В современном мире нас окружает такое огромное количество различных технических устройств, что часть из них мы просто не замечаем. Данное утверждение может показаться невероятным, но в этом каждый может убедиться в любой момент. Достаточно, например, попробовать вспомнить, какие деревья растут вокруг высотного дома. Или точно сказать, сколько ступенек на лестничном пролете. У большинства ничего не получится. А, ведь, с этими вещами мы сталкиваемся тысячи раз. Это объясняется очень просто: разум разгружает себя, взаимодействуя с некоторыми вещами без акцентирования внимания. Стоит ли говорить, что автоматический выключатель - этот необходимый элемент почти всех электрических цепей, оказывается «темной лошадкой».
Иногда интерпретируется, что предохранители могут использоваться в качестве разъединителей. Разъединители не могут быть открыты при прохождении тока. Другими словами, они не должны открываться, потому что их можно открыть, но этот маневр не должен выполняться, потому что электрическая дуга будет загрунтована между концами, которые открываются от разъединителя, и, кроме разрушения разъединителя, эта электрическая дуга могут иметь непредсказуемые последствия. Это два разных, но дополняющих друг друга элемента.
Разъединители используются в распределительных и транспортных цепях. Откройте разъединитель, нет проблемы напряжения в части цепи ниже по течению от разъединителя, и можно без проблем работать с этой частью, потому что открытый разъединитель создает видимое физическое разделение между двумя частями схемы. Разумеется, оба переключателя и разъединители должны иметь действие на два кабеля, которые питают электроэнергию в однофазных или двухфазных источниках питания, как на трех проводах трехфазных источников питания, а в последнем случае иногда на 4 проводах.
Незаметный помощник
Однажды мне довелось быть свидетелем удивительной ситуации: человек с высшим образованием, у которого стаж работы с электроустановками исчислялся годами, приобрел современную стиральную машинку и, решив сделать работу с ней более удобной, не мудрствуя лукаво, подключил к сети через выключатель. Идея, действительно, хороша. Вот только цепь разрывал не автоматический выключатель, а тумблер на цепочке, подобный тем, что устанавливают в настенных светильниках - бра. Неудивительно, что через небольшой промежуток времени все в этом выключателе выгорело. Итак, сегодня мы поговорим о том, как выбрать автоматический выключатель, какие они бывают и для чего нужны. Ведь, если человек, специальность которого - электротехника, до такого додумался, то чего можно ожидать от остальных?
Надеюсь, вы лучше объяснили ответ. Но настаивайте на том, что вы не видите ясно. Во-первых, спасибо за внимание. В доме разъединитель будет общим ключом, который находится у входа в линию, а переключателями будут те, которые зажигают лампы, телевизор, вентилятор? Под грузом означает, что у меня есть приборы?
Нет, общий ключ - это переключатель, подобный другим, за исключением того, что этот переключатель отключает две фазы, в то время как обычные приборы только обрезают одну из фаз. Под нагрузкой происходит замыкание цепи и протекание тока. Когда телевизор выключен, его цепь не находится под нагрузкой.
Незаменимый автоматический выключатель
Давайте разберемся, почему он именно так называется. Слово «выключатель» известно каждому - это устройство, обеспечивающее возможность коммутации Щелчок тумблером - и свет в комнате загорается, повторный щелчок - и все гаснет. Когда свет горит, выключатель пропускает через себя ток. Отчасти его можно сравнить с шаровым краном в системе водоснабжения.
Да, вилка действует как разъединитель. Он не должен запускать двигатель, и когда он отключен от сети, он обеспечивает физическое разделение между цепью, которая находится в напряжении, и остальной частью цепи, которая остается без напряжения. Да, считая с входа линии среднего напряжения, сначала устанавливается разъединитель, который в случае проблем изолирует всю заводскую установку от финишной линии, затем высоковольтный выключатель, трансформатор и, наконец, выключатель Низкое напряжение Там может быть или не быть разъединитель.
Функция высоковольтного разъединителя также может быть реализована линейными предохранителями. Это является основополагающим, хотя могут быть разные положения в соответствии с потребностями завода и потребностями фабрики и связанными с ними напряженностями.
А вот слово «автоматический» говорит о том, что устройство в некоторых случаях может само включаться или выключаться. Обычно цепь размыкается. Внутри корпуса находятся два механизма, которые постоянно контролируют величину тока и при его чрезмерном увеличении отключают автоматический выключатель. Первый - тепловой расцепитель. Представлен которая при нагреве выгибается и сбрасывает возвратный механизм с фиксатора. Второй - магнитный. Выполнен в виде которая своим магнитным полем (если ток слишком высок) разрывает цепь в устройстве.
Тот же вопрос, если переключатель открыт перед трансформатором. В обоих случаях завод останавливается. Тяжесть этой остановки и возникающие убытки зависят от производственного процесса, его методов и механизмов. Теперь, если открытое является разъединителем, самое безопасное состоит в том, что он будет прыгать электрической дугой, которая повредит электрооборудование, и даже если бы у персонала были близость, ожоги или смерть, все в зависимости от напряжения и дизайна установки.
Если сначала отключить все двигатели с завода, а затем отключить разъединитель, это не будет представлять опасности. В любом случае, какие меры безопасности принимаются в электротехнике, чтобы избежать этих неожиданных или случайных сокращений, например, вмешательство неопытного оператора, который пытается отключить власть от какой-либо аномалии, которую он замечает в электрическом токе завода? Спасибо, эксперт за ваше терпение.
Виды «автоматов»
В зависимости от количества коммутируемых линий, различают одно- и многополюсные устройства. То есть, движением одного тумблера-язычка можно задействовать сразу несколько цепей. 
Например, установленный в квартирном электрощите, защищает подключенные ветки от перегрузки и нагрева (тепловой расцепитель), а также от (магнитная уставка).
Если работа разъединителя моторизирована, этот двигатель не будет действовать, даже если вы откроете его, потому что в цепи управления, чтобы открыть разъединитель, будет контакт положения переключателя таким образом, чтобы, если переключатель открыт, независимо от того, сколько вы даете команде открытие не откроет разъединитель и наоборот, если выключатель закрыт, когда разъединитель разомкнут, он не закроет разъединитель.
В более старых или более простых установках, в которых разъединитель открывается вручную, на ручное управление разъединителем обычно устанавливается замок, так что оператор должен перейти к определенному месту с помощью ключа и открыть замок перед началом работы разъединителя и таким образом сначала: не может открыть разъединитель любого, кто проходит туда и секунду: тот, кто собирается открыть разъединитель, успевает задуматься о том, что делает. Апритура этих разъединителей обычно не обычна, а выполняется, когда операции технического обслуживания должны выполняться в части электропривода прибытия или с разбивкой, поэтому персонал, который маневрирует этими выключателями и разъединителями, не должен быть пешки фабрики, но личные знания.
Таким образом, подбор «автомата» выполняется по номинальному току. Это значение всегда указано на корпусе. Оно не должно быть меньше, чем в линии, которую будет коммутировать и защищать данное устройство. Кстати, именно поэтому нельзя устанавливать простые тумблеры на мощное оборудование, так как величина протекающего тока слишком высока.
Этот эксперт был очень внимательным и терпеливым, кроме того, он ответил на все мои вопросы с большой дидактикой и знаниями, очевидно. Использование панелей среднего напряжения с выкатными автоматическими выключателями и их реальной потребностью вступило в повестку дня обсуждения из-за недавней публикации некоторых технических работ. Один из них, Тобиас и др. и др. демонстрирует, что есть привычные привычки и исторические и культурные проблемы в пользу спецификации панелей среднего напряжения с выкатными автоматическими выключателями.
Количество полюсов подбирается индивидуально. Здесь нужно брать столько, сколько необходимо. Некоторые модели позволяют объединять корпуса в единый блок, увеличивая число коммутируемых линий.
Тип (B, C, D) указывает на коэффициент отключения «B» разорвет цепь при росте тока всего в 3-5 раз, а вот популярный класс «C» сработает уже при десятикратном превышении номинала.
В то время более безопасные и продолжительные технологии прерывания, такие как вакуум и гексафторид серы, еще не были доступны. В ней мы видим субкубику, которая является «альвеолом» или «ядром», в которой она установлена внутри панели. В этой субкубике есть грузовик, направляющие, гильотины, втулки, «рычаги» или удлинители полюсов, а также скользящие силовые соединения или тюльпаны, среди других аксессуаров.
Согласно упомянутой работе, масляные выключатели имели очень низкий срок службы и требовали частого обслуживания. Для смягчения этих проблем были разработаны механизмы и аксессуары для вставки и извлечения, которые позволили быстро вмешаться в автоматический выключатель и увеличить доступность источника питания. Пример вспениваемой панели выключателя показан на рисунке 2 - на рисунке показано старое оборудование, в котором выключатель «скатывается» на пол, чтобы не дать операторам приложить большие усилия для удаления.
Автоматический выключатель
Автоматические выключатели советского производства в этажном щите многоквартирного дома
Автоматический выключатель (механический) (МЭС 441-14-20), «автомат» - это механический коммутационный аппарат , способный включать, проводить и отключать токи при нормальном состоянии цепи , а также включать, проводить в течение заданного времени и автоматически отключать токи в указанном аномальном состоянии цепи, таких, как токи короткого замыкания .
На рисунке 3 представлено более современное конструкторское оборудование, спроектированное с помощью панельного выключателя с половинной высотой, что делает эргономичное включение, извлечение или удаление. Рисунок 2 - Панель среднего напряжения с выкатным масляным выключателем.
Рисунок 3 - Выключатель с панели снимается, что облегчается выдвижными подузлами. Часть, представленная внутри панели, представляет собой так называемую субкубику, снабженную гильотинами, которые препятствуют доступу к сборным шинам, что повышает безопасность операторов.
Происхождение
Автомат защиты линии был изобретён американским учёным в 1836 году. Первую конструкцию автоматического выключателя описал Эдисон в 1879 году, в то время как его коммерческая система электроснабжения использовала плавкие предохранители . Конструкция современных автоматических выключателей была запатентована швейцарской компанией Brown, Boveri & Cie в 1924 году.
Согласно работам, воздушные выключатели преобладали до тех пор, пока эти две последние технологии разбивки не разделяют рыночные предпочтения сегодня. Рисунок 4 - Эволюция технологий прерывания прерывания. В другом документе Имминг и Энгберсен исследуют причины более высокой частоты электрических разломов в панелях среднего напряжения со выкатными выключателями по сравнению с теми, которые оснащены стационарными выключателями. По их словам, большинство несчастных случаев происходят во время процедуры ввода и удаления панели.
Они утверждают, что чем больше количество единиц оборудования, тем больше вероятность и частота сбоев. Панели с выкатными автоматическими выключателями состоят из нескольких сборочных узлов для поддержки корзины вставки с быстрым извлечением - автоматическим выключателем, червячных нитей механизма автоматического выключателя, гильотин, удлинителей полюсов, скользящих контактов и т.д., которые увеличивают вероятность отказа. В этом смысле Имминг и Энгберсен, как правило, защищают использование стационарного оборудования вместо извлекаемых материалов по соображениям безопасности и надежности.
Роль в электрической цепи
Отличие рубильника от автомата
Автоматические выключатели предназначены для многоразовой защиты электрических установок от перегрузок и коротких замыканий , то есть управляться токами короткого замыкания и перегрузки. Некоторые модели обеспечивают защиту от других аномальных состояний, например, от недопустимого снижения напряжения .
Авторы подчеркивают, что фиксированные автоматические выключатели будут иметь преимущества из-за надежности и качества болтовых соединений по сравнению с скользящими контактами выкатных автоматических выключателей. Эта же работа дает широкую и ясную картину рынка и технологий панелей и выключателей с их исторической эволюцией, тенденциями и типами, изолированными в воздухе и изолированными газом. Несмотря на то, что они сосредоточены на мировом рынке, с немного большим вниманием к Китаю, они представляют собой последовательный анализ, который также применим к Бразилии.
Нередко можно встретить ошибочное использование автомата защиты линии в качестве вводного выключателя нагрузки. Для того, чтобы исключить ошибочное включение при наличии аварии в цепи, автомат имеет механическую защиту (смотри иллюстрацию), разрывающую связь между ручным приводом и контактами (чаще всего роль такой защиты выполняет отсутствие жёсткой фиксации между ручным приводом и контактами) - из-за наличия этой защиты контакты могут не разомкнуться при переводе ручного привода в положение "выключено" и на обслуживаемом участке остаться опасное напряжение. Так же защита от аварий должна осуществляться на протяжении всей линии, а не в конце - по этой причине автомат защиты устанавливается в начале линии, где он будет защищать всю линию целиком по своему прямому назначению.
Работа заканчивается презентацией нового поколения панелей с двойной изоляцией, которая, по мнению авторов, значительно повышает безопасность операторов и установок. Авторы подчеркивают, что оборудование экономически выгодно благодаря использованию стационарных автоматических выключателей.
По вопросу «экономическая эффективность» авторы разъясняют, что это требование рынка, вызванное обширными исследованиями, которые выявили текущие и будущие потребности дистрибьюторов электроэнергии. Согласно опросу, такие операционные компании ожидают купить безопасное, надежное и простое в эксплуатации оборудование с низким уровнем обслуживания, но, тем не менее, придется платить гораздо больше за новые панели.
Главным отличием от плавкого предохранителя является возможность многократного использования.
Устройство
Внутреннее устройство OptiDin ВМ63
Автоматический выключатель конструктивно выполнен в диэлектрическом корпусе. Автоматический выключатель, рассчитанный на небольшие токи, часто имеет крепление для монтажа на DIN-рейку . Включение-отключение производится рычажком (1 на рисунке), провода подсоединяются к винтовым клеммам (2). Защелка (9) фиксирует корпус выключателя на DIN-рейке и позволяет при необходимости легко его снять (для этого нужно оттянуть защелку, вставив отвертку в петлю защелки). Коммутацию цепи осуществляют подвижный (3) и неподвижный (4) контакты. Подвижный контакт подпружинен, пружина обеспечивает усилие для быстрого расцепления контактов. Механизм расцепления приводится в действие одним из двух расцепителей: тепловым или магнитным.
Бразильское дело и критерии отбора. Но какие отношения могут быть установлены между упомянутыми работами, их выводами и тем, что происходит в Бразилии? Вполне возможно, что аргумент о корневых привычках, который способствует использованию панелей с выкатными автоматическими выключателями, также повторился в нашей стране.
На бразильском рынке предпочтение отдается панелям с выкатными автоматическими выключателями, особенно на более энергоемких промышленных предприятиях, таких как алюминий, сталь, минеральные, нефтяные и энергетические отрасли. А также у некоторых пользователей, которые сильно страдают от сбоев в электроснабжении, таких как автомобильная промышленность, средние предприятия в целом и крупные центры обработки данных и больничные комплексы. Возможно, что некоторые из этих сегментов по-прежнему выбирают свои панели среднего напряжения по историческим причинам и привычным привычкам.
Во время расцепления контактов может возникнуть электрическая дуга , поэтому контакты имеют особую форму и находятся рядом с дугогасительной решёткой (8).
Классификация
ГОСТ
ГОСТ 9098-78 - устанавливает следующую классификацию автоматических выключателей
1. По роду тока главной цепи : постоянного тока; переменного тока; постоянного и переменного тока.
Номинальные токи главных цепей выключателей, предназначенных для работы при температуре окружающего воздуха 40 °C, должны соответствовать ГОСТ 6827. Номинальные токи для главных цепей выключателя выбирают из ряда: 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1 000; 1 600; 2 500; 4 000; 6 300 А. Дополнительно могут выпускаться выключатели на номинальные токи главных цепей выключателей: 1 500; 3 000; 3 200 А.
Номинальные токи максимальных расцепителей тока выключателей, предназначенных для работы при температуре окружающего воздуха 40 °C, должны соответствовать ГОСТ 6827. Допускаются номинальные токи максимальных расцепителей тока: 15; 45; 120; 150; 300; 320; 600; 1 200; 1 500; 3 000; 3 200 А
2. По конструкции : воздушный автоматический выключатель (англ. Air Circuit Breaker, сокращенно АСВ ) от 800 А до 6 300 А, выключатель в литом корпусе (англ. МССВ ) от 10 А до 2500 А, модульные автоматические выключатели (англ. МСВ ) от 0,5 А до 125 А.
3. По числу полюсов главной цепи : однополюсные; двухполюсные; трехполюсные; четырехполюсные.
4. По наличию токоограничения: токоограничивающие; нетокоограничивающие.
5. По видам расцепителей: с максимальным расцепителем тока; с независимым расцепителем; с минимальным или нулевым расцепителем напряжения.
6. По характеристике выдержки времени максимальных расцепителей тока : без выдержки времени; с выдержкой времени, независимой от тока; с выдержкой времени, обратно зависимой от тока; с сочетанием указанных характеристик.
7. По наличию свободных контактов («блок-контактов» для вторичных цепей) : с контактами; без контактов.
8. По способу присоединения внешних проводников : с задним присоединением; с передним присоединением; с комбинированным присоединением (верхние зажимы с задним присоединением, а нижние - с передним присоединением или наоборот); с универсальным присоединением (передним и задним).
9. По виду привода : с ручным; с двигательным; с пружинным.
10. По наличию и степени защиты выключателя от воздействия окружающей среды и от соприкосновения с находящимися под напряжением частями выключателя и его движущимися частями, расположенными внутри оболочки в соответствии с требованиями ГОСТ 14255 .
Отключение
Отключение может происходить без выдержки времени или с выдержкой. По собственному времени отключения t с, о (промежуток от момента, когда контролируемый параметр превзошел установленное для него значение, до момента начала расхождения контактов) различают нормальные выключатели (t с, о = 0,02-1 с), выключатели с выдержкой времени (селективные) и быстродействующие выключатели (t с, о < 0,005 с).
Нормальные и селективные автоматические выключатели токоограничивающим действием не обладают. Быстродействующие выключатели, так же как предохранители, обладают токоограничивающим действием, так как отключают цепь до того, как ток в ней достигнет значения І у.
Селективные автоматические выключатели позволяют осуществить селективную защиту сетей путём установки автоматических выключателей с разными выдержками времени: наименьшей у потребителя и ступенчато возрастающей к источнику питания.
Характеристики
Ток мгновенного расцепления
Согласно ГОСТ Р 50345-99 , автоматические выключатели делятся на следующие типы (классы) по току мгновенного расцепления:
Диаграмма отключения модульных автоматических выключателей разных производителей (закрашена область токов мгновенного расцепления)
- тип B : свыше 3·I n до 5·I n включительно (где I n - номинальный ток)
- тип C : свыше 5·I n до 10·I n включительно
- тип D : свыше 10·I n до 20·I n включительно
У европейских производителей классификация может несколько отличаться. В частности, имеется дополнительный тип A (свыше 2·I n до 3·I n ). У отдельных производителей существуют дополнительные кривые отключения. Например, у АВВ имеются автоматические выключатели с кривыми K (8 - 14·I n ) и Z (2 - 4·I n ), соответствующие стандарту МЭК 60947-2.
Биметаллическая пластина
Селективность
В отличии от плавких предохранителей, автомат защиты линии имеет более сложную селективность. Это связано с наличием магнитного расцепителя. Селективности можно достичь следующими способами:
| Сторона питания | Сторона потребителя | Описание |
|---|---|---|
| Плавкий предохранитель | Автомат | В таком случае время срабатывания плавкого предохранителя больше, чем у автомата, соответственно быстрее сработает автомат защиты. |
| Автомат с характеристикой E | Автомат с характеристикой B , C или D | E B , C или D B , C или D . |
| Автомат с характеристикой K | Автомат с характеристикой B или C | В таком случае время срабатывания автомата с характеристикой K больше, чем у автомата с характеристикой B или C , соответственно быстрее сработает автомат защиты с характеристикой B или C . |
| Автомат с характеристикой B , C или D | Автомат с характеристикой B , C или D | Селективность будет достигнута только в одном единственном случае: если ток короткого замыкания на стороне потребителя будет недостаточен для срабатывания магнитного расцепителя на стороне питания. На практике желаемый результат достигается крайне редко, т.к. скорость срабатывания магнитных расцепителей одинакова, а зафиксировать ток короткого замыкания невозможно. |
| Автомат защиты | Плавкий предохранитель | Возможно только с автоматическими выключателями в литом корпусе, у которых имеется возможность настроить кривую отключения. При использовании модульных автоматов защиты, селективность достигнута не будет. |
Варианты исполнения
Автомат защиты в литом корпусе
Автоматические выключатели выполняются одно-, двух-, трёх- или четырёхполюсными и имеют следующие конструктивные узлы: главной контактной системы, дугогасительной системы, привода, расцепляющего устройства, расцепителей и вспомогательных контактов.
Контактная система может быть трёхступенчатой (с главными, промежуточными и дугогасительными контактами), двухступенчатой (с главными и дугогасительными контактами) и при использовании металлокерамики одноступенчатой. Дугогасительная система может состоять из камер с узкими щелями или из камер с дугогасительными решётками. Комбинированные дугогасительные устройства - щелевые камеры в сочетании с дугогасительной решеткой применяют для гашения дуги при больших токах.
Для каждого исполнения автоматического выключателя существует предельный ток короткого замыкания, который гарантированно не приводит к выходу из строя автомата. Превышение этого тока может вызвать подгорание или сваривание контактов. Например, у популярных серий бытовых автоматов при токе срабатывания 6-50 А предельный ток обычно составляет 1 000-10 000 А.
Автоматические выключатели изготовляют с ручным и двигательным приводом, в стационарном или выдвижном исполнении. Привод автоматического выключателя служит для включения, автоматического отключения и может быть ручным непосредственного действия и дистанционным (электромагнитным, пневматическим и др.).
Автоматические выключатели имеют реле прямого действия, называемые расцепителями.
Расцепители
Схемы подключения расцепителей
Расцепители - это электромагнитные или термобиметаллические элементы , служащие для отключения автоматического выключателя через механизм свободного расцепления при КЗ, перегрузках и исчезновении напряжения в первичной цепи. Механизм свободного расцепления состоит из рычагов, защелок, коромысел и отключающих пружин и предназначен для отключения автоматического выключателя, а также для устранения повторного включения автоматического выключателя на короткое замыкание при длительно существующей команде на включение.
Селективный автоматический выключатель (согласно DIN VDE 0641-21)
В отдельную группу можно выделить селективные автоматические выключатели (англ. Selective Main Circuit Breaker), имеющие в соответствии с немецким стандартом DIN VDE 0641-21 особую функцию селективности и исполняющий её независимо от напряжения сети. Селективный автоматический выключатель полностью селективен нижестоящим модульным (миниатюрным) автоматическим выключателям.
Литература
- EN 60898
- ГОСТ Р 50345-99 Аппаратура малогабаритная электрическая. Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения
- ГОСТ Р 50030.2-99 Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 2. Автоматические выключатели
- Харечко Ю.В. Защитные устройства модульного исполнения.- М.: ООО "АББ Индустри и Стройтехника", 2008. 336 с.
- А.П. Пищур, "Оборудование в эксплуатации. Ремонт, ретрофит или полная замена автоматических выключателей?". Журнал "Новости ЭлектроТехники", № 4(64), 2010 г. ООО "АЗБУКА ЭЛЕКТРИЧЕСТВА" (официальное представительство TERASAKI).
- А.П. Пищур, "Современные автоматические выключатели". Журнал "Энерго-Инфо" № 1 (60), январь 2012. ООО "АЗБУКА ЭЛЕКТРИЧЕСТВА" (официальное представительство TERASAKI).
