Автоматические выключатели (АВ) предназначены для включения и отключения асинхронных электродвигателей и других приемников электроэнергии, а также для защиты их от токов перегрузки и короткого замыкания.
Автоматы обеспечивают одновременное отключение всех трех фаз в случае возникновения аварийных ситуаций. В рабочем режиме включение и отключение производится вручную, в аварийном режиме они отключаются автоматически электромагнитным, тепловым или электронным расцепителем.
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:
- электромагнитные (для защиты от токов КЗ);
- тепловые (для защиты от перегрузок);
- 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.
- Нетокоограничивающие выключатели не ограничивают ток КЗ в цепи, и он достигает максимального ожидаемого значения.
- 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:
- по номинальному току,
- времятоковой характеристике срабатывания (ВТХ),
- 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]:
- зависимую от тока ВТХ. Такие выключатели имеют только тепловой расцепитель и применяются редко вследствие недостаточной ПКС и быстродействия;
- независимую от тока ВТХ. Такие выключатели имеют только токовую отсечку, выполненную с помощью электромагнитного или полупроводникового расцепителя, действующего без выдержки или с выдержкой времени;
- 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;
- 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
- зависимая;
- независимая;
- ограниченно зависимая;
- 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
Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».
В данной статье я продолжу разговор про модульные расцепители и сегодня на очереди независимый расцепитель РН47.
Напомню, что в прошлый раз я подробно рассказывал Вам про расцепитель минимального и максимального напряжения РММ47.
И уже по традиции, сначала сделаю краткий обзор независимого расцепителя РН47, расскажу про его область применения, технические характеристики и схему подключения, а в конце проверю его работоспособность в паре с автоматом.
Речь в статье пойдет исключительно про расцепитель РН47 от компании IEK (артикул MVA01D-RN), хотя подобные же расцепители имеются в каталогах и у других производителей.
Итак, поехали.
Независимый расцепитель напряжения РН47 необходим для дистанционного отключения модульного автоматического выключателя.
Для чего это может быть нужно?!
Да по разным причинам! Но чаще всего расцепители РН47 применяют в случае возникновения пожара для отключения соответствующих автоматов, питающих систему вентиляции (СНиП 41-01-2003, п.12.4), например, в школах, офисах, производственных цехах и т.п.
Правда вот во многих проектах независимый расцепитель обычно заменяют схемой питания вентиляции через контактор, а в цепь включения катушки контактора врезают выходной контакт с поста пожарной сигнализации.
Не спорю, оба варианта имеют право на жизнь, но ведь с применением независимого расцепителя осуществить это гораздо проще, компактнее и даже дешевле.
Схема с независимым расцепителем РН47 имеет минимум коммутаций (к ней я еще вернусь чуть ниже по тексту), само устройство занимает в щите всего один модуль, а его стоимость на момент написания статьи составляет около 1100 рублей.
В последнее время расцепители РН47 у нас все чаще стали применять во многих жилых домах. В случае пожара, импульс с пульта пожарной сигнализации приходит на независимый расцепитель, который в свою очередь отключает автомат питания электромагнитного замка подъездных дверей.
Я привел всего лишь пару примеров. На самом деле применение независимому расцепителю можно придумать сколько угодно, под Ваши нужды и потребности.
Краткие технические характеристики РН47:
- номинальное напряжение питания 230 (В)
- диапазон рабочих напряжений 161 — 253 (В)
- число циклов «включить-отключить» (ВО) — не менее 10000
Расцепитель РН47 совместим с однополюсными, двухполюсными, трехполюсными и даже с четырехполюсными автоматами ВА47-29 и ВА47-100, и как видите, имеет с ними даже схожий дизайн. Кстати, рассматриваемый расцепитель РН47 — это образец уже новой серии.
Как и расцепитель максимального и минимального напряжения РММ47, расцепитель РН47 стыкуется с автоматом с его правой стороны. При этом автомат в обязательном порядке должен быть в отключенном положении, а кнопка «Возврат» («Reset») расцепителя нажата.
На корпусе расцепителя имеются 3 направляющих стержня, которые плотно вставляются в соответствующие отверстия на корпусе автоматического выключателя.
Помимо стержней, на расцепителе имеется движущийся шток, который при стыковке помещается в боковое отверстие автомата.
В случае срабатывания РН47, шток воздействует на отключающий механизм автомата, тем самым его отключая.
Расцепитель вставляется в автоматический выключатель до упора — никаких фиксаторов нет.
Вот так выглядит однополюсный автоматический выключатель ВА47-29 в сборе с независимым расцепителем РН47.
Трехполюсный автоматический выключатель стыкуется аналогичным образом.
Внимание! Пространственное расположение автоматического выключателя с расцепителем может быть хоть вертикальным, хоть горизонтальным — на работоспособность это нисколько не влияет.
Схема подключения расцепителя РН47
У расцепителя РН47 имеется два вывода, обозначаемые как С1 и С2.
Всего существует две схемы подключения РН47.
1. Схема №1 (питание с выводов автомата)
Подключим расцепитель, как по схеме выше, и проверим его работоспособность. Вместо контакта кнопки SB1 подключим ключ управления, использовав его нормально-открытый контакт.
Питающая фаза приходит на верхнюю клемму автомата, а с нижней клеммы уходит на нагрузку. С этой же нижней клеммы автомата делаем перемычку (фазу) на клемму С2 расцепителя РН47. С клеммы С1 делаем перемычку на клемму нормально-открытого контакта ключа управления или кнопки. С другой клеммы этого контакта делаем перемычку на нулевую шину N.
При повороте ключа управления (замыкании его контакта) независимый расцепитель срабатывает и отключает автоматический выключатель. На лицевой стороне расцепителя выскочила кнопка «Возврат» («Reset»), что символизирует о том, что автомат отключился по причине воздействия на него независимого расцепителя.
Для включения автомата сначала необходимо нажать на кнопку «Возврат», а уже потом взвести его рукоятку включения, а иначе автомат просто напросто не включится.
Очень удобно сделано то, что нет необходимости гадать причину отключения автомата. Если автомат отключился от воздействия на него независимого расцепителя, то это сразу же будет видно по кнопке «Возврат». Если же автомат отключился от своих защит (перегрузки или короткого замыкания), то, соответственно, кнопка «Возврат» на расцепителе при этом останется в исходном нажатом состоянии.
Для наглядности приведу пример схемы щита с подключением расцепителя РН47 на одной отходящей линии.
В отличии от расцепителя максимального и минимального напряжения РММ47, независимый расцепитель РН47 можно подключать, как до автоматического выключателя, так и после.
Дело в том, что внутри его корпуса имеется микропереключатель, который рвет цепь питания катушки электромагнита.
При срабатывании катушки расцепителя кнопка «Возврат» отскакивает и своим штоком размыкает контакт встроенного микропереключателя, установленного внутри корпуса расцепителя.
Это подтверждается тем, что при нажатой кнопке «Возврат» мы можем измерить сопротивление катушки, которое составляет 88,6 (Ом).
А вот при отжатой кнопке сопротивление катушки уже измерить не получится, т.к. ее цепь разомкнута контактом микропереключателя.
В общем, электрическая схема независимого расцепителя очень проста — это катушка, включенная через контакт микропереключателя, и две клеммы для подключения расцепителя к источнику переменного напряжения.
Поэтому ошибки в том, как именно будет подключен расцепитель не будет — его можно смело подключать и до автомата, и после! В любом случае катушка после срабатывания сама себя размыкает и обеспечивает защиту от длительного воздействия на нее напряжения.
Независимый расцепитель РН47 можно подключить и наоборот, т.е. на клемму С1 подключить фазу, а на С2 — ноль N через нормально-открытый контакт ключа управления или кнопки. Устройство от этого не сгорит, т.к. катушка расцепителя рассчитана на работу в сети переменного напряжения и не имеет полярности.
Есть ситуации, когда одним сигналом необходимо отключить сразу несколько линий. В таком случае на каждую линию (автомат) устанавливается отдельный независимый расцепитель, а управление ими осуществляется одним сигналом. Схема в таком случае будет иметь следующий вид. Здесь будьте внимательны, чтобы фаза на всех расцепителях была одноименной!
2. Схема №2 (независимое питание)
Схема №2 отличается от предыдущей тем, что питание для расцепителя берется не с той же фазы, откуда подключена нагрузка, а от отдельного источника переменного напряжения, например, с этой же сборки, но только с другой фазы или вовсе от стороннего источника 220 (В).
Фазу подключаем на вывод С2 расцепителя РН47, а с вывода С1 делаем перемычку на клемму нормально-открытого контакта ключа управления или кнопки. С другой клеммы этого контакта делаем перемычку на нулевую шину N.
Пример схемы щита с питанием расцепителя РН47 от стороннего источника 220 (В).
Для интереса проверим работу расцепителя РН47 в паре с трехполюсным автоматом.
И здесь все аналогично. При повороте ключа управления (замыкании контакта) независимый расцепитель срабатывает, тем самым отключая автоматический выключатель.
Заключение
Преимуществом независимого расцепителя РН47 безусловно является простота схемы его подключения и компактность.
Как я уже говорил в начале статьи, расцепитель занимает в щите всего один модуль. Это преимущество в основном касается тех, у кого в щите ограничено свободное место для дополнительных устройств.
Также расцепитель РН47 имеет незамысловатую схему подключения, и как уже выяснилось, с защитой от длительного воздействия напряжения на катушку электромагнита.
Ну вот мы плавно перешли и к недостаткам, про которые мне особо сказать то и нечего, только если упомянуть его стоимость, которая на момент выхода статьи составляет около 1100 рублей.
Опять, как же посмотреть на данную ситуацию?! Например, я приобрел одно целое устройство РН47 с размером в один модуль, подключил по простейшей схеме и оно готово к эксплуатации.
В случае со схемой на контакторе, про которую я упоминал в начале статьи, то там она несколько сложнее, т.к. сначала необходимо собрать схему управления контактором с помощью кнопок управления, затем врезать контакт с пульта пожарной сигнализации в цепь питания катушки контактора. Помимо этого необходимо подключить силовые контакты контактора к автомату и кабелю нагрузки, а это опять же дополнительные лишние соединения в цепи.
Непосредственно сам контактор имеет размеры несоизмеримые с независимым расцепителем РН47, даже если учесть размеры современных компактных модульных контакторов. Да и вообще контактор в момент работы имеет присуще ему свойство, как «гудение», естественно, что пределах разумного.
И сколько же тогда нам обойдется собрать схему на контакторе с кнопками управления?!
Точно не скажу, т.к. это все будет зависеть от выбранного производителя, а также мощности самого контактора. Ведь расцепителю РН47 не важно — он может отключить автомат с номинальным током, хоть 2 (А), хоть 100 (А). А в случае с контактором, его нужно будет выбирать под мощность нагрузки, и чем мощнее нагрузка, тем больше по габаритам и стоимости обойдется Вам контактор.
В общем выбор остается только за Вами! Рекомендовать и навязывать Вам то или иное устройство я считаю не правильным. Каждый сделает выводы самостоятельно, основываясь, в том числе и на материал данной статьи.
Если Вы уже долгое время эксплуатируете подобные независимые расцепители и в процессе выявились какие-нибудь недостатки, то можете рассказать о них в комментариях. Заранее спасибо.
Видео по материалу статьи:
P.S. И когда уже выйдут в свет модульные автоматы, которые можно не только отключать дистанционно, но и включать. Насколько мне известно, то разработки в этом направлении у IEK уже ведутся. Так что будем ждать. А я на этом завершаю свою статью. Всем спасибо за внимание, до новых встреч!
zametkielectrika.ru
Как устроен автоматический выключатель – основные рабочие органы автомата
Если разобрать корпус (для чего необходимо высверлить соединяющие его половинки заклепки), то можно увидеть устройство автоматического выключателя и получить доступ ко всем его компонентам. Рассмотрим наиболее важные из них, которые обеспечивают нормальное функционирование устройства.
- 1. Верхняя клемма для подключения;
- 2. Неподвижный силовой контакт;
- 3. Подвижный силовой контакт;
- 4. Дугогасительная камера;
- 5. Гибкий проводник;
- 6. Электромагнитный расцепитель (катушка с сердечником);
- 7. Ручка для управления;
- 8. Тепловой расцепитель (биметаллическая пластина);
- 9. Винт для регулировки теплового расцепителя;
- 10. Нижняя клемма для подключения;
- 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.
Силовые контакты и дугогасительная камера
Размыкание силовых контактов при протекании через них тока приводит к возникновению электрической дуги. Мощность дуги обычно пропорциональна току в коммутируемой цепи. Чем мощнее дуга, тем сильнее она разрушает силовые контакты, повреждает пластмассовые детали корпуса.
В устройстве автоматического выключателя дугогасительная камера ограничивает действие электрической дуги в локальном объеме. Она располагается в зоне силовых контактов и выполнена из покрытых медью параллельных пластин.
В камере дуга распадается на мелкие части, попадая на пластины, остывает и прекращает свое существование. Выделяющиеся при горении дуги газы выводятся через отверстия в дне камеры и корпусе автомата.
Устройство автоматического выключателя и конструкция дугогасительной камеры обуславливают подключение питания на верхние неподвижные силовые контакты.
- Выбор автоматических выключателей
electricvdome.ru
Причины, вызывающие отключение механизма
На самом деле научные работники зарегистрировали большую массу случаев, почему срабатывал независимый расцепитель, но самые распространенные и чаще всего встречающиеся перед вами:
- снижение напряжения в электрической цепи;
- повышение напряжение, изменение состояния тока;
- изменение заданных характеристик;
- непонятный сбой и дисфункция автоматов.
Ввиду стольких причин, современные устройства обычно оснащаются несколькими механизмами, позволяющими благоприятно расцепить сеть. Их изготовление производится в основном из электромагнитных и механических, иногда электронных частиц. Расцепитель автоматического выключателя позволят оставить всю существующую технику в домашнем хозяйстве в целостности. Принято делить эти встроенные устройства на два типа.
Типы встроенных расцепителей
Первая разновидность—это бытовые. Их механизм срабатывает исключительно от напряжения, которое проходит по главной цепи автоматического выключателя. Такие приспособления способны работать дистанционно в отличие от других защитных систем для электрических сетей. Расцепитель активно помогает отключить от сети все приборы и источники, которые регулярно потребляют электроснабжение, в случае при заметном отклонении напряжения от заданной нормы. Однако, подобная установка обладает и недостатком, который переводит потерю энергии в тепловое выделение и проводит ее через изоляционный проводник. Иногда такой фактор приводит к неправильному отсоединению выключателя.
В копилку электрику! Следите за характеристиками работы механизма, в отдельных случаях могут наблюдаться отклонения от нормы.
В новейших образцах и системах наблюдается устранение этого недостатка за счет наличия биметаллической пластины, которые ранее не применялись в формировании автоматического защитного устройства. Это способствует препятствию к перегреву автомата.
Методика проверки действия расцепителей автоматических выключателей
Нередко возникают споры, которые требуют уточнения, как правильно провести поверку работоспособности расцепителей, в особенности этим интересуются монтажники-любители, то есть люди, справляющиеся собственными силами при установке автоматического оборудования.
- Для начала проведите визуальный контроль, то есть осмотрите всю коробку. Важно, чтобы корпус был целым с отсутствием деформации;
- Попробуйте клавишу выключателя, следите за тем, чтобы он без затруднений принимал форму во включенном положении, также и в противоположном значении;
- Требуется провести прогрузку, другими словами, проверку автоматического устройства на предмет расцепления сети при неблагоприятных условиях. Этот эксперимент проводится на специализированном оборудовании под руководством опытных электриков. При помощи определенных способностей элементарно фиксируется время срабатывания расцепителя с момента поступления повышенного напряжения.
- Освободите расцепитель от стенок корпуса и проследите за ним под воздействия оборудования. При произошедшей утечке тока, пластина должна за доли секунды нагреться и деформироваться, а это сигнал об отключении рычага автомата.
Внимание! Проверка автоматических выключателей на срабатывание должна проводиться строго в спецодежде и под контролем опытного специалиста.
При проверке теплового срабатывания фиксируют время, за которое автомат перейдет в отключенное состояние под воздействием напряжения.
Для чего служит расцепитель? Прежде всего его задачами считается осуществление защиты по отношению к электрической сети от напряжения, которое может даже в минимальном показателе, но превышать величину номинального тока, указанного в паспорте устройства. Не забывайте обращать внимание на классность прибора, она обозначает на каком этапе должна прекратиться подача электричества по цепи.
Между двумя видами расцепителей электромагнитным и тепловым имеется разница в отключении автомата. На доли секунды автомат с укомплектованным электромагнитным свойством сработает быстрее.
prokommunikacii.ru