Автоматичні вимикачі постійного струму служать для відключення ланцюга під навантаженням. На тягових підстанціях вимикачі застосовуються для відключення живильних ліній 600 в при перевантаженнях і струмах короткого замикання і для відключення зворотного потоку у випрямних агрегатів при зворотних запалювання або пробої вентилів (т. Е. Внутрішніх коротких замикань при паралельній роботі агрегатів).
Гасіння електричної дуги автоматичними вимикачами відбувається в повітрі на дугогасильних рогах. Подовження дуги може бути вироблено за допомогою магнітного дуття або в камерах з вузькими щілинами.
У всіх випадках відключення ланцюга і освіти електричної дуги відбувається природний рух дуги вгору разом з рухом нагрітого нею повітря, т. Е. Теплове дуття.
На застосовуються головним чином швидкодіючі автоматичні вимикачі.
Рис. 1. Осцилограми струму і напруги при відключенні струму короткого замикання: а - небистродействующім вимикачем, б - швидкодіючим вимикачем
Повний час Т відключення струму короткого замикання або перевантаження вимикачем складається з трьох основних частин (рис. 1):
T \u003d t про + t 1 + t 2
де t0-час наростання струму в відключається ланцюга до величини струму уставки, т. е. до величини, при якій спрацьовує відключає пристрій вимикача; t1 - власний час відключення вимикача, т. е. час від моменту досягнення струму уставки до моменту початку розбіжності контактів вимикача; t2 - час горіння дуги.
Час наростання струму в ланцюзі t0 залежить від параметрів ланцюга і уставки вимикача.
Власний час відключення t1 залежить від типу вимикача: у небистродействующіх вимикачів власний час відключення знаходиться в межах 0,1-0,2 сек, у швидкодіючих - 0,0015-0,005 сек.
Час горіння дуги t2 залежить від величини, що відключається струму і характеристик дугогасильних пристроїв вимикача.
Повний час відключення небистродействующего вимикача знаходиться в межах 0,15-0,3 сек, швидкодіючого - 0,01 - 0,03 сек.
Завдяки малому власним часу відключення швидкодіючий вимикач обмежує максимальне значення струму короткого замикання в захищається ланцюга.
На тягових підстанціях застосовуються швидкодіючі автоматичні вимикачі постійного струму: ВАБ-2, АБ-2/4, ВАТ-43, ВАБ-20, ВАБ-20М, ВАБ-28, ВАБ-36 і інші.
Вимикач ВАБ-2 є поляризованим, т. е. реагує на струм тільки одного напрямку - прямого або зворотного, в залежності від настройки вимикача.
На рис. 2 показаний електромагнітний механізм вимикача постійного струму.
Рис. 2. Електромагнітний механізм вимикача ВАБ-2: а - розріз вимикача, б - межі граничного зносу контактів вимикача ВАБ-2, (A - мінімальна товщина нерухомого контакту 6 мм, Б - мінімальна товщина рухомого контакту 16 мм); 1 - утримує котушка, 2 муздрамтеатр, 3-включає котушка, 4 - магнітний якір, 5 - верхній сталевий брус, 6 - якір, 7 - котушка головного юка, 8 - калібрувальна котушка, 9 - П-подібний магнітопровід, 10 - токоведущий висновок, 11 -регуліровочний гвинт, 12 - шунтирующая пластина, 13 - гнучка зв'язок, 14 - упор, 15 - важіль якоря, 16 - вісь важеля якоря, 17 - нерухомий контакт, 18 - рухливий контакт, 19 - контактний важіль, 20 - вісь контактного важеля, 21 - вісь з роликом, 22 - стопорний важіль, 23 - відключають пружини, 24 - тяга, 25 - регулюють гвинти, 26 - скоба, 27 - сердечник утримує котушки
Важіль якоря 15 (рис. 2, а) обертається навколо осі 16, пропущеної через верхній сталевий брус 5. У нижній частині важеля 15, що складається з двох силумінових щік, затиснутий сталевий якір 6, а у верхній частині - розпірна втулка з віссю 20, навколо якої обертається контактний важіль 19, виконаний з набору дюралюмінієвих пластин.
У верхній частині контактного важеля укріплений рухливий контакт 18, а знизу - мідний черевик з гнучким зв'язком 13, за допомогою якої рухливий контакт з'єднується з котушкою головного струму 7 і через неї з висновком 10. До нижньої частини контактного важеля з обох сторін прикріплені упори 14, а з правого боку є сталева вісь з роликом 21, до якої кріпляться однією стороною дві відключають пружини 23. з іншого боку відключають пружини за допомогою регулюючих гвинтів 25 закріплені в скобі 26, нерухомо встановленої на сталевому брусі 5.
У відключеному положенні система важелів (важіль якоря і контактний важіль) повернута відключають пружинами 23 навколо осі 16 до упору якоря 6 в лівий стрижень П-образного магнітопровода.
Що включає 3 і утримує 1 котушки вимикача отримують живлення від власних потреб постійного струму.
Для включення вимикача необхідно спочатку замкнути ланцюг утримує котушки 1, потім - ланцюг включає котушки 3. Напрямок струму в обох котушках має бути таким, щоб магнітні потоки, створювані ними, складалися в правому стрижні сердечника магнітопроводу 9, який служить сердечником включає котушки; тоді якір 6 притягнеться до сердечника включає котушки, т. е. виявиться в положенні «Включено». При цьому вісь 20 разом з контактним важелем 19 повернуться вліво, що відключають пружини 23 розтягнуться і будуть прагнути повернути контактний важіль 19 навколо осі 20.
У випадку вимкнення відключений, магнітний якір 4 лежить на торці сердечника включає котушки і при включенні вимикача залишається притягнутим до торця сердечника сумарним магнітним потоком включає і утримує котушок. Магнітний якір 4 за допомогою тяги 24 пов'язаний зі стопорним важелем 22, який не дозволяє контактному важелю повернутися до упору рухомого контакту в нерухомий. Тому між головними контактами залишається зазор, який може регулюватися зміною довжини тяги 24 і має дорівнювати 1,5-4 мм.
Якщо зняти напругу з включає котушки, то електромагнітні сили, які утримують якір 4 в притягнутому положенні, зменшаться і пружини 23 за допомогою стопорного важеля 22 і тяги 24 відірвуть якір від торця сердечника включає котушки і повернуть контактний важіль до замикання головних контактів. Отже, головні контакти замкнуться тільки після того, як буде розімкнути ланцюг включає котушки.
Таким чином здійснюється принцип вільного розчеплення у вимикачів ВАБ-2. Зазор між магнітним якорем 4 (інакше званим якорем вільного розчеплення) та торцем сердечника включає котушки у включеному положенні вимикача повинен бути в межах 1,5-4 мм.
Схема управління передбачає подачу на що включає котушку короткочасного імпульсу струму, тривалість якого достатня тільки для того, щоб встигнути перевести якір в положення «Включено». Після цього ланцюг включає котушки автоматично розмикається.
Наявність вільного розчеплення може бути перевірено в такий спосіб. Між головними контактами поміщають папірець і замикають контакт контактора. Відбувається включення вимикача, але поки контакт контактора замкнутий, головні контакти не повинні замкнутися і папірець може бути вільно вийнята з проміжку між контактами., Як тільки контакт контактора буде розімкнений, магнітний якір буде відірваний від торця сердечника включає котушки і замкнуться головні контакти. При цьому папірець буде затиснута між контактами і її не можна буде вийняти.
При включенні вимикача чути характерний подвійний удар: перший - від зіткнення якоря і сердечника включає котушки, другий - від зіткнення замкнувшихся головних контактів.
Поляризація вимикача полягає у виборі напрямку струму в утримує котушці в залежності від напрямку струму в котушці головного струму.
Для того щоб вимикач відключив ланцюг при зміні напрямку струму в ній, напрямок струму в утримує котушці вибирається таким чином, щоб магнітні потоки, створювані утримує котушкою і котушкою головного струму, збігалися у напрямку в осерді включає котушки. Отже, при протіканні струму в прямому напрямку струм головного ланцюга буде сприяти утриманню вимикача у включеному положенні.
В аварійному режимі при зміні напрямку головного струму на протилежне зміниться напрямок магнітного потоку, створюваного котушкою головного струму в осерді включає котушки, т. Е. Магнітний потік котушки головного струму буде спрямований проти магнітного потоку утримує котушки і при певній величині головного струму сердечник включає котушки розмагнітиться і відключають пружини відключать вимикач. Швидкодія визначається більшою мірою тим, що в той час як в осерді включає котушки магнітний потік зменшується, в осерді котушки головного струму магнітний потік збільшується.
Для того щоб вимикач відключив ланцюг при збільшенні струму вище струму уставки в прямому напрямку, обирають напрямок струму в утримує котушці таким чином, щоб магнітний потік утримує котушки в осерді включає котушки був спрямований проти магнітного потоку котушки головного струму при протіканні через неї струму прямого напрямки. У цьому випадку зі збільшенням головного струму збільшується розмагнічування сердечника включає котушки і при певній величині головного струму, яка дорівнює або перевищує струм уставки, вимикач відключається.
Струм уставки в обох випадках регулюється зміною величини струму утримує котушки і зміною зазору δ1.
Величина струму утримує котушки регулюється зміною величини додаткового опору, що включається послідовно котушці.
Зміна зазору δ1 змінює опір магнітного потоку котушки головного струму. Зі зменшенням зазору δ1 зменшується магнітний опір і, отже, зменшується величина відключає струму. Зміна зазору δ1 здійснюється за допомогою, регулювального гвинта 11.
Зазор δ2 між упорами 14 і щоками важеля якоря 15 у включеному положенні вимикача характеризує якість замикання головних контактів і повинен бути в межах 2-5 мм. Завод випускає вимикачі з зазором δ2 рівним 4-5 мм. Величина зазору δ2 визначає кут повороту контактного важеля 19 навколо осі 20.
Відсутність зазору δ2 (упори 14 стикаються зі щоками важеля якоря 15) говорить про поганому контакті або відсутності контакту між головними контактами. Зазор δ2 менше 2 або більше 5 мм свідчить про те, що головні контакти стикаються лише нижнім або верхнім краєм. Зазор δ2 може бути малий внаслідок великого зносу контактів, які в цьому випадку замінюються.
Якщо ж розміри контактів достатні, то регулювання зазору δ2 здійснюється шляхом пересування всього включає механізму по рамі вимикача. Для пересування механізму звільняють два болта, якими механізм прикріплений до рами.
Відстань між головними контактами у відключеному положенні має дорівнювати 18-22 мм. Натискання головних контактів для вимикачів на номінальний струм до 2000 а включно повинно бути в межах 20-26 кг, а для вимикачів на номінальний струм 3000 А - в межах 26-30 кг.
На рис. 2, б показана рухома система вимикача з позначенням кордону граничного зносу контактів. Рухомий контакт вважається зношеним, коли розмір Б стане менше 16 мм, а нерухомий контакт - коли розмір А стане менше 6 мм.
На рис. 3 дана розгорнута схема управління вимикачем ВАБ-2. Схема передбачає подачу короткочасного імпульсу на що включає котушку і не допускає багаторазові повторні включення при тривало утримуючи кнопку включення, т. Е. Здійснює захист від «Дзвінкове». Утримує котушка весь час обтекается струмом.
Для включення вимикача натискають на кнопку "On", замикаючи цим ланцюг котушок контактора До і блокуючого РБ. При цьому спрацьовує тільки контактор, який замикає ланцюг включає котушки ВК.
Як тільки якір займе положення «Включено», які замикають блок-контакти БА вимикача замкнуться, а розмикаючих - розімкнуться. Один з блок-контактів шунтирует котушку контактора К, який розірве ланцюг включає котушки. В цьому випадку всі напруга мережі буде докладено до котушки блокуючого реле РБ, яке, спрацювавши, своїми контактами ще раз шунтирует котушку контактора.
Для повторного включення вимикача треба розімкнути кнопку включення і знову її замкнути.
Розрядний опір CP, включене паралельно утримує котушці ДК, служить для зниження перенапруги при розмиканні ланцюга котушки. Регульоване опір СД забезпечує можливість зміни струму утримує котушки.
Номінальний струм утримує котушки при напрузі 110 в дорівнює 0,5 а, а номінальний струм включає котушки при тій же напрузі і паралельному з'єднанні обох секцій - 80 а.
Рис. 3. Електрична схема управління вимикачем ВАБ-2: Вимкнути. - кнопка відключення, ДК - утримує котушка, СД - додатковий опір, CP - розрядний опір, БА-блок-контакти вимикача, ЛK, ЛЗ - червона і зелена сигнальні лампи, Увімкнути. - кнопка включення, К - контактор і його контакт, РБ - реле блокування і його контакт, ВК - включає котушка, АП - автоматичний перемикач
Допустимі коливання напруги оперативних ланцюгів від - 20% до + 10% від номінальної напруги.
Повний час відключення ланцюга вимикачем ВАБ-2 становить 0,02-0,04 сек.
Гасіння дуги при розриві вимикачем ланцюга під навантаженням відбувається в дугогасительной камері за допомогою магнітного дуття.
Котушка магнітного дуття зазвичай включена послідовно головному нерухомого контакту вимикача і являє собою виток головною токоведущей шини, всередині якого знаходиться сердечник, виконаний зі сталевої стрічки. Для концентрації магнітного поля в зоні освіти дуги на контактах сердечник котушки магнітного дуття у вимикачів має полюсні наконечники.
Камера дугогашенія (рис. 4) являє собою плоску коробку, виконану з азбестоцементу, всередині якої зроблено дві поздовжні перегородки 4. У камері встановлений ріг 1, всередині якого проходить вісь обертання камери. Цей ріг електрично пов'язаний з рухомим контактом. Інший ріг 7 укріплений на нерухомому контакті. Для забезпечення швидкого переходу дуги з рухомого контакту на ріг 1 відстань роги від контакту повинно бути не більше 2-3 мм.
Виникла при відключенні між контактами 2 і 6 електрична дуга під дією сильного магнітного поля котушки магнітного дуття 5 швидко видувається на роги 1 і 7, подовжується, охолоджується зустрічним потоком повітря і стінками камери в вузьких щілинах між перегородками і швидко гасне. Рекомендується в стінки камери в зоні дугогашенія вставляти керамічні плитки.
Камери дугогашенія вимикачів на напругу 1500 в і вище (рис. 5) відрізняються від камери на напругу 600 в великими габаритними розмірами і наявністю в зовнішніх стінах отворів для виходу газів і пристрої додаткового магнітного дуття.
Рис. 4. Камера дугогашенія вимикача ВАБ-2 для напруги 600 в: 1 і 7 - роги, 2 - рухливий контакт, 3 - зовнішні стінки, 4 - поздовжні перегородки, 5 - котушка магнітного дуття, 6 - нерухомий контакт
Рис. 5. Камера дугогашенія вимикача ВАБ-2 для напруги 1500 в: а - пристрій камери, б - схема дугогашенія з додатковим магнітним дуттям; 1 - рухливий контакт, 2 - нерухомий контакт, 3 - котушка магнітного дуття, 4 і побачили 8 - роги, 5 і 6 - допоміжні роги, 7 - допоміжна котушка магнітного дуття, I, II, III, IV - положення дуги в процесі гасіння
Пристрій додаткового магнітного дуття є два допоміжних роги 5 і 6, між якими включена котушка 7. У міру подовження дуги вона починає замикатися через допоміжні роги і котушку, яка внаслідок протікання через неї струму створює додаткове магнітне дуття. У всіх камерах зовні є металеві полюсні накладки.
Для швидкого і стійкого гасіння дуги розбіжність контактів повинно бути не менше 4-5 мм.
Корпус вимикача виконаний з немагнітного матеріалу - силуміну - і з'єднаний з рухомим контактом, тому під час роботи знаходиться під повним робочим напругою.
Вимикач автоматичний швидкодіючий постійного струму ВАТ-42
Експлуатація автоматичних вимикачів постійного струму
В експлуатації необхідно стежити за станом головних контактів. Падіння напруги між ними при номінальному навантаженні має бути в межах 30 мв.
Зачистку контактів від окису виробляють дротяною щіткою (крацовка). При появі напливів їх знімають напилком, однак обпилювати контакти для відновлення їх первісної плоскої форми не слід, так як це призводить до швидкого їх зносу.
Необхідно періодично очищати стінки камери дугогашенія від мідних і вугільних нальотів.
При ревізії вимикача постійного струму проводять перевірку ізоляції тримає і включає котушок по відношенню до корпусу, а також опору ізоляції стінок камери дугогашенія. Ізоляція камери дугогашенія перевіряється додатком напруги між головними рухомим і нерухомим контактами при закритій камері.
Перед введенням вимикача в експлуатацію після ремонту або тривалого зберігання камера його повинна піддатися сушінні протягом 10-12 год при температурі 100-110 ° С.
Після сушіння камера встановлюється на вимикач і вимірюється опір ізоляції між двома точками камери, розташованими проти рухомого і нерухомого контактів, коли вони розімкнуті. Це опір має бути не менше 20 мом.
Калібрування уставок вимикачів проводиться в лабораторії струмом, одержуваних від низьковольтного генератора номінальною напругою 6-12 ст.
На підстанції калібрування вимикачів проводиться струмом навантаження або за допомогою навантажувального реостата при номінальній напрузі 600 в. Може бути рекомендований спосіб калібрування вимикачів постійного струму за допомогою калібрувальної котушки з 300 витків дроту ПЕЛ діаметром 0,6 мм, насадженої на сердечник котушки головного струму. Пропускаючи через котушку постійний струм, за кількістю ампер витків в момент відключення вимикача встановлюють величину струмового уставки. Вимикачі першого виконання, що випускалися раніше, відрізняються від вимикачів другого виконання наявністю масляного демпфера.
Автоматичні вимикачі, їх ще називають "пікетники", або просто автомати це основний засіб захисту від КЗ і перевантажень. Звичайні побутові автоматичні вимикачі з захистом від КЗ і теплової захистом по перевищенню струму я використовую з самого початку створення своєї вітро-сонячної електростанції. Це напевно єдиний доступний спосіб забезпечити захист від короткого замикання акумуляторів, зберегти проводку в разі надзвичайної ситуації та споживачів.
І до сих пір багато людей хто дивиться мої відео якщо бачать звичайні автомати в моїй електростанції то відразу пишуть що не можна використовувати такі автомати, потрібно спеціальні для постійного струму або запобіжники. Занадто велика дуга на постійному струмі при расцеплении контактів спалить автомат. Пишуть що великі втрати на таких автоматах. Загалом я вирішив детально описати все як є з підкріпленням досвідом і цифрами.
У даній статті я буду говорити саме про автомати з позначенням "C", це найпоширеніші автомати, саме вони знаходяться в більшості електрощитів і продаються в магазинах. Нижче на фотоавтомати в моїй сонячної електростанції, це розв'язка на 12V.
Короткі характеристики автоматичних вимикачів класу "C":
Характеристика С-автоматів. Автомати "С" відрізняються більшою перевантажувальної здатністю в порівнянні з автоматами з позначенням "В" і "А". Струм моментального спрацьовування електромагнітного розчеплювача автомата відбувається при токах в 5-10 разів більше струму зазначеного на автоматі. Наприклад автомат на 50А спрацює миттєво при токах 250-500А. А автомат на 10А спрацює миттєво при токах 50-100А. При цьому ж струмі теплової расцепитель спрацьовує через 1,5 секунд, а гарантоване спрацьовування електромагнітного розчеплювача настає при десятиразової перевантаження для змінного струму і при 15-ти кратною перевантаження для ланцюгів струму постійного.електромагнітний расцепитель покликаний рятувати від короткого замикання і спрацьовує по току, а на якій напрузі по суті не важливо. На практиці я перевіряв автомати на 10А, і при струмі 12А автомат спрацьовував в перший раз протягом 30-40 хвилин, далі вже нагріте набагато швидше.
Тепловий расцепитель (біметалічна пластина) працює по температурі, і чим вище струм тим вище нагрівання пластини, і швидше час спрацьовування. При струмі протікає через автомат рівним його номіналу автомат повинен спрацювати на протязі години в залежності від температури. Це захист якщо наприклад включено занадто багато приладів в лінії, щоб не перегрівалися дроти і не оплавилася ізоляція. При подвійному перевищенні струму автомат повинен спрацювати на протязі хвилини, чим він більший нагрівається тим швидше спрацює тепловий расцепитель.
Ось такі характеристики автоматів класу "C", особливість це велика перевантажувальна здатність щоб автомати вибивало при запуску навантажень з великими пусковими струмами. Але якщо щось не так то вони цілком справляються із завданням захистити електропроводку.
Використання автоматів змінного струму на постійному струмі
Конструктивно автомати змінного струму нічим не відрізняються від автоматів постійного струму, і я вважаю що це просто маркетингових хід щоб продавати автомати дорожче, адже за позначення DC цінник відразу множиться в 10 разів. Навіть в промисловості в ланцюгах постійного струму використовують і звичайні автомати.Головний аргумент противників таких автоматів це типу велика і потужна дуга на постійному струмі, яка спалить автомат і він може типу спалахнути та ін. Вони кажуть що на змінному струмі дуга сама гасне при переході через нуль. Але якщо подивитися відео де запалюють дугу на постійному струмі 220В і змінному 220В, то різниці ніякої. Та й як тоді раніше варили зварювальники від зварювальних апаратів змінного струму якщо дуга типу гасне при переході через нуль. Вони б не змогли її запалити так як вона б постійно гасла, але дуга стабільна і електроди прекрасно горять також як і на постійному струмі. Нижче відео з цього приводу.
Я сам пробував багато разів замикати автомати на 12В АКБ, і автомати прекрасно спрацьовують, і ніяка інша нічого не палить, пробував і на 24 вольта АКБ замикати автоматичний вимикач.
З приводу втрат на автоматах вони звичайно є, але не такі великі як про них розповідають. Наприклад при струмі 26А втрати на подвійному автоматі на 50А близько 0.02, це загальне 0.04В * 26 \u003d 1.04 ват. Набагато більше втрати в проводах при недостатньому перерізі або при довжині понад п'ять метрів.
Я думаю що автомати треба ставити обов'язково, і не в якому разі не підключати інвертори і контролери безпосередньо до акумуляторів, та й інші пристрої. Буває так що в таких пристроях вигорають вхідні транзистори, і добре якщо вони просто згорять з невеликим димком, але буває так що при згорянні розплавляються і замикають контакти кристала транзистора, і виходить Коротке Замикання, і тоді може не витримати вже провід, і початися горіння проводів , і нутрощів інвертора або контролера.
У мене поки не було таких випадків, і не було великих коротких замикань. Але був випадок коли замкнув маленький DC / DC перетворювач з 12 до 5 вольт. Він був підключений тонким проводом перетином 1.5кв через автомат на 10А, і при замиканні автомат не відразу спрацював так як струм КЗ був невеликий. Провід встиг трохи оплавітся, але автомат спрацював швидко і врятував від загоряння дроти і великих проблем.
Також десь читав що у людини почав горіти інвертор, який був прикручений товстим кабелем до акумулятора на клеми і відірвати руками кабель було не можна. Довелося терміново шукати сокиру і рубати кабель, і поки шукали сокиру інвертор продовжував горіти. А якби в цей момент нікого поруч не виявилося, або не встигли б і почалася пожежа ...
зміст:У всіх електричних мережах використовується велика кількість приладів, основною функцією яких є захист ліній і обладнання від струмових перевантажень і коротких замикань. Серед них широке поширення отримав автомат захисту мережі, що виконує не тільки захист, але і комутацію ланцюгів. Таким чином, автоматичні вимикачі забезпечують включення і виключення конкретних ділянок, захищають їх від струмових перевантажень шляхом відключення захищаються ланцюгів при виникненні аварійних ситуацій.
Типи електричних автоматів
Автоматичні вимикачі широко використовуються в системах електропостачання, забезпечуючи надійний захист електричних ланцюгів і мереж, побутових приладів і електроустаткування. Їх основним завданням є знеструмлення ланцюга в потрібний момент шляхом відключення подачі електричного струму. Спрацьовування автомата захисту відбувається при коротких замиканнях, а також при нагріванні проводів через перевантаження в мережі.
Автомати захисту мережі можуть працювати в ланцюгах постійного і змінного струму, а універсальні конструкції здатні працювати при наявності в мережі будь-якого електричного струму. У відповідності з конструкцією, вони поділяються на три типи, які служать основою для інших різновидів автоматичних вимикачів:
- Повітряні автомати. Використовуються в промисловому виробництві, де струми в ланцюгах можуть досягати декількох тисяч ампер.
- Автомати в литому корпусі. Відрізняються широким робочим діапазоном, що становить від 16 до 1000 А.
- Модульні автомати. Саме вони широко використовуються в квартирах і приватних будинках. Їх назва пов'язана зі стандартною шириною, що становить кратність в 17,5 мм, в залежності від кількості полюсів. Тобто, в одному блоці може використовуватися відразу кілька вимикачів.
Всі автомати захисту поділяються відповідно до показників номінального струму і напруги, оскільки більшість захисних пристроїв встановлюються в мережах 220 або 380В.
Автоматичні вимикачі можуть бути струмообмежуючими і не струмообмежуючими. У першому випадку автомат являє собою вимикач, в якому час відключення встановлено на надзвичайно малу величину, протягом якої струми короткого замикання не встигають досягти максимуму.
Автомати класифікуються за кількістю полюсів і можуть бути одно-, дво-, три- і чотириполюсні. Вони обладнуються максимальними, незалежними, мінімальними або нульовими расцепителями напруги. Велике значення має швидкість спрацьовування, коли пристрої можуть бути нормальними, швидкодіючими і селективними. У деяких приладах допускається поєднання технічних характеристик. Деякі моделі обладнуються вільними контактами, а провідники підключаються до них різними способами.
Існує поділ на різні типи за конструкцією расцепителя або розмикача, встановленого в автоматі. Дані елементи грають важливу роль і розділяються як магнітні і теплові. У першому випадку розмикач відноситься до швидкодіючим і забезпечує захист при коротких замиканнях. Час спрацювання становить від 0,005 до 3-4 секунд. Робота теплового розчеплювача відбувається набагато повільніше, тому він використовується в основному для захисту від перевантажень. Основою елемента є біметалічна пластина, що нагрівається при зростаючих навантаженнях. Період спрацьовування знаходиться в межах від 3-4 секунд до кількох хвилин.
Крім того, автомати поділяються за типами відключення або по. Кожен тип А, В, С, D, К, Z. Наприклад, тип А використовується при розмиканні ланцюгів, що мають значну довжину проводки, добре захищає напівпровідникові пристрої. Межа спрацювання становить 2-3 номінальних струму. Тип В застосовується в системах освітлення загального призначення і володіє порогом спрацьовування 3-5 номінальних струму. Більш докладні відомості про кожен тип автомата можна взяти з таблиці.
Типи расцепителей автоматичних вимикачів
Все расцепители, використовувані в автоматичних вимикачах, можна умовно розділити на дві групи. До першої групи входять пристрої, що захищають електричні ланцюги і здатні розпізнавати наступ критичної ситуації, коли з'являються надструми. В результаті спрацьовування подальший розвиток аварії присікається за рахунок розбіжності головних робочих контактів.
Друга група расцепителей представлена \u200b\u200bдодатковими пристроями, що не входять в базову комплектацію автоматів. Під замовлення можуть встановлюватися:
- Незалежні расцепители, здатні дистанційно відключати автомати при надходженні сигналу з допоміжної ланцюга.
- Розчеплювач мінімальної напруги. Виконує відключення автомата в разі падіння напруги нижче допустимих меж.
- Расцепитель нульової напруги. Його контакти розмикаються при настанні значного падіння напруги.
тепловий расцепитель
Зразок теплового розчеплювача, представлений на малюнку, виконаний у вигляді біметалічної пластини. В процесі нагрівання вона згинається, змінює форму і впливає на розчіплювати механізм. Для виготовлення пластини дві металеві стрічки з'єднуються між собою механічним шляхом. Матеріал кожної стрічки має різний коефіцієнт температурного розширення. З'єднання виконується методом пайки, зварювання або заклепування. Вигин пластини утворюється за рахунок різного зміни довжини під час нагрівання. Теплові расцепители забезпечують захист від перевантажувальних струмів і можуть бути налаштовані на заданий режим спрацьовування.
Головною перевагою теплового розчеплювача є висока стійкість до вібрацій, відсутність деталей, що труться і можливість роботи в забрудненому вигляді. Вони відрізняються простотою конструкції і низькою вартістю. Як недоліки слід зазначити постійне споживання електроенергії, чутливість до перепадів температур, можливість помилкових спрацьовувань при нагріванні сторонніми джерелами.
Таке ж широке застосування отримали електромагнітні розчеплювача, що володіють миттєвим дією. Конструктивно вони виконані у вигляді соленоїда з сердечником, що впливає на розчіплювати механізм. Коли по обмотці соленоїда протікає Надструм, це призводить до створення магнітного поля, що переміщує осердя, і одночасно долає опір поворотної пружини.
Налаштування електромагнітного розчеплювача проводиться на спрацьовування при короткому замиканні, значення якого становить 2-20 ln. У свою чергу значення ln \u003d 200 А. Похибка налаштувань може становити 20% в ту або іншу сторону від заданої величини. Тому уставки спрацьовування для силових автоматів вказуються в амперах або в кратному значенні номінального струму. Модульні автоматичні вимикачі мають захисні характеристики, що позначаються В (3-5), С (5-10) і D (10-50), де цифрові значення відповідають граничному номінального струму ln, при якому настає розбіжність контактів.
електромагнітний расцепитель
Основними плюсами електромагнітних расцепителей є стійкість до вібрацій, ударів і іншим механічних впливів, а також простота конструкції, що полегшує ремонт та технічне обслуговування принтера. До недоліків можна віднести миттєве спрацьовування, без затримок за часом, а також створення магнітного поля під час роботи.
Витримка часу має велике значення, оскільки за рахунок неї забезпечується селективність. При наявності селективності або вибірковості, вступним автоматом розпізнається наявність короткого замикання, але воно пропускається на певний визначений час. Протягом цього часового проміжку має встигнути спрацювати нижчестоящих захисний пристрій, що відключає не весь об'єкт, а лише пошкоджену ділянку.
Досить часто теплової та електромагнітний расцепители застосовуються спільно, шляхом послідовного з'єднання обох елементів. Така зв'язка отримала назву комбінованого або термомагнитного расцепителя.
напівпровідниковий расцепитель
До більш складних пристроїв відносяться напівпровідникові расцепители. До складу кожного з них входить блок управління, вимірювальні трансформатори при змінному струмі або магнітні підсилювачі при постійному струмі, а також виконавчий електромагніт, що виконує функцію незалежного розчеплювача. За допомогою блоку управління налаштовується програма, певна користувачем, під керівництвом якої будуть розчіплюватися головні контакти.
В процесі налаштувань виконуються наступні дії:
- Регулюється номінальний струм автомата
- Налаштовується витримка часу в зонах перевантажень і коротких замикань.
- Визначається уставка спрацьовування при короткому замиканні.
- Налаштування захисних перемикачів на спрацьовування від однофазного включення.
- Налаштування перемикача, що відключає затримку за часом, коли при короткому замиканні режим селективності змінюється на режим миттєвої дії.
Електронний расцепитель
Конструкція електронного розчеплювача нагадує пристрій аналогічного напівпровідникового приладу. Він також складається з електромагніту, вимірювальних пристроїв і блоку управління. Значення робочого струму і час витримки встановлюється поступово, забезпечуючи гарантоване спрацьовування при короткому замиканні і пускових токах.
Перевагами цих приладів є різноманітність налаштувань і можливість вибору, робота встановленої програми з високою точністю, наявність індикаторів працездатності та причин спрацьовування, логічна селективна зв'язок з вимикачами, розташованими вище і нижче автомата.
До недоліків можна віднести високу ціну, крихкість блоку управління і чутливість до впливу електромагнітних полів.
Багато хто знає з шкільного курсу фізики, що струм буває змінним і постійним. Якщо про застосування змінного струму ми ще щось можемо з упевненістю сказати (всі побутові електроприймачі живляться від змінного струму), то про постійне ми не знаємо практично нічого. Але раз існують мережі постійного струму, значить є і споживачі, і соотвественно захист таких мереж теж потрібна. Де зустрічаються споживачі постійного струму і в чому відмінність апаратів захисту для цього роду струму ми розглянемо в цій статті.
Жоден з типів електричного струму не «краще», ніж інший - кожен підходить для вирішення певних завдань: змінний струм ідеальний для генерації, передачі і розподілу електроенергії на великі відстані, в той час як постійний струм знаходить своє застосування на спеціальних промислових об'єктах, установках сонячної енергії, центрах обробки даних, електричних підстанціях та ін.
Шафа розподілу постійного оперативного струму електричної підстанції
Розуміння відмінностей змінного і постійного струму дає чітке уявлення про завдання, з якими стикаються автоматичні вимикачі постійного струму. Змінний струм промислової частоти (50 Гц) змінює свій напрямок в електричному ланцюзі 50 раз в секунду і стільки ж раз «переходить» через нульове значення. Цей «перехід» значення струму через нуль сприяє швидкому гасінню електричної дуги. У ланцюгах постійного струму значення напруги постійно - також як і напрямок струму постійно в часі. Цей факт істотно ускладнює гасіння дуги постійного струму, і тому вимагає спеціальних конструкторських рішень.
Суміщені графіки нормального і перехідного режимів при відключенні: а) змінного струму; б) постійного струму
Одне з таких рішень - використання постійного магніту (3). Рух дуги в магнітному полі є одним із способів гасіння в апаратах до 1 кВ і знаходить застосування в модульних автоматичних вимикачах. На електричну дугу, яка за своєю суттю є провідником, впливає магнітне поле, і та затягується в дугогасительную камеру, де остаточно згасає.
1 - рухливий контакт
2 - нерухомий контакт
3 - серебросодержащий контактна напайку
4 - магніт
5 - дугогасильні камери
6 - скоба
Полярність треба дотримуватися
Ще одним і, мабуть, ключовою відмінністю між автоматичними вимикачами змінного і постійного струму, є у останніх наявність полярності.
Схеми підключення однополюсного і двополюсного автоматичного вимикача постійного струму
Якщо ви захищаєте однофазну мережу змінного струму за допомогою двополюсного автоматичного вимикача (з двома захищеними полюсами), то немає різниці в який з полюсів підключати фазний або нульовий провідник. При підключенні ж в мережу постійного струму автоматичних вимикачів необхідно дотримуватися правильну полярність. При підключенні однополюсного вимикача постійного струму напругу живлення подається на клему «1», а при підключенні двополюсного - на клеми «1» і «4».
Чому це так важливо? дивіться відео . Автор ролика проводить кілька тестів з 10-ти амперним вимикачем:
- Включення вимикача в мережу з дотриманням полярності - нічого не відбувається.
- Вимикач встановлений в мережу зворотною полярністю; параметри мережі U \u003d 376 В, I \u003d 7,5 А. Як підсумок: сильне димовиделеніе з подальшим займанням вимикача.
- Вимикач встановлений з дотриманням полярності, а струм в ланцюзі становить 40 А, що в 4 рази перевищує його номінал. Тепловий захист, як це і повинно бути, розімкнула захищається ланцюг через кілька секунд.
- Останній і самий жорсткий тест проводився з таким же 4-х кратним перевищенням по току і обратнойполярностью. Результат не змусив себе довго чекати - миттєве займання.
Таким чином, автоматичні вимикачі постійного струму - це пристрої захисту, що застосовуються для об'єктів альтернативної енергетики, систем автоматизації і управління промислових процесів та ін. Спеціальні виконання захисних характеристик Z, L, K дозволяють захищати високотехнологічне обладнання промислових підприємств.