможность взаимодействовать со спусковой защелкой выключателя 11 при срабатывании. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области электроаппапаратостроения и может быть использовано в воздушных автоматических выключателях, предназначенных для защиты потребителей электрической энергии от токовых перегрузок и короткого замыкания.

Известны электромагнитные расцепители, служащие расцепляющими устройствами контактных аппаратов, например максимальными расцепителями тока в автоматических выключателях с высокой отключающей способностью серии S 500 (каталог ВВС “Автоматические выключатели серии S 500”, 1989).

Названные электромагнитные расцепители широко применяются и в отечественных сериях автоматических выключателей, предназначенных для защиты электрических цепей и электродвигателей (Выключатели автоматические серии ВА 14, Электротехника СССР, Информэлектро, 1988).

Конструкция известных максимальных расцепителей тока содержит сердечник, магнитопровод, прямоходовой пружинный якорь с двумя хвостовиками, катушку, выполненную обмоточным проводом. Прямоходовый якорь образует с сердечником рабочий зазор в гильзе и полость в зазоре между ним и гильзой для пропуска окружающей среды, например воздуха, при движении на срабатывание и возвращение в исходное состояние якоря.

Принцип действия известной конструкции максимальных расцепителей тока заключается в создании в магнитной цепи током перегрузки или короткого замыкания магнитодвижущей силы, обеспечивающей проведение магнитного потока через рабочий зазор магнитной цепи, достаточный для притяжения якоря к сердечнику. При этом движущийся якорь, выбирая рабочий зазор, одним хвостовиком взаимодействует с подвижным контактодержателем выключателя, а другим с защелкой механизма свободного расцепления.

Магнитное поле и магнитный поток в магнитной цепи у известного максимального расцепителя тока распределены неравномерно по сечению и длине сердечника. Неравномерность плотности силовых линий обусловлена малой протяженностью сердечника в сравнении с величиной его диаметра и особенностью формы исполнения магнитопровода.

К недостаткам конструкции известных электромагнитных максимальных расцепителей тока относятся: сложность конструкции, невозможность воздействия на защелку механизма свободного расцепления до отброса главных контактов выключателя, большие потери энергии в рабочем воздушном зазоре магнитной цепи, не использование неравномерности магнитного потока в рабочем зазоре для улучшения характеристик срабатывания.

Несколько упростить конструкцию электромагнитных расцепителей максимального тока удалось в автоматических выключателях серии ВА 19, выпускаемых по техническим условиям ТУ 16 89, ИГР. 641233.007 ТУ, исключением одного хвостовика у якоря. Эта известная конструкция электромагнитного максимального расцепителя тока является наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому решению и принята авторами за прототип, который содержит сердечник, магнитопровод и установленные коаксиально гильзу с обмоткой и прямоходовым подпружиненным якорем с хвостовиком. Якорь образует рабочий зазор с сердечником и зазор с гильзой. В зазорах якоря с сердечником и гильзой образована полость для прохождения окружающей среды при его движении и возможности осуществления взаимодействия хвостовиком с защелкой выключателя при срабатывании.

К недостаткам известного расцепителя максимального тока, выбранного за прототип, относятся: 1. Большие потери магнитодвижущей силы на проведение магнитного потока через воздушный зазор магнитной цепи.

2. В конструкции не используется присущая ей неравномерность магнитного поля при обеспечении перемещения якоря на срабатывание.

3. Высокая металлоемкость, обусловленная расходом стали. Невозможность уменьшения металлоемкости конструкции без ухудшения характеристик срабатывания.

4. Сила удара якоря по защелке при срабатывании излишне велика, что снижает ресурс и надежность аппарата. Излишняя энергия удара связана с зависимостью роста магнитного потока не только от тока, но и от положения якоря при его движении к сердечнику.

Цель изобретения заключается в устранении названных недостатков, а именно, в усовершенствовании конструкции электромагнитного расцепителя, увеличении проводимости магнитной цепи, получении и использовании дополнительной неоднородности магнитного поля для движения якоря. Поставленная цель достигается тем, что в электромагнитном расцепителе для автоматического выключателя, содержащем магнитную систему, состоящую из сердечника, магнитопровода и установленных коаксиально обмотку с гильзой и прямоходовым подпружиненным якорем, в зазорах которого с сердечником и гильзой образована полость для прохода окружающей среды и возможности взаимодействия хвостовиком с защелкой выключателя при срабатывании, магнитная система выполнена в виде замкнутой магнитной цепи, содержащей магнитопровод, сердечник и магнитную жидкость, а якорь выполнен из немагнитного материала, при этом магнитная жидкость размещена в полости гильзы так, что занимает рабочий зазор между сердечником и якорем и охватывает якорь.

Специфика магнитных жидкостей связана с наличием в них в неоднородном магнитном поле объемной механической силы F, действующей на погруженное немагнитное тело и по величине пропорциональной намагниченности магнитной жидкости. Немагнитное тело, погруженное в магнитную жидкость, будет “всплывать” при определенной намагниченности жидкости и “тонуть” с ее падением (Магнитные жидкости /Б.М. Берковский, В.Ф. Медведев, М.С. Краков М. Химия, 1989. 240 с).

Следовательно, сущность предлагаемого технического решения заключается в использовании магнитной жидкости для проведения магнитного потока в магнитной цепи электромагнитного расцепителя и обеспечения “выталкивания” (срабатывания) якоря при достаточной намагниченности магнитной жидкости, наступающей с достижением током нагрузки величины, равной величине уставки по току срабатывания.

Указанное достигается тем, что в электромагнитном расцепителе для автоматического выключателя, содержащем сердечник, магнитопровод и установленные коаксиально гильзу с обмоткой и прямоходовым подпружиненным якорем с хвостовиком, в зазорах которого с сердечником и гильзой образована полость для прохода среды, окружающей якорь, в соответствии с изобретением якорь выполнен из немагнитного материала, а сам электромагнитный расцепитель снабжен магнитной жидкостью. При этом магнитная жидкость размещена в полости гильзы так, что занимает зазор между сердечником и якорем, полость в зазоре между якорем и гильзой и охватывает якорь.

На фиг. 1 изображен предлагаемый электромагнитный расцепитель для автоматического выключателя в разрезе в исходном положении без тока в цепи обмотки; на фиг. 2 он же, при токе нагрузки в цепи обмотки не обеспечивающем магнитного потока, способного вызвать движение якоря на срабатывание. Направление тока указано в сечении витков обмотки и стрелкой в подводящем проводе; на фиг. 3 предложенный электромагнитный расцепитель для автоматического выключателя в разрезе в положении “срабатывание”. Хвостовик движущегося якоря сбрасывает спусковую защелку выключателя. Тонкими линиями со стрелками обозначены силовые линии магнитного поля. На фиг. 4 предложенный электромагнитный расцепитель для автоматического выключателя, функционирующий в автоматическом выключателе ВА-19.

Предложенный электромагнитный расцепитель для автоматического выключателя содержит магнитную систему, состоящую из сердечника 1, магнитопровода 2, размещенных на сердечнике 1 гильзу 3 с обмоткой 4, прямоходовым немагнитным якорем 5 и магнитной жидкостью 6.

Гильза 3, обмотка 4 и немагнитный якорь 5 установлены коаксиально. Немагнитный якорь 5 поджат пружиной 7 к магнитопроводу 2 и образует зазор 8 с сердечником 1 и полость 9 в зазоре с гильзой 3. В зазоре 8 между сердечником 1 и немагнитным якорем 5 в полости 9 размещена магнитная жидкость 6. Немагнитный якорь 5 охвачен магнитной жидкостью 6, а его хвостовик 10 имеет возможность взаимодействовать со спусковой защелкой выключателя 11 при срабатывании (фиг. 1, 4).

Предложенный электромагнитный максимальный расцепитель тока работает следующим образом: При номинальной токовой нагрузке и технологической нагрузке цепи обмотки I_номI_нагрI_тн В исходном положении при отсутствии тока в витках обмотки 4 на якорь 5 электромагнитного расцепителя, охваченный магнитной жидкостью 6, действуют силы: веса якоря 5 -P_я, поджатия пружины 7 F_пр, направленные к сердечнику 1, и сила Архимеда f, противостоящая им. Сила Архимеда f по величине меньше суммы сил поджатия и веса якоря f<P+F_пр. Поэтому якорь 5 находится в покое на расстоянии зазора 8 от сердечника 1 (фиг. 1).

При прохождении в главной цепи автоматического выключателя и по виткам обмотки 4 номинального тока, либо тока технологической нагрузки магнитодвижущая сила развивает в сердечнике 1 неравномерный по его длине магнитный поток, идущий через магнитную жидкость 6, охватывающую немагнитный якорь 5 к магнитопроводу 2. Наибольшая плотность силовых линий магнитного поля к поверхности сердечника 1 в зазоре с немагнитным якорем 5 (под якорем), наименьшая над немагнитным якорем 5 у поверхности магнитопровода 2 (на фиг. 2 плотность силовых линий магнитного поля условно не показана).

Эффективная плотность магнитной жидкости 6 в неравномерном магнитном поле увеличивается пропорционально намагниченности, плотности силовых линий магнитного поля. Поэтому объемная механическая силы F, вызванная разностью плотностей немагнитного якоря 5 и магнитной жидкости 6, воздействуя на немагнитный якорь 5, стремится поднять его от сердечника 1 и вытолкнуть из магнитной жидкости 6.

Однако, величина силы F, выталкивающей немагнитный якорь 5 при названных токах в главной цепи автоматического выключателя еще недостаточна, чтобы преодолеть суммарное усилие пружины 7, поджимающей хвостовик 10 и вес немагнитного якоря 5, F < F_пр + P_я.

Все подвижные элементы электромагнитного расцепителя находятся в исходном состоянии (фиг. 2).

II. При протекании токов короткого замыкания, равных или превосходящих по величине уставку по току срабатывания I_кзI_ср Нарастающий ток короткого замыкания, проходя по виткам обмотки 4, вызывает в сердечнике 1 магнитодвижущую силу, обеспечивающую проведение в магнитной цепи нарастающего по величине и неравномерности магнитного потока, увеличивающего намагниченность магнитной жидкости 6.

Так как электромагнитный расцепитель снабжен магнитной жидкостью 6, имеющей более высокую магнитную проницаемость, чем воздух (например 15) и она размещена в полости 9 гильзы 3 и между сердечником 1 и магнитопроводом 2, то потери магнитодвижущей силы на проведение магнитного потока уменьшены по сравнению с затратами в прототипе.

Плотность силовых линий под якорем не зависит от его положения и всегда превосходит плотность силовых линий над якорем.

Неравномерность магнитного поля в магнитной цепи, присущая электромагнитным расцепителям с протяженностью сердечников незначительно превышающих их диаметр, увеличена тем, что прямоходовый якорь 5, находящийся на пути магнитного потока, выполнен из немагнитного материала, например из аминопласта МФВ1 Гост 9359-80, с малой магнитной проницаемостью и охвачен магнитной жидкостью 6.

В неравномерном магнитном поле при токе короткого замыкания, превосходящем уставку по току срабатывания, эффективная плотность магнитной жидкости 6, охватывающей немагнитный якорь 5, намного превосходит плотность немагнитного якоря, что и обеспечивает мгновенный рост усилия, выталкивающего якорь 5 (F >F_пр +P_я). Якорь 5 моментно всплывает, уходит из сердечника 1 и хвостовиком 10 срывает спусковую защелку 11 выключателя.

От положения немагнитного якоря 5 при движении на срабатывание не зависит величина магнитного потока, поэтому энергия удара хвостовика 10 по спусковой защелке 11 ограничена в сравнении с прототипом, что повышает ресурс и надежность аппарата.

С отключением автоматическим выключателем после срыва спусковой защелки тока короткого замыкания вместе с магнитным потоком падает эффективная плотность магнитной жидкости 6 и выталкивающая сила F. Под действием усилия пружины 7 и веса P_я немагнитный якорь 5 возвращается в исходное состояние и охватывается магнитной жидкостью 6.

В случае медленного монотонного нарастания тока нагрузки и приближения к величине уставки по току срабатывания усилие выталкивания F может превзойти противодействие пружины 7 до достижения током величины уставки. Якорь 5 выдвинет хвостовик 10 к защелке 11, но не обеспечит срабатывания. Сброс защелки и срабатывание выключателя произойдет только при достижении током нагрузки уставки по току срабатывания.

Существенность каждого из отличительных признаков предложенного технического решения следующим образом определяет достижения заявляемого положительного эффекта.

Предложенный электромагнитный расцепитель для автоматического выключателя совершеннее прототипа, так как использует дополнительную неоднородность магнитного поля для движения якоря и в сравнении с прототипом имеет преимущества: меньшие потери магнитодвижущей силы на проведение магнитного потока (в зазоре магнитная жидкость, а не воздух); меньшую металлоемкость конструкции (якорь выполнен из пластмассы, а не из стали); меньшую, рациональную по величине (сберегающую ресурс и надежность) энергию удара при моментном срабатывании, обеспечиваемую магнитным потоком, не зависящим от положения движущегося якоря.

Выполнен опытный образец предлагаемого электромагнитного расцепителя для автоматического выключателя, встроенный в автоматический выключатель ВА 19, который при стендовой проверке обеспечил его срабатывание при токах короткого замыкания.

Формула изобретения

Электромагнитный расцепитель для автоматического выключателя, содержащий магнитную систему, состоящую из сердечника, магнитопровода и установленных коаксиально обмотку с гильзой и прямоходовым подпружиненным якорем, в зазорах между якорем, сердечником и гильзой образована полость для прохождения окружающей среды, хвостовик якоря расположен с возможностью взаимодействия с защелкой выключателя при срабатывании, отличающийся тем, что якорь выполнен из немагнитного материала, в полости гильзы размещена магнитная жидкость так, что она занимает рабочий зазор между сердечником и якорем и охватывает якорь с образованием замкнутой магнитной цепи, состоящей из магнитопровода, сердечника и магнитной жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

www.findpatent.ru

Как устроен автоматический выключатель – основные рабочие органы автомата

Если разобрать корпус (для чего необходимо высверлить соединяющие его половинки заклепки), то можно увидеть и получить доступ ко всем его компонентам. Рассмотрим наиболее важные из них, которые обеспечивают нормальное функционирование устройства.

1. 1. Верхняя клемма для подключения;
2. 2. Неподвижный силовой контакт;
3. 3. Подвижный силовой контакт;
4. 4. Дугогасительная камера;
5. 5. Гибкий проводник;
6. 6. Электромагнитный расцепитель (катушка с сердечником);
7. 7. Ручка для управления;
8. 8. Тепловой расцепитель (биметаллическая пластина);
9. 9. Винт для регулировки теплового расцепителя;
10. 10. Нижняя клемма для подключения;
11. 11. Отверстие для выхода газов (которые образовываются при горении дуги).

Электромагнитный расцепитель

Функциональное назначение электромагнитного расцепителя – обеспечение практически мгновенного срабатывания автоматического выключателя при возникновении в защищаемой цепи короткого замыкания. В этой ситуации в электрических цепях возникают токи, величина которых в тысячи раз превышают номинальное значение этого параметра.

Время срабатывания автомата определяется по его времятоковым характеристикам (зависимость времени срабатывания автомата от величины тока), которые обозначаются индексами А, В или C (наиболее распространенные).

Тип характеристики обозначен в параметре номинального тока на корпусе автомата, например, С16. Для приведенных характеристик время срабатывания находится в пределах от сотых до тысячных долей секунды.

Конструкция электромагнитного расцепителя представляет собой соленоид с подпружиненным сердечником, который связан с подвижным силовым контактом.

Электрически катушка соленоида включена последовательно в цепочку, состоящую из силовых контактов и теплового расцепителя. При включенном автомате и номинальном значении тока, через катушку соленоида протекает ток, однако, величина магнитного потока мала для втягивания сердечника. Силовые контакты замкнуты и это обеспечивает нормальное функционирование защищаемой установки.

При коротком замыкании резкое увеличение тока в соленоиде приводит к пропорциональному увеличению магнитного потока, способного преодолеть действие пружины и переместить сердечник и связанный с ним подвижный контакт. Перемещение сердечника вызывает размыкание силовых контактов и обесточивание защищаемой линии.

Тепловой расцепитель

Тепловой расцепитель выполняет функцию защиты при небольшом, но действующим в течении относительно длительного промежутка времени, превышении допустимого значения тока.

Тепловой расцепитель – расцепитель замедленного действия, он не реагирует на кратковременные броски тока. Время срабатывания этого вида защиты регламентируется также время-токовыми характеристиками.

Инерционность теплового расцепителя позволяет реализовать функцию защиты сети от перегрузки. Конструктивно тепловой расцепитель представляет консольно закрепленную в корпусе биметаллическую пластину, свободный конец которой через рычаг взаимодействует с механизмом расцепления.

Электрически биметаллическая пластина включена последовательно с катушкой электромагнитного расцепителя. При включенном автомате в последовательной цепочке протекает ток, нагревая биметаллическую пластину. Это приводит к перемещению ее свободного конца в непосредственную близость к рычагу механизма расцепления.

При достижении значений тока, указанных во временно-токовых характеристиках и по истечении определенного времени пластина нагреваясь изгибается, контактирует с рычагом. Последний через механизм расцепления размыкает силовые контакты – сеть оказывается защищенной от перегрузки.

Регулировка тока срабатывания теплового расцепителя с помощью винта 9 производится в процессе сборки. Так как большинство автоматов модульные и их механизмы запаяны в корпусе простому электрику нет возможности произвести такую регулировку.

electriced.ru

Конструкция автоматических выключателей

Важной составной частью автомата является расцепитель, который контролирует заданный параметр защищаемой сети и воздействует на расцепляющее устройство, отключающее автомат. Наибольшее распространение получили расцепители следующих типов:

1. электромагнитные (для защиты от токов КЗ);
2. тепловые (для защиты от перегрузок);
3. комбинированные, в том числе и электронные.

Электромагнитный расцепитель состоит из катушки с подвижным сердечником и возвратной пружины. При протекании по катушке тока КЗ сердечник мгновенно втягивается и воздействует на отключающую рейку механизма свободного расцепления.

Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, соединенную последовательно с контактом. При нагревании ее током перегрузки она изгибается и воздействует на отключающую рейку механизма свободного расцепления.

Интересное видео об устройстве автоматических выключателей смотрите ниже:

Различают нетокоограничивающие и токоограничивающие автоматические выключатели.

1. Нетокоограничивающие выключатели не ограничивают ток КЗ в цепи, и он достигает максимального ожидаемого значения.
2. Токоограничивающие выключатели ограничивают ток КЗ с помощью быстрого введения в цепь дополнительного сопротивления дуги (в первый же полупериод, до того, как ток КЗ значительно возрастет) и последующего быстрого отключения КЗ. При этом ток КЗ не достигает ожидаемого расчетного максимального значения. Токоограничение начинается с некоторого значения тока, определяемого характеристикой токоограничения (рис.6.1).

Например, выключатели серии Compact NS (Merlin Gerin) обладают исключительной токоограничивающей способностью благодаря технологии двойного размыкания (очень быстрое разъединение контактов под действием электродинамических сил и возникновение двух последовательных напряжений дугового pазpяда с крутым волновым фронтом).

Выбор автоматических выключателей

Выбор автоматических выключателей производится:

1. по номинальному току,
2. времятоковой характеристике срабатывания (ВТХ),
3. отключающей способности, условиям монтажа и эксплуатации.

Правильный выбор характеристики автоматического выключателя является залогом его своевременного срабатывания.

Как правильно выбрать автоматический выключатель смотрите в видео ниже:

Номинальный ток и напряжение

Номинальным током Iн и напряжением Uн автоматического выключателя называют значения тока и напряжения, которые способны выдержать главные токоведущие части выключателя в длительном режиме. Номинальный ток расцепителя Iн.расц может отличаться от номинального тока автомата, поскольку в автомат могут быть встроены расцепители с меньшим номинальным током.

Другой, не менее важной, характеристикой автоматического выключателя является его предельная коммутационная способность (ПКС). ПКС называют максимальное значение тока КЗ, которое выключатель способен включить и отключить несколько раз, оставаясь в исправном состоянии.

Времятоковые защитные характеристики

Автоматические выключатели могут иметь следующие времятоковые защитные характеристики (ВТХ) (рис.6.2) [11]:

1. зависимую от тока ВТХ. Такие выключатели имеют только тепловой расцепитель и применяются редко вследствие недостаточной ПКС и быстродействия;
2. независимую от тока ВТХ. Такие выключатели имеют только токовую отсечку, выполненную с помощью электромагнитного или полупроводникового расцепителя, действующего без выдержки или с выдержкой времени;
3. ограниченно зависимую от тока двухступенчатую ВТХ. В зоне токов перегрузки выключатель отключается с зависимой от тока выдержкой времени, в зоне токов КЗ выключатель отключается токовой отсечкой с независимой от тока заранее установленной выдержкой времени (для селективных выключателей) или без выдержки времени (для неселективных выключателей); выключатель имеет либо тепловой и электромагнитный расцепитель (комбинированный), либо двухступенчатый электромагнитный, либо полупроводниковый расцепитель;
4. трехступенчатую защитную ВТХ. В зоне токов перегрузки выключатель отключается с зависимой от тока выдержкой времени, в зоне токов КЗ – с независимой, заранее установленной, выдержкой времени (зона селективной отсечки), а при близких КЗ – без выдержки времени (зона мгновенного срабатывания); зона мгновенного срабатывания предназначена для уменьшения длительности воздействия токов при близких КЗ. Такие выключатели имеют полупроводниковый расцепитель и применяются для защиты вводов в КТП и отходящих линий.

В соответствии со стандартами международной электротехнической комиссии (МЭК) по времятоковым характеристикам срабатывания выключатели бывают трех типов: B, C, D (рис.6.3).

Защитные характеристики автоматических выключателей

1. зависимая;
2. независимая;
3. ограниченно зависимая;
4. трехступенчатая;
   • с выдержкой времени при КЗ;
   • без выдержки времени при КЗ.

Времятоковые характеристики автоматических выключателей

t – время срабатывания электромагнитного расцепителя, k = I/Iн – кратность тока к номинальному значению.

Тип B – величина тока срабатывания электромагнитного расцепителя кратности k = 3 – 6. Для бытового применения, где ток нагрузки невысокий и ток КЗ может попасть в зону работы теплового, а не электромагнитного расцепителя.

Тип C – величина тока срабатывания электромагнитного расцепителя кратности k = 5 – 10. Для бытового и промышленного применения: для двигателей со временем пуска до 1 с, нагрузок с малыми индуктивными токами (холодильных машин и кондиционеров).

Тип D – величина тока срабатывания электромагнитного расцепителя кратности k > 10. Применяется для мощных двигателей с затяжным временем пуска.

Рисунок — Характеристики автоматических выключателей B, C, D, Z, K и S

Тепловые расцепители, используемые в автоматических выключателях, чувствительны к нагреву от посторонних источников. В практике нередко случается, что расцепитель промежуточного полюса при номинальном режиме отключается только из-за нагрева соседних полюсов. Это приводит к ограничению области его работы и к коррекции номинального тока с учетом графика рис.6.4.

Рис.6.4. Зависимость нагрузочной способности АВ при их близком расположении: Кн = I/Iн – коэффициент нагрузки, N – количество автоматических выключателей при их размещении рядом.

pue8.ru