Główną różnicą między tymi urządzeniami przełączającymi a wszystkimi innymi podobnymi urządzeniami jest złożona kombinacja możliwości:

1. utrzymywać obciążenia znamionowe w systemie przez długi czas, niezawodnie przepuszczając przez jego styki potężne strumienie energii elektrycznej;

2. chronić działający sprzęt przed przypadkowymi awariami w obwodzie elektrycznym poprzez szybkie odłączenie od niego zasilania.

W normalnych warunkach pracy urządzenia operator może ręcznie przełączać obciążenia za pomocą wyłączników automatycznych, zapewniając:

    różne plany zasilania;

    zmiana konfiguracji sieci;

    wycofanie sprzętu z eksploatacji.

Sytuacje awaryjne w instalacjach elektrycznych zachodzą natychmiastowo i spontanicznie. Człowiek nie jest w stanie szybko zareagować na ich pojawienie się i podjąć działania mające na celu ich wyeliminowanie. Funkcja ta przypisana jest do urządzeń automatycznych wbudowanych w wyłącznik.

W sektorze energetycznym powszechną praktyką jest podział systemów elektrycznych ze względu na rodzaj prądu:

    stały;

    zmienna sinusoidalna.

Ponadto istnieje klasyfikacja sprzętu według napięcia:

    niskie napięcie - mniej niż tysiąc woltów;

    wysokie napięcie - wszystko inne.

Dla wszystkich typów tych układów tworzone są własne wyłączniki, przeznaczone do wielokrotnego działania.


Obwody prądu przemiennego

Ze względu na moc przesyłanej energii elektrycznej wyłączniki w obwodach prądu przemiennego umownie dzielą się na:

1. modułowy;

2. w formowanej obudowie;

3. powietrze zasilające.

Projekty modułowe

Specyficzna konstrukcja w postaci małych standardowych modułów o szerokości będącej wielokrotnością 17,5 mm determinuje ich nazwę i konstrukcję z możliwością montażu na szynie Din.

Wewnętrzną budowę jednego z tych wyłączników pokazano na rysunku. Jego korpus jest w całości wykonany z trwałego materiału dielektrycznego, co eliminuje .


Przewody zasilające i wyjściowe podłącza się odpowiednio do zacisków górnych i dolnych. Aby ręcznie kontrolować stan przełącznika, zainstalowana jest dźwignia z dwoma stałymi pozycjami:

    górny przeznaczony jest do zasilania prądem poprzez zamknięty styk mocy;

    dolny zapewnia przerwę w obwodzie zasilania.

Każda z tych maszyn jest zaprojektowana do długotrwałej pracy przy określonej wartości (In). Jeśli obciążenie stanie się większe, styk mocy zerwie się. W tym celu wewnątrz obudowy umieszczono dwa rodzaje zabezpieczeń:

1. uwalnianie ciepła;

2. odcięcie prądu.

Zasada ich działania pozwala wyjaśnić charakterystykę czasowo-prądową, która wyraża zależność czasu zadziałania zabezpieczenia od przepływającego przez niego prądu obciążenia lub wypadku.

Wykres przedstawiony na rysunku przedstawiono dla jednego konkretnego wyłącznika, gdy strefa działania odcięcia zostanie wybrana na wartość 5–10-krotności prądu znamionowego.


Podczas początkowego przeciążenia wyzwalacz termiczny wykonany z , który przy zwiększonym prądzie stopniowo nagrzewa się, wygina się i działa na mechanizm wyzwalający nie natychmiast, ale z pewnym opóźnieniem.

W ten sposób pozwala na samoistne rozwiązanie niewielkich przeciążeń związanych z krótkotrwałym podłączeniem odbiorców i wyeliminowanie niepotrzebnych przestojów. Jeśli obciążenie zapewnia krytyczne nagrzanie okablowania i izolacji, wówczas styk mocy zostaje zerwany.

Kiedy w chronionym obwodzie pojawi się prąd awaryjny, który może spalić sprzęt swoją energią, cewka elektromagnetyczna zostaje uruchomiona. Pod wpływem impulsu, na skutek wzrostu powstałego obciążenia, rzuca rdzeń na mechanizm rozłączający, aby natychmiast zatrzymać tryb over-the-top.

Z wykresu wynika, że ​​im większe są prądy zwarciowe, tym szybciej są one wyłączane przez wyzwalacz elektromagnetyczny.

Domowy automatyczny bezpiecznik PAR działa na tej samej zasadzie.

Kiedy pękają duże prądy, powstaje łuk elektryczny, którego energia może wypalić styki. Aby wyeliminować jego działanie, wyłączniki wykorzystują komorę gaszenia łuku, która dzieli wyładowanie łukowe na małe strumienie i gasi je w wyniku chłodzenia.

Współczynnik odcięcia konstrukcji modułowych

Wyzwalacze elektromagnetyczne są konfigurowane i dobierane do pracy z określonymi obciążeniami, ponieważ po uruchomieniu powodują różne procesy przejściowe. Na przykład podczas włączania różnych lamp krótkotrwały wzrost prądu spowodowany zmieniającą się rezystancją żarnika może osiągnąć trzykrotność wartości nominalnej.

Dlatego dla grupy gniazd mieszkań i obwodów oświetleniowych zwyczajowo wybiera się automatyczne przełączniki o charakterystyce czasowo-prądowej typu „B”. Jest to 3–5 cali.

Silniki asynchroniczne podczas wirowania wirnika z napędem powodują powstawanie dużych prądów przeciążeniowych. Dla nich wybierane są maszyny o charakterystyce „C”, czyli - 5÷10 In. Dzięki utworzonej rezerwie czasu i prądu umożliwiają rozkręcenie silnika i gwarantują osiągnięcie trybu pracy bez niepotrzebnych przestojów.

W produkcji przemysłowej na maszynach i mechanizmach obciążone są napędy połączone z silnikami, co powoduje większe przeciążenia. Do tego celu stosuje się wyłączniki automatyczne o charakterystyce „D” i obciążalności 10 20 In. Sprawdzą się dobrze podczas pracy w obwodach z obciążeniami czynno-indukcyjnymi.

Ponadto maszyny mają jeszcze trzy typy standardowych charakterystyk czasowo-prądowych, które są wykorzystywane do celów specjalnych:

1. „A” - dla długiego okablowania z aktywnym obciążeniem lub zabezpieczeniem urządzeń półprzewodnikowych o wartości 2 ÷ 3 In;

2. „K” - dla wyraźnych obciążeń indukcyjnych;

3. „Z” - dla urządzeń elektronicznych.

W dokumentacji technicznej różnych producentów częstotliwość odcięcia dla dwóch ostatnich typów może się nieznacznie różnić.

Urządzenia tej klasy umożliwiają przełączanie wyższych prądów niż konstrukcje modułowe. Ich obciążenie może osiągnąć wartości do 3,2 kiloampera.


Produkowane są według tych samych zasad, co konstrukcje modułowe, jednak biorąc pod uwagę zwiększone wymagania w zakresie przenoszenia zwiększonych obciążeń, wykonuje się je tak, aby miały stosunkowo małe wymiary i wysoką jakość techniczną.

Maszyny te przeznaczone są do bezpiecznej pracy w obiektach przemysłowych. Na podstawie prądu znamionowego są one umownie podzielone na trzy grupy z możliwością przełączania obciążeń do 250, 1000 i 3200 amperów.

Konstrukcja ich obudowy: modele trzy- lub czterobiegunowe.

Wyłączniki mocy powietrza

Pracują w instalacjach przemysłowych i pracują z bardzo dużymi prądami obciążenia dochodzącymi do 6,3 kiloampera.


Są to najbardziej złożone urządzenia do przełączania urządzeń niskonapięciowych. Służą do obsługi i ochrony układów elektrycznych jako urządzenia wejściowe i wyjściowe instalacji dystrybucyjnych dużej mocy oraz do łączenia generatorów, transformatorów, kondensatorów lub silników elektrycznych o dużej mocy.

Schematyczne przedstawienie ich wewnętrznej budowy pokazano na rysunku.


Stosowano tu podwójną przerwę styku mocy, a po obu stronach wyłącznika instalowane są komory gaszenia łuku z kratkami.

Algorytm działania obejmuje cewkę przełączającą, sprężynę zamykającą, napęd silnikowy zazbrajający sprężynę oraz elementy automatyki. Do kontroli przepływających obciążeń wbudowany jest przekładnik prądowy z uzwojeniem ochronnym i pomiarowym.

Automatyczne wyłączniki do urządzeń wysokiego napięcia są bardzo skomplikowanymi urządzeniami technicznymi i są produkowane ściśle indywidualnie dla każdej klasy napięciowej. Zwykle są używane.

Podlegają one następującym wymaganiom:

    wysoka niezawodność;

    bezpieczeństwo;

    prędkość;

    łatwość użycia;

    względna bezgłośność podczas pracy;

    optymalny koszt.

Obciążeniom, które pękają podczas awaryjnego wyłączenia, towarzyszy bardzo silny łuk. Aby go ugasić, stosuje się różne metody, w tym przerywanie obwodu w specjalnym środowisku.

Przełącznik ten obejmuje:

    system kontaktowy;

    urządzenie do gaszenia łuku;

    części pod napięciem;

    izolowana obudowa;

    mechanizm napędowy.

Jedno z takich urządzeń przełączających pokazano na fotografii.

Aby zapewnić wysoką jakość działania obwodu w takich konstrukcjach, oprócz napięcia roboczego, brane są pod uwagę:

    wartość znamionowa prądu obciążenia dla jego niezawodnej transmisji w stanie włączenia;

    maksymalny prąd zwarciowy w oparciu o wartość skuteczną, jaką może wytrzymać mechanizm odłączający;

    dopuszczalna składowa prądu aperiodycznego w chwili przerwania obwodu;

    możliwość automatycznego ponownego załączenia i zapewnienie dwóch cykli automatycznego ponownego załączenia.

Zgodnie z metodami gaszenia łuku podczas wyłączania, przełączniki dzielą się na:

    olej;

    próżnia;

    powietrze;

    SF6;

    autogaz;

    elektromagnetyczny;

    autopneumatyczny.

Dla niezawodnej i wygodnej pracy są wyposażone w mechanizm napędowy, który może wykorzystywać jeden lub więcej rodzajów energii lub ich kombinacje:

    naładowana sprężyna;

    podniesiony ładunek;

    ciśnienie sprężonego powietrza;

    impuls elektromagnetyczny z elektromagnesu.

W zależności od warunków użytkowania można je stworzyć z możliwością pracy pod napięciem od jednego do 750 kilowoltów włącznie. Naturalnie mają różne projekty. wymiary, możliwości automatycznego i zdalnego sterowania, ustawienia zabezpieczeń zapewniające bezpieczną pracę.

Układy pomocnicze takich wyłączników mogą mieć bardzo złożoną budowę rozgałęzioną i są umieszczane na dodatkowych polach w specjalnych budynkach technicznych.

Obwody prądu stałego

Sieci te obsługują również ogromną liczbę wyłączników o różnych możliwościach.

Urządzenia elektryczne do 1000 woltów

Tutaj masowo wprowadzane są nowoczesne urządzenia modułowe, które można zamontować na szynie Din.

Z powodzeniem uzupełniają klasy dawnych karabinów maszynowych typu , AE i innych podobnych, które mocowano do ścian tarcz za pomocą połączeń śrubowych.

Modułowe konstrukcje prądu stałego mają tę samą strukturę i zasadę działania, co ich odpowiedniki prądu przemiennego. Można je wykonywać w jednym lub kilku blokach i dobierać je w zależności od obciążenia.

Urządzenia elektryczne powyżej 1000 woltów

Wyłączniki wysokiego napięcia na prąd stały pracują w zakładach elektrolizy, zakładach przemysłu metalurgicznego, zelektryfikowanym transporcie kolejowym i miejskim oraz przedsiębiorstwach energetycznych.


Podstawowe wymagania techniczne dotyczące działania takich urządzeń odpowiadają ich odpowiednikom prądu przemiennego.

Przełącznik hybrydowy

Naukowcom ze szwedzko-szwajcarskiej firmy ABB udało się opracować rozłącznik wysokiego napięcia prądu stałego, który łączy w sobie dwie struktury mocy:

1. SF6;

2. próżnia.

Nazywa się hybrydą (HVDC) i wykorzystuje technologię sekwencyjnego gaszenia łuku w dwóch środowiskach jednocześnie: sześciofluorku siarki i próżni. W tym celu zmontowano następujące urządzenie.

Napięcie jest doprowadzane do górnej szyny zbiorczej hybrydowego wyłącznika próżniowego, a napięcie jest usuwane z dolnej szyny zbiorczej wyłącznika SF6.

Części mocy obu urządzeń przełączających są połączone szeregowo i sterowane przez własne, indywidualne napędy. Aby mogły pracować jednocześnie, stworzono urządzenie sterujące do zsynchronizowanych operacji współrzędnych, które drogą światłowodową przekazuje polecenia do mechanizmu sterującego z niezależnym zasilaniem.

Dzięki zastosowaniu precyzyjnych technologii twórcom projektu udało się osiągnąć spójność działania elementów wykonawczych obu napędów, która mieści się w przedziale czasowym krótszym niż jedna mikrosekunda.

Przełącznik jest sterowany przez przekaźnik zabezpieczający wbudowany w linię elektroenergetyczną za pośrednictwem wzmacniacza.

Wyłącznik hybrydowy umożliwił znaczną poprawę wydajności kompozytowych konstrukcji SF6 i próżniowych poprzez wykorzystanie ich połączonych właściwości. Jednocześnie udało się uzyskać przewagę nad innymi analogami:

1. zdolność do niezawodnego wyłączania prądów zwarciowych przy wysokim napięciu;

2. możliwość niewielkiego wysiłku w zakresie przełączania elementów mocy, co umożliwiło znaczne zmniejszenie wymiarów i. odpowiednio koszt sprzętu;

3. dostępność zgodności z różnymi normami dotyczącymi tworzenia konstrukcji pracujących w ramach oddzielnego wyłącznika lub urządzeń kompaktowych w jednej podstacji;

4. umiejętność eliminowania skutków szybko narastającego stresu regeneracyjnego;

5. możliwość utworzenia modułu bazowego do pracy z napięciami do 145 kilowoltów i wyższymi.

Charakterystyczną cechą projektu jest możliwość przerwania obwodu elektrycznego w ciągu 5 milisekund, co jest prawie niemożliwe do osiągnięcia w przypadku urządzeń zasilających innych konstrukcji.

Hybrydowe urządzenie przełączające zostało uznane za jedno z dziesięciu najlepszych osiągnięć roku przez przegląd technologii MIT (Massachusetts Institute of Technology).

Podobnymi badaniami zajmują się także inni producenci sprzętu elektrycznego. Oni także osiągnęli określone rezultaty. Jednak pod tym względem ABB wyprzedza ich. Jej kierownictwo uważa, że ​​podczas przesyłu prądu przemiennego powstają duże straty. Można je znacznie zmniejszyć stosując obwody prądu stałego wysokiego napięcia.

Definicja i rodzaje zwolnień, ich zalety i wady; przykłady wyłączników z wyzwalaczami termicznymi, elektromagnetycznymi, półprzewodnikowymi i elektronicznymi; procesy zachodzące przy nadprądach

Definicja wydania

Wydania podzielić przez dwa warunkowy grupy:

  • wyzwalacze główne do ochrony obwodów;
  • wyzwalacze pomocnicze zwiększające funkcjonalność.

Wydanie główne (pierwsza grupa), w odniesieniu do wyłącznika jest to urządzenie zdolne rozpoznać sytuację krytyczną (pojawienie się przetężenia) i zapobiec z wyprzedzeniem jej rozwojowi (powodując rozbieżność styków głównych).

Zwolnienia pomocnicze- urządzenia dodatkowe (nie są dołączone do wersji podstawowych maszyn, ale są dostarczane tylko z wersjami specjalnymi wykonywanymi na zamówienie):

  • wyzwalacz niezależny (zdalne wyłączenie wyłącznika na podstawie sygnału z obwodu pomocniczego);
  • wyzwalacz napięcia minimalnego (wyłącza wyłącznik w przypadku spadku napięcia poniżej dopuszczalnego poziomu);
  • wyzwalanie napięcia zerowego (powoduje rozłączenie styków w przypadku znacznego spadku napięcia).

Definicje terminów

Pod przetężenie zrozumieć natężenie prądu przekraczające prąd znamionowy (roboczy). Definicja ta obejmuje prąd zwarciowy i prąd przeciążeniowy.

Prąd przeciążeniowy- przetężenia pracujące w sieci funkcjonalnej (długotrwałe narażenie na przeciążenia może spowodować uszkodzenie obwodu).
Prąd zwarciowy (SC)- przetężenie, które powstaje na skutek zwarcia dwóch elementów o bardzo małej rezystancji całkowitej pomiędzy nimi, podczas normalnej pracy elementy te posiadają różne potencjały (zwarcie może być spowodowane nieprawidłowym podłączeniem lub uszkodzeniem). Na przykład naprężenia mechaniczne lub starzenie się izolacji powodują styk przewodów przewodzących prąd i zwarcie.
Dużą wartość prądu zwarciowego rozpoznaje się ze wzoru:
I = U / R (prąd jest równy stosunkowi napięcia do rezystancji).
Dlatego jak tylko R→ w takim razie do 0 I→ do nieskończoności.

Podczas normalnej pracy główne styki wyłącznika przenoszą prąd znamionowy. Mechanizm swobodnego zwalniania urządzenia przełączającego ma wrażliwe elementy (na przykład obrotowy wyzwalacz). Działanie wyzwalacza na te elementy przyczynia się do natychmiastowego automatycznego działania, czyli zwolnienia układu stykowego.

Zwolnienie nadprądowe (MRT)- wyzwalacz, który powoduje otwarcie styków głównych, z określonym okresem czasu lub bez niego, gdy tylko wartość skuteczna prądu przekroczy określony próg.
Czas odwrotny MRT jest wyzwalaczem nadprądowym, który inicjuje wyłączenie styków po upływie określonego czasu, który jest odwrotnie zależny od natężenia prądu.
Bezpośrednio działający MRI to wyzwalacz nadprądowy, który inicjuje działanie bezpośrednio od zadziałania nadprądowego.

Definicje maksymalnego wyzwalania prądu, prądu zwarciowego i przeciążenia zostały zaczerpnięte (sparafrazowane bez utraty znaczenia) z normy GOST 50345.

Rodzaje wydań, stosowany w wyłącznikach automatycznych

W wyłącznikach zainstaluj jedną lub kombinację następujących wersji:

  • zapewniają podstawowe zabezpieczenie nadprądowe, ustawienia fabryczne nie zmieniają się w trakcie pracy:
    • wyzwalanie termiczne lub wyzwalanie przeciążeniowe;
    • wyzwalacz elektromagnetyczny lub zwarciowy;
  • jeden z zaproponowanych poniżej zastępuje dwa pierwsze; podczas pracy dozwolona jest regulacja (czas utrzymywania przy przetężeniu, aby zapewnić selektywność, który prąd jest uważany za przeciążenie, czyli zwarcie):
    • uwalnianie półprzewodników;
    • wydanie elektroniczne;
  • dodatkowe urządzenia wyzwalające rozszerzające funkcjonalność:
    • niezależne wydanie;
    • wyzwalacz podnapięciowy;
    • zwolnienie napięcia zerowego.


Należy wziąć pod uwagę, że tanie urządzenia to wyzwalacze elektromagnetyczne i termiczne. Automatyczne przełączniki wyposażone w wyzwalacz półprzewodnikowy lub elektroniczny (funkcjonalnie zastępują kombinację wyzwalacza termicznego i elektromagnetycznego) kosztują od 1200 USD wzwyż, dlatego stosuje się je jako urządzenia wejściowe dla prądów znamionowych od 630 A (istnieją rzadkie wyjątki o niższym natężeniu) .

Krótko w filmie opisuje konstrukcję wyłącznika, w szczególności o uwolnieniach termicznych i elektromagnetycznych:

Uwalnianie termiczne

Wyzwalacz termiczny to płyta bimetaliczna, który wygina się pod wpływem ogrzewania i wpływa na mechanizm swobodnego zwalniania.
Pasek bimetaliczny powstaje poprzez mechaniczne połączenie dwóch pasków metalowych. Wybiera się dwa materiały o różnych współczynnikach rozszerzalności cieplnej i łączy ze sobą poprzez lutowanie, nitowanie lub spawanie.
Załóżmy, że dolny materiał w płycie bimetalicznej po podgrzaniu wydłuża się mniej niż górny metal, wówczas zginanie nastąpi w dół.

Wyzwalacz termiczny chroni przed prądami przeciążeniowymi i jest skonfigurowany do określonych trybów pracy.

Przykładowo dla produktu serii BA 51-35 wyzwalacze przeciążeniowe kalibruje się w temperaturze +30°C na:

  • warunkowy prąd niezadziałający 1,05·In (czas 1 godzina dla In ≤ 63 A i 2 godziny dla In ≥ 80 A);
  • warunkowy prąd zadziałania wynosi 1,3·In dla prądu przemiennego i 1,35·In dla prądu stałego.

Oznaczenie 1,05·In oznacza wielokrotność prądu znamionowego. Na przykład przy prądzie znamionowym In = 100 A, warunkowy prąd niewyzwolenia wynosi 105 A.
Charakterystyki czasowo-prądowe (wykresy są zawsze dostępne w katalogach fabrycznych) wyraźnie pokazują zależność czasu zadziałania wyzwalaczy termicznych i elektromagnetycznych od wartości przepływającego prądu przetężeniowego.

Zalety:

  • brak powierzchni trących;
  • mieć dobrą odporność na wibracje;
  • łatwo toleruje zanieczyszczenia;
  • prostota konstrukcji → niska cena.

Wady:

  • stale zużywają energię elektryczną;
  • wrażliwy na zmiany temperatury otoczenia;
  • podgrzane ze źródeł zewnętrznych mogą powodować fałszywe alarmy.

Wyzwolenie elektromagnetyczne

Wyzwalacz elektromagnetyczny (w skrócie EM) jest urządzeniem natychmiastowym. Jest to elektromagnes, którego rdzeń działa na mechanizm swobodnego zwalniania. Kiedy przez uzwojenie elektromagnesu przepływa nadprąd, generowane jest pole magnetyczne, które porusza rdzeń, pokonując opór sprężyny powrotnej.

Wyzwalacz EM jest skonfigurowany do pracy przy prądach zwarciowych w zakresie od 2 do 20·In. Błąd ustawienia waha się w granicach ±20% ustawionej wartości.

Do wyłączników mocy Wartość zadana zwarcia (wartość prądu, przy której inicjowane jest wyłączenie) może być wskazana w amperach lub jako wielokrotność prądu znamionowego. Istnieją ustawienia:

  • 3,5·In;
  • 7·In;
  • 10·In;
  • 12·In;
  • i inni.

Przykładowo, przy znamionowym prądzie maszyny In = 200 A, przy ustawieniu na 7 In, wyłączenie nastąpi, gdy przetężenie osiągnie wartość 7 200 = 1400 A.

  • B (3-5);
  • C (5-10);
  • D (10-50).

Wartości graniczne prądu znamionowego In, przy którym styki będą się różnić, podano w nawiasach.

Zalety:

  • prostota projektu;

Wady:

  • tworzy pole magnetyczne;
  • uruchamia się natychmiast, bez opóźnienia.

Opóźnienie czasowe oznacza zapewnienie selektywności. Selektywność lub selektywność osiąga się, gdy wyłącznik wejściowy rozpoznaje zwarcie i przepuszcza je przez określony czas. Czas ten jest wystarczający do zadziałania znajdującego się za nim urządzenia zabezpieczającego. W tym przypadku nie cały obiekt zostaje wyłączony, a jedynie uszkodzona gałąź.

Urządzenia z opóźnieniem czasowym lub selektywnym – kategoria zastosowania B (wszystkie urządzenia automatyczne z wyzwalaczem elektronicznym lub półprzewodnikowym).
Urządzenia bezzwłoczne lub nieselektywne – kategoria zastosowania A (praktycznie wszystkie wyłączniki z wyzwalaczem elektromagnetycznym).

Uwolnienie termomagnetyczne lub kombinowane

Często stosuje się szeregowe połączenie wyzwalacza termicznego i elektromagnetycznego. W zależności od producenta nazywa się to połączenie dwóch urządzeń łączny Lub uwalnianie termomagnetyczne. W zagranicznych katalogach i literaturze często używa się określenia „uwalnianie termomagnetyczne”.

Zjawiska wywołane przetężeniami

Kiedy pojawia się prąd zwarciowy, zachodzą następujące zjawiska:

  • siły elektrodynamiczne;
  • pole magnetyczne;
  • stres termiczny (przegrzanie).

W przypadku przeciążenia czynnikiem decydującym pozostaje przegrzanie części przewodzących.

Siły elektrodynamiczne

Siły elektrodynamiczne działają na przewodnik, przez który przepływa prąd, znajdujący się w polu magnetycznym o indukcji B.
Kiedy przepływa prąd znamionowy, siły elektrodynamiczne są nieznaczne, ale gdy pojawia się prąd zwarciowy, siły te mogą prowadzić nie tylko do deformacji i pęknięcia poszczególnych części urządzenia przełączającego, ale także do zniszczenia samej maszyny.
Specjalne obliczenia wykonuje się dla rezystancji elektrodynamicznej, które są szczególnie istotne, gdy występuje tendencja do zmniejszania ogólnych charakterystyk (zmniejszają się odległości pomiędzy częściami przewodzącymi biegunów).

Pole magnetyczne

Pole magnetyczne jest jednym z czynników generujących siły elektrodynamiczne.
Pola magnetyczne negatywnie wpływają na pracę urządzeń elektrycznych, zwłaszcza przyrządów pomiarowych i komputerów.

Stres termiczny (przegrzanie)

Kiedy przez przewodnik przepływa prąd o natężeniu I, jego rdzeń nagrzewa się, co może prowadzić do pożaru lub uszkodzenia izolacji.
Gdy wystąpią przetężenia, przegrzanie ma znaczenie prądu, jeśli zwarcie nie zostanie zablokowane, co pozwoli mu osiągnąć maksymalne wartości.

Wyłączniki automatyczne to urządzenia zapewniające ochronę przewodów w warunkach zwarcia podczas podłączania obciążenia o wartościach przekraczających ustalone wartości. Należy je wybierać ze szczególną starannością. Ważne jest, aby wziąć pod uwagę typy wyłączników i ich parametry.

Automaty vendingowe różnych typów

Charakterystyka maszyn

Wybierając wyłącznik, warto skupić się na charakterystyce urządzenia. Jest to wskaźnik, za pomocą którego można określić wrażliwość urządzenia na możliwe wartości nadmiaru prądu. Różne typy wyłączników mają swoje własne oznaczenia - z nich łatwo zrozumieć, jak szybko sprzęt zareaguje na wartości nadmiaru prądu w sieci. Niektóre przełączniki reagują natychmiast, inne aktywują się po pewnym czasie.

  • A to oznaczenie umieszczane na najbardziej wrażliwych modelach sprzętu. Automaty tego typu natychmiast rejestrują fakt przeciążenia i błyskawicznie na niego reagują. Służą do ochrony sprzętu charakteryzującego się dużą precyzją, jednak znalezienie ich w życiu codziennym jest prawie niemożliwe.
  • B to cecha przełączników działających z niewielkim opóźnieniem. W życiu codziennym przełączniki o odpowiednich parametrach używane są w połączeniu z komputerami, nowoczesnymi telewizorami LCD i innymi drogimi sprzętami AGD
  • C jest cechą maszyn najczęściej używanych w życiu codziennym. Sprzęt zaczyna działać z niewielkim opóźnieniem, które jest wystarczające do opóźnionej reakcji na zarejestrowane przeciążenia sieci. Sieć zostaje wyłączona przez urządzenie tylko wtedy, gdy ma naprawdę istotną usterkę
  • D - charakterystyka przełączników o minimalnej wrażliwości na nadmiar prądu. Zasadniczo takie urządzenia służą do dostarczania energii elektrycznej do budynku. Instalowane są w panelach i sterują niemal wszystkimi sieciami. Takie urządzenia są wybierane jako opcja zapasowa, ponieważ są aktywowane tylko wtedy, gdy maszyna nie włączy się na czas.

Wszystkie parametry wyłączników są zapisane na przedniej części

Ważny! Eksperci uważają, że idealna wydajność wyłączników powinna wahać się w pewnych granicach. Maksymalnie - 4,5 kA. Tylko w tym przypadku styki będą pod niezawodną ochroną, a wyładowania prądowe będą rozładowywane w każdych warunkach, nawet jeśli przekroczone zostaną ustalone wartości.

Rodzaje maszyn

Klasyfikacja wyłączników automatycznych opiera się na ich typach i cechach. Jeśli chodzi o typy, możemy wyróżnić następujące:

  • Znamionowa zdolność wyłączania - mówimy o odporności styków przełącznika na działanie dużych prądów, a także na warunki, w których następuje odkształcenie obwodu. W takich warunkach wzrasta ryzyko poparzenia, które neutralizuje pojawienie się łuku i wzrost temperatury. Im wyższa jakość i trwałość sprzętu, tym większe są jego możliwości. Takie przełączniki są droższe, ale ich właściwości w pełni uzasadniają cenę. Przełączniki wytrzymują długo i nie wymagają regularnej wymiany
  • Kalibracja znamionowa - mówimy o parametrach, w jakich sprzęt pracuje w trybie normalnym. Instalowane są na etapie produkcji urządzenia i nie podlegają regulacjom w trakcie jego użytkowania. Ta cecha pozwala zrozumieć, jak duże przeciążenia urządzenie może wytrzymać, czas pracy w takich warunkach
  • Wartość zadana - zwykle ten wskaźnik jest wyświetlany w postaci oznaczenia na korpusie urządzenia. Mówimy o maksymalnych wartościach prądu w niestandardowych warunkach, które nawet przy częstych wyłączeniach nie będą miały żadnego wpływu na działanie urządzenia. Ustawienie wyrażone jest w jednostkach bieżących, oznaczonych literami łacińskimi i wartościami cyfrowymi. Liczby w tym przypadku odzwierciedlają nominał. Litery łacińskie można zobaczyć w oznaczeniach tylko tych maszyn, które są wykonane zgodnie z normami DIN

Wyłączniki automatyczne to urządzenia odpowiedzialne za ochronę obwodu elektrycznego przed uszkodzeniami spowodowanymi narażeniem na duże prądy. Zbyt silny przepływ elektronów może uszkodzić sprzęt AGD, a także spowodować przegrzanie kabla, a następnie stopienie i zapalenie izolacji. Jeśli nie odłączysz linii od napięcia na czas, może to doprowadzić do pożaru. Dlatego też zgodnie z wymogami PUE (Zasady Instalacji Elektrycznej) zabrania się eksploatacji sieci, w której nie są zainstalowane wyłączniki elektryczne. AV mają kilka parametrów, z których jednym jest charakterystyka czasowo-prądowa automatycznego wyłącznika ochronnego. W tym artykule dowiemy się, czym różnią się wyłączniki kategorii A, B, C, D i jakie sieci służą do ochrony.

Cechy działania wyłączników ochronnych sieci

Niezależnie od klasy, do której należy wyłącznik, jego główne zadanie jest zawsze takie samo – szybkie wykrycie wystąpienia nadmiernego prądu i odłączenie zasilania od sieci, zanim ulegną uszkodzeniu kabel i urządzenia podłączone do linii.

Prądy, które mogą stanowić zagrożenie dla sieci, dzielą się na dwa typy:

  • Prądy przeciążeniowe. Ich pojawienie się najczęściej następuje w wyniku włączenia do sieci urządzeń, których łączna moc przekracza wytrzymałość linii. Inną przyczyną przeciążenia jest awaria jednego lub więcej urządzeń.
  • Przetężenia spowodowane zwarciem. Zwarcie występuje, gdy przewody fazowy i neutralny są ze sobą połączone. W normalnym stanie są one podłączone do obciążenia oddzielnie.

Konstrukcja i zasada działania wyłącznika jest na wideo:

Prądy przeciążeniowe

Ich wartość najczęściej nieznacznie przekracza wartość znamionową maszyny, więc przepływ takiego prądu przez obwód, jeśli nie będzie ciągnął się zbyt długo, nie spowoduje uszkodzenia linii. W tym przypadku nie jest wymagane natychmiastowe wyłączenie zasilania; ponadto przepływ elektronów często szybko wraca do normy. Każdy AV jest zaprojektowany na pewien nadmiar prądu elektrycznego, przy którym jest wyzwalany.

Czas reakcji wyłącznika ochronnego zależy od wielkości przeciążenia: jeśli norma zostanie nieznacznie przekroczona, może to zająć godzinę lub dłużej, a jeśli jest znaczna, może to zająć kilka sekund.

Wyzwalacz termiczny, którego podstawą jest płyta bimetaliczna, odpowiada za wyłączenie zasilania pod wpływem dużego obciążenia.

Element ten nagrzewa się pod wpływem silnego prądu, staje się plastyczny, wygina się i uruchamia maszynę.

Prądy zwarciowe

Przepływ elektronów spowodowany zwarciem znacznie przekracza wartość znamionową urządzenia zabezpieczającego, powodując jego natychmiastowe zadziałanie i odcięcie zasilania. Wyzwalacz elektromagnetyczny w postaci elektromagnesu z rdzeniem odpowiada za wykrycie zwarcia i natychmiastową reakcję urządzenia. Ten ostatni pod wpływem przetężenia natychmiast oddziałuje na wyłącznik, powodując jego zadziałanie. Proces ten trwa ułamek sekundy.

Jednakże jest jedno zastrzeżenie. Czasami prąd przeciążenia może być również bardzo duży, ale nie jest spowodowany zwarciem. Jak urządzenie ma określić różnicę między nimi?

W filmie o selektywności wyłączników:

W tym miejscu płynnie przechodzimy do głównego zagadnienia, któremu poświęcony jest nasz materiał. Istnieje, jak już powiedzieliśmy, kilka klas AB, różniących się charakterystyką czasowo-prądową. Najpopularniejsze z nich, stosowane w domowych sieciach elektrycznych, to urządzenia klas B, C i D. Znacznie rzadziej spotykane są wyłączniki automatyczne należące do kategorii A. Są najbardziej czułe i służą do ochrony urządzeń o wysokiej precyzji.

Urządzenia te różnią się od siebie chwilowym prądem zadziałania. Jego wartość jest określana jako wielokrotność prądu przepływającego przez obwód do wartości znamionowej maszyny.

Charakterystyki wyzwalania wyłączników ochronnych

Klasa AB, określona tym parametrem, jest oznaczona literą łacińską i oznaczona na korpusie maszyny przed liczbą odpowiadającą prądowi znamionowemu.

Zgodnie z klasyfikacją ustaloną przez PUE wyłączniki dzielą się na kilka kategorii.

Maszyny typu MA

Charakterystyczną cechą takich urządzeń jest brak uwalniania ciepła. Urządzenia tej klasy instalowane są w obwodach łączących silniki elektryczne i inne jednostki o dużej mocy.

Ochronę przed przeciążeniami w takich liniach zapewnia przekaźnik nadprądowy; wyłącznik automatyczny chroni sieć jedynie przed uszkodzeniami w wyniku przetężeń zwarciowych.

Urządzenia klasy A

Maszyny typu A, jak powiedziano, mają najwyższą czułość. Wyzwalacz termiczny w urządzeniach o charakterystyce czasowo-prądowej A najczęściej wyzwala się, gdy prąd przekroczy wartość znamionową AB o 30%.

Cewka wyzwalająca elektromagnetyczna odłącza zasilanie sieci na około 0,05 sekundy, jeśli prąd elektryczny w obwodzie przekracza prąd znamionowy o 100%. Jeśli z jakiegoś powodu po podwojeniu przepływu elektronów elektromagnes nie zadziała, wyzwalacz bimetaliczny wyłączy zasilanie w ciągu 20 - 30 sekund.

Automaty o charakterystyce czasowo-prądowej A przyłączane są do linii, podczas pracy których nawet krótkotrwałe przeciążenia są niedopuszczalne. Należą do nich obwody zawierające elementy półprzewodnikowe.

Urządzenia ochronne klasy B

Urządzenia kategorii B są mniej czułe niż urządzenia typu A. Wyzwolenie elektromagnetyczne w nich wyzwalane jest w przypadku przekroczenia prądu znamionowego o 200%, a czas reakcji wynosi 0,015 sekundy. Zadziałanie płytki bimetalicznej w wyłączniku o charakterystyce B przy podobnym przekroczeniu wartości AB trwa 4-5 sekund.

Urządzenia tego typu przeznaczone są do instalowania w liniach zawierających gniazdka, oprawy oświetleniowe i inne obwody, w których nie występuje początkowy wzrost prądu elektrycznego lub ma on minimalną wartość.

Maszyny kategorii C

Urządzenia typu C są najczęściej spotykane w sieciach domowych. Ich zdolność przeciążania jest jeszcze większa od opisanych wcześniej. Aby elektromagnes wyzwalający zamontowany w takim urządzeniu zadziałał, konieczne jest, aby przepływ elektronów przez niego przepływających przekraczał 5-krotnie wartość nominalną. Wyzwalacz termiczny aktywuje się w ciągu 1,5 sekundy po pięciokrotnym przekroczeniu wartości znamionowej urządzenia zabezpieczającego.

Instalacja wyłączników o charakterystyce czasowo-prądowej C, jak powiedzieliśmy, zwykle odbywa się w sieciach domowych. Świetnie sprawdzają się jako urządzenia wejściowe do ochrony sieci ogólnej, natomiast urządzenia kategorii B doskonale sprawdzają się w przypadku poszczególnych gałęzi, do których podłączane są grupy gniazd i opraw oświetleniowych.

Dzięki temu możliwe będzie zachowanie selektywności wyłączników (selektywności), a w przypadku zwarcia w jednej z gałęzi cały dom nie zostanie wyłączony spod napięcia.

Wyłączniki kategorii D

Urządzenia te charakteryzują się największą wytrzymałością na przeciążenia. Aby zadziałać cewka elektromagnetyczna zainstalowana w tego typu urządzeniu, konieczne jest co najmniej 10-krotne przekroczenie prądu znamionowego wyłącznika.

W tym przypadku wyzwalacz termiczny zostaje aktywowany po 0,4 sekundy.

Urządzenia o charakterystyce D są najczęściej stosowane w ogólnych sieciach budynków i budowli, gdzie pełnią rolę rezerwową. Uruchamiają się, jeśli nie nastąpi w porę przerwa w dostawie prądu przez wyłączniki automatyczne w poszczególnych pomieszczeniach. Instalowane są także w obwodach o dużych prądach rozruchowych, do których podłączane są np. silniki elektryczne.

Urządzenia ochronne kategorii K i Z

Tego typu maszyny są znacznie mniej powszechne niż te opisane powyżej. Urządzenia typu K charakteryzują się dużą zmiennością prądu wymaganego do wyzwalania elektromagnetycznego. Tak więc dla obwodu prądu przemiennego wskaźnik ten powinien przekraczać wartość nominalną 12 razy, a dla obwodu prądu stałego - o 18. Cewka elektromagnetyczna działa nie dłużej niż 0,02 sekundy. Wyzwolenie wyzwalacza termicznego w takim sprzęcie może nastąpić, gdy prąd znamionowy zostanie przekroczony jedynie o 5%.

Cechy te determinują zastosowanie urządzeń typu K w obwodach z wyłącznie obciążeniami indukcyjnymi.

Urządzenia typu Z mają również różne prądy zadziałania elektromagnesu wyzwalającego, ale rozpiętość nie jest tak duża jak w przypadku kategorii AB K. W obwodach prądu przemiennego, aby je wyłączyć, należy trzykrotnie przekroczyć prąd znamionowy, a w sieciach prądu stałego , wartość prądu elektrycznego musi być 4,5 razy większa niż nominalna.

Urządzenia o charakterystyce Z stosowane są wyłącznie w liniach, do których podłączone są urządzenia elektroniczne.

Wniosek

W tym artykule przyjrzeliśmy się charakterystyce czasowo-prądowej wyłączników ochronnych, klasyfikacji tych urządzeń zgodnie z przepisami elektrycznymi, a także ustaliliśmy, w których obwodach instalowane są urządzenia różnych kategorii. Uzyskane informacje pomogą Ci określić, jakiego sprzętu zabezpieczającego należy używać w Twojej sieci, na podstawie tego, jakie urządzenia są do niej podłączone.

Co to jest wyłącznik automatyczny?

Wyłącznik obwodu(automatyczny) to urządzenie przełączające przeznaczone do ochrony sieci elektrycznej przed przetężeniami, tj. od zwarć i przeciążeń.

Definicja „przełączania” oznacza, że ​​urządzenie to może włączać i wyłączać obwody elektryczne, innymi słowy je przełączać.

Wyłączniki automatyczne występują w wersji z wyzwalaczem elektromagnetycznym chroniącym obwód elektryczny przed zwarciem oraz z wyzwalaczem kombinowanym, gdy oprócz wyzwalacza elektromagnetycznego stosuje się wyzwalacz termiczny w celu zabezpieczenia obwodu przed przeciążeniem.

Notatka: Zgodnie z wymogami PUE domowe sieci elektryczne muszą być chronione zarówno przed zwarciami, jak i przeciążeniami, dlatego w celu ochrony domowej instalacji elektrycznej należy stosować wyłączniki z wyzwalaczem kombinowanym.

Przełączniki automatyczne dzielą się na jednobiegunowe (stosowane w sieciach jednofazowych), dwubiegunowe (stosowane w sieciach jednofazowych i dwufazowych) oraz trójbiegunowe (stosowane w sieciach trójfazowych), występują także cztero- wyłączniki biegunowe (mogą być stosowane w sieciach trójfazowych z systemem uziemienia TN-S).

  1. Budowa i zasada działania wyłącznika.

Poniższy rysunek pokazuje urządzenie przerywające obwód z wydaniem łączonym, tj. posiadające zarówno wyzwalacz elektromagnetyczny, jak i termiczny.

1,2 - odpowiednio dolne i górne zaciski śrubowe do podłączenia przewodu

3 - ruchomy kontakt; 4 – komora łukowa; 5 - przewód elastyczny (służy do łączenia ruchomych części wyłącznika); 6 - cewka wyzwalająca elektromagnetyczna; 7 - rdzeń wyzwalacza elektromagnetycznego; 8 — wyzwalanie termiczne (płyta bimetaliczna); 9 — mechanizm zwalniający; 10 — uchwyt sterujący; 11 — zacisk (do montażu maszyny na szynie DIN).

Niebieskie strzałki na rysunku pokazują kierunek przepływu prądu przez wyłącznik.

Głównymi elementami wyłącznika są wyzwalacze elektromagnetyczne i termiczne:

Wyzwolenie elektromagnetyczne zapewnia ochronę obwodu elektrycznego przed prądami zwarciowymi. Jest to cewka (6) z umieszczonym pośrodku rdzeniem (7), który jest osadzony na specjalnej sprężynie. Podczas normalnej pracy prąd przepływający przez cewkę zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej wytwarza pole elektromagnetyczne, które przyciąga rdzeń wewnątrz cewki, ale siła tego pola elektromagnetycznego nie jest wystarczająca, aby pokonać opór sprężyny, na której zamontowany jest rdzeń.

Podczas zwarcia prąd w obwodzie elektrycznym natychmiast wzrasta do wartości kilkakrotnie większej niż prąd znamionowy wyłącznika; ten prąd zwarciowy, przechodząc przez cewkę wyzwalacza elektromagnetycznego, zwiększa pole elektromagnetyczne działające na rdzeń do takiej wartości, że jego siła cofająca jest wystarczająca, aby pokonać poruszające się wewnątrz cewki sprężyny oporowe, rdzeń otwiera ruchomy styk wyłącznika, odłączając napięcie od obwodu:

W przypadku zwarcia (tzn. kilkukrotnego chwilowego wzrostu prądu) wyzwalacz elektromagnetyczny rozłącza obwód elektryczny w ułamku sekundy.

Uwalnianie termiczne zapewnia ochronę obwodu elektrycznego przed prądami przeciążeniowymi. Przeciążenie może wystąpić w przypadku podłączenia do sieci sprzętu elektrycznego o łącznej mocy przekraczającej dopuszczalne obciążenie tej sieci, co w konsekwencji może doprowadzić do przegrzania przewodów, zniszczenia izolacji przewodów elektrycznych i ich awarii.

Wyzwalaczem termicznym jest płyta bimetaliczna (8). Płyta bimetaliczna - płyta ta jest lutowana z dwóch płytek z różnych metali (metal „A” i metal „B” na poniższym rysunku) mających różne współczynniki rozszerzalności po podgrzaniu.

Kiedy przez płytkę bimetaliczną przepływa prąd przekraczający prąd znamionowy wyłącznika, płyta zaczyna się nagrzewać, podczas gdy metal „B” ma wyższy współczynnik rozszerzalności po podgrzaniu, tj. po podgrzaniu rozszerza się szybciej niż metal „A”, co prowadzi do skrzywienia płytki bimetalicznej; podczas zginania wpływa na mechanizm zwalniający (9), który otwiera ruchomy styk (3).

Czas reakcji wyzwalacza termicznego zależy od wielkości nadmiaru prądu w sieci elektrycznej prądu znamionowego maszyny; im większy jest ten nadmiar, tym szybciej zadziała wyzwalacz.

Z reguły wyzwalacz termiczny działa przy prądach 1,13-1,45 razy większych od prądu znamionowego wyłącznika, natomiast przy prądzie 1,45 razy większym od prądu znamionowego wyzwalacz termiczny wyłączy wyłącznik w ciągu 45 minut - 1 godzina.

Czas działania wyłączników jest określony przez ich

Za każdym razem, gdy wyłącznik zostanie wyłączony pod obciążeniem, na ruchomym styku (3) powstaje łuk elektryczny, który ma destrukcyjny wpływ na sam styk, a im wyższy prąd przełączany, tym silniejszy jest łuk elektryczny i tym większa jest jego siła destrukcyjny efekt. efekt. Aby zminimalizować uszkodzenia spowodowane łukiem elektrycznym w wyłączniku, kierowany jest on do komory gaszenia łuku (4), która składa się z oddzielnych, równolegle ułożonych płyt; łuk elektryczny, padając pomiędzy te płytki, zostaje zmiażdżony i wygaszony.

3. Oznaczenie i charakterystyka wyłączników.

VA47-29- typ i seria wyłącznika

Prąd znamionowy— maksymalny prąd sieci elektrycznej, przy którym wyłącznik może pracować przez długi czas bez awaryjnego wyłączenia obwodu.

Standardowe wartości prądów znamionowych wyłączników: 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 13; 16; 20; 25; 32; 35; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300, Amper.

Napięcie znamionowe— maksymalne napięcie sieciowe, dla którego zaprojektowano wyłącznik.

PKS— graniczna zdolność wyłączania wyłącznika. Rysunek ten pokazuje maksymalny prąd zwarciowy, który może wyłączyć dany wyłącznik, zachowując jego funkcjonalność.

W naszym przypadku PKS jest wskazany na 4500 A (amper), co oznacza, że ​​przy prądzie zwarciowym (zwarciu) mniejszym lub równym 4500 A wyłącznik jest w stanie otworzyć obwód elektryczny i pozostać w dobrym stanie , jeśli prąd zwarciowy. przekracza tę liczbę, istnieje możliwość przetopienia i zespawania styków ruchomych maszyny.

Charakterystyka wyzwalania— określa zakres działania wyzwalacza elektromagnetycznego wyłącznika.

Przykładowo w naszym przypadku przedstawiono maszynę o charakterystyce „C”; jej zakres reakcji wynosi od 5·In do 10·In włącznie. (In - prąd znamionowy maszyny), tj. od 5*32=160A do 10*32+320, oznacza to, że nasza maszyna zapewni natychmiastowe rozłączenie obwodu już przy prądach 160 - 320 A.

Notatka:

  • Standardowe cechy odpowiedzi (przewidziane w GOST R 50345-2010) to cechy „B”, „C” i „D”;
  • Zakres stosowania wskazany jest w tabeli zgodnie z przyjętą praktyką, może się jednak różnić w zależności od indywidualnych parametrów konkretnych sieci elektrycznych.

4. Wybór wyłącznika

Notatka: Przeczytaj pełną metodologię obliczania i doboru wyłączników w artykule: „