Как работает автоматический выключатель

Автоматические выключатели
(выключатели, автоматы) являются коммутационными электронными аппаратами,
созданными для проведения тока цепи в обычных режимах и для
автоматической защиты электронных сетей и оборудования от аварийных режимов
(токов недлинного замыкания, токов перегрузки, понижения либо исчезновения
напряжения, конфигурации направления тока, появления магнитного поля массивных
генераторов в аварийных критериях и др.), также для нечастой коммутации
номинальных токов (6-30 раз в день).

Благодаря простоте, удобству,
безопасности обслуживания и надежности защиты от токов недлинного замыкания эти
аппараты обширно используются в электронных установках малой и большой
мощности.

Автоматические выключатели относятся к коммутационным аппаратам ручного
управления, но многие типы имеют электрический либо электродвигательный
привод, что дает возможность управлять ими на расстоянии.

Принцип деяния                 

Выключаются автоматы обычно
вручную (приводом либо дистанционно), а при нарушении обычного режима
эксплуатации (возникновение сверхтоков либо понижение напряжения) — автоматом.
При всем этом каждый автомат снабжается расцепителем наибольшего, а в неких
типах расцепителем малого напряжения.

По выполняемым функциям защиты
автоматические выключатели делятся на автоматы: наибольшего тока, снижения
напряжения и оборотной мощности.

Автоматы наибольшего тока
служат для автоматического размыкания электронной цепи при появлении в
ней токов недлинного замыкания и перегрузок сверх установленного предела.
Заменяя собой, рубильник и плавкий предохранитель, они обеспечивают более
надежную и избирательную защиту при нештатных режимах.

Если условия среды отличны от
обычных (влажность воздуха выше 85% и в нем содержатся примеси вредных
паров), то автоматические выключатели следует помещать в ящики и шкафы
пылевлагонепроницаемого и химостойкого выполнения.

Систематизация

 Автоматические выключатели разделяются на:
         

• установочные
  автоматические выключатели имеют защитный изоляционный (пластмассовый) корпус и
  могут устанавливаться в общедоступных местах;

• универсальные — не
  имеют такового корпуса и созданы для установки в распределительных
  устройствах;

• быстродействующие
  (собственное время срабатывания не превосходит 5 мс); 

• небыстродействующие (от 10
  до 100 мс); 

Быстродействие
обеспечивается самим принципом деяния (поляризованный электрический либо
индукционно-динамический принципы и др.), также критериями для резвого
гашения электронной дуги. Схожий принцип употребляется в токоограничивающих
автоматах;

 

• селективные,
  имеющие регулируемое время срабатывания в зоне токов недлинного замыкания; 

• автоматы оборотного тока,
  срабатывающие только при изменении направления тока в защищаемой цепи; 

• Поляризованные
  автоматы отключают цепь только при нарастании тока в прямом направлении,
  неполяризованные — при любом направлении тока. 

Конструкция

Особенности
конструкции и принцип деяния автомата определяются его предназначением и сферой
внедрения.

Включение
и выключение автомата может выполняться вручную, электродвигательным либо
электрическим приводом.

Ручной
привод используется при номинальных токах до 1000 А и обеспечивает гарантируемую
предельную коммутационную способность вне зависимости от скорости движения
включающей ручки (оператор должен создавать операцию включения решительно:
начав — доводить до конца).

Электрический
и электродвигательный приводы питаются от источников напряжения. Схема
управления привода обязана иметь защиту от повторного включения на
короткозамкнутую цепь, при всем этом процесс включения автомата на предельные токи
недлинного замыкания должен закончиться при напряжении питания 85 — 110% от
номинального.

При
перегрузках и токах недлинного замыкания отключение выключателя делается
независимо от того, удерживается ли ручка управления во включенном
положении.

Принципиальной
составной частью автомата является расцепитель, который держит под контролем
данный параметр защищаемой цепи и повлияет на расцепляющее устройство,
отключающее автомат. Не считая того, расцепитель позволяет создавать
дистанционное отключение автомата. Более обширное распространение получили
расцепители последующих типов:

 

• электрические для защиты от токов недлинного
  замыкания; 

• термические для защиты от перегрузок; 

• комбинированные; 

• полупроводниковые, владеющие большой стабильностью
  характеристик срабатывания и удобством в настройке. 

Для
коммутации цепи без тока либо для редчайших коммутаций номинального тока могут
применяться автоматы без расцепителей.

Выпускаемые
индустрией серии автоматических выключателей рассчитаны на применение в
разных погодных поясах, размещение в местах с различными критериями
эксплуатации, на работу в критериях, разных по механическим воздействиям и по
взрывоопасности среды, и владеют разной степенью защиты от прикосновения и от
наружных воздействий.

Информация
о определенных типах аппаратов, их типоисполнениях и типоразмерах приведена в
нормативно-технических документах. Обычно, таким документом являются Технические
условия (ТУ) завода. В неких случаях с целью унификации для изделий,
имеющих обширное применение и производимых несколькими предприятиями, уровень
документа увеличивается (время от времени до уровня Муниципального эталона).

Автоматические выключатели состоят из последующих
главных узлов:

• контактной системы; 

• дугогасительной системы;

• расцепителей; 

• механизма управления; 

• механизма свободного расцепления. 

Контактная
система состоит из недвижных контактов, закрепленных в корпусе, и подвижных
контактов, шарнирно посаженных на полуоси рычага механизма управления, и
обеспечивает, обычно, одинарный разрыв цепи.

Дугогасительное
устройство устанавливается в каждом полюсе выключателя и
предназначается для локализации электронной дуги в ограниченном объеме. Оно
представляет собой дугогасительную камеру с деионной решеткой из железных
пластинок. Могут быть предусмотрены также искрогасители, представляющие из себя
фибровые пластинки.

Механизм
свободного расцепления представляет собой шарнирный 3- либо
4-звенный механизм, который обеспечивает расцепление и отключение контактной
системы как при автоматическом, так и при ручном управлении.

Электрический
наибольший расцепитель тока, представляющий из себя
электромагнит с якорем, обеспечивает автоматическое отключение выключателя при
токах недлинного замыкания, превосходящих уставку по току. Электрические
расцепители тока с устройством гидравлического замедления срабатывания имеют
обратнозависимую от тока выдержку времени для защиты от токов перегрузки.

Термический
наибольший расцепитель представляет собой термобиметаллическую
пластинку. При токах перегрузки деформация и усилия этой пластинки обеспечивают
автоматическое отключение выключателя. Выдержка времени миниатюризируется с ростом
тока.

Полупроводниковые
расцепители состоят из измерительного элемента, блока
полупроводниковых реле и выходного электромагнита, воздействующего на механизм
свободного расцепления автомата. В качестве измерительного элемента
употребляется трансформатор тока (на переменном токе) либо дроссельный магнитный
усилитель (на неизменном токе).

Полупроводниковый
расцепитель тока допускает регулировку последующих характеристик:

• номинального тока расцепителя; 

• уставки по току срабатывания в зоне токов недлинного
  замыкания (ток отсечки); 

• уставки по времени срабатывания в зоне токов
  перегрузки;

• уставки по времени срабатывания в зоне токов
  недлинного замыкания (для селективных выключателей). 

Во
многих автоматах используют комбинированные расцепители, использующие термические
элементы для защиты от токов перегрузок и электрические для защиты от токов
маленьких замыканий без выдержки времени (отсечки).

Выключатель
имеет также дополнительные сборочные единицы, которые встраиваются в
выключатель либо крепятся к нему снаружи. Ими могут быть независящий, нулевой и
малый расцепители, свободные и вспомогательные контакты, ручной и
электрический дистанционный привод, сигнализация автоматического отключения,
устройство для запирания выключателя в положении „отключено».

Независящий расцепитель
представляет собой электромагнит с питанием от стороннего источника
напряжения. Малый и нулевой расцепители могут производиться с выдержкой
времени и без выдержки времени. При помощи независящего либо малого
расцепителя может быть дистанционное отключение автомата.

Условия эксплуатации

Автоматические
выключатели выпускаются в исполнениях с разной степенью защиты от прикосновений
и наружных воздействий (IPOO, IP20, IP30, IP54). При всем этом степень защиты зажимов
для присоединения наружных проводников может быть ниже степени защиты оболочки
выключателя.

Выключатели
изготавливают в 5-ти погодных исполнениях и 5-ти категорий размещения, что
кодируется знаками У, УХЛ, Т, М, ОМ и цифрами 1,2,3,4,5.

Выключатели
рассчитаны для работы в длительном режиме в последующих критериях:

• установка на высоте менее
  1000 м над уровнем моря
  (выключатели серии АП50 и АЕ1000 — на высоте менее
  2000 м над уровнем моря); 

• температура окружающего воздуха от — 40 (без
  выпадения росы и инея) до +40°С (для выключателей серии АЕ1000 — от +5 до
  +40°С); 

• относительная влажность среды менее
  90% при 20°С и менее 50% при 40°С;
  
  <!—
  [endif]
  —>

• окружающая среда — невзрывоопасная, не содержащая
  пыли (в том числе токопроводящей) в количестве, нарушающем работу выключателя,
  и брутальных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию; 

• место установки выключателя — защищенное от
  попадания воды, масла, эмульсии и т.п.; 

• отсутствие конкретного воздействия солнечной
  и радиоактивной радиации; 

• отсутствие резких толчков (ударов) и сильной
  тряски; допускается вибрация мест крепления выключателей с частотой до 100 Гц
  при ускорении менее
  0,7 g. 

Группы
критерий эксплуатации электротехнических изделий в части воздействия
механических причин наружной среды определены ГОСТ 17516.1-90. В согласовании
с данными каталогов автоматические выключатели созданы для эксплуатации в
группах Ml, М2, МЗ, М4, Мб, М9, М19, М25.

По
технике безопасности автоматические выключатели соответствуют ГОСТ
12.2.007.0-75 и ГОСТ 12.2.007.6-75, требованиям „Правил устройств
электроустановок» и обеспечивают условия эксплуата­ции, установленные
„Правилами технической эксплуатации установок потребителем» и „Правилами
техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителем»,
утвержденными Госэнергонадзором 21.12.94 г. В части защиты от токов утечки
выключатели соответствуют требованиям ГОСТ 12.1.038-82.

Эксплуатация
в нерабочем состоянии (хранение и транспортирование при перерывах в работе)
соответствует ГОСТ 15543-70 и ГОСТ 15150-69.