Shik-v-dom.ru

Шик в Дом
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство и селективность автоматических выключателей

Устройство и селективность автоматических выключателей

Автоматический выключатель (АВ, автомат) — устройство, отключающее участок электрической цепи при возникновении в ней проблем (короткого замыкания, перегрузки и так далее). Автомат реагирует на превышение величины тока выше допустимого параметра, разрывает участок и защищает электрооборудование от повреждения и возможного возгорания. Вообще, защита от повышенных токов — основа почти всех электрических цепей , возникшая еще на этапе становления электричества и применяемая до сих пор .

Любое устройство, реагирующее на повышенные токи и работающее по принципу МТЗ, выполняет несколько функций:

  1. Быстрый разрыв поврежденной цепи для защиты от распространения повреждения.
  2. Селективная работа и надежность. Здесь подразумевается определение завышенного тока и его б езошибочное отключение автоматом , ближе всего находящимся к месту повреждения.

Устройство защиты нагрузочной цепи представляетреле прямого действия, способное распознавать наступление аварийной ситуации и предотвращать развитие негативных процессов. Существует несколько видов расцепляющих устройств:

  • расцепители с защитой от сверхтоков и фиксированными заводскими настройками (тепловые компоненты с задержкой времени и электромагнитные мгновенного действия);
  • устройства селективного распознавания перегрузки от короткого замыкания с настройками номинального тока и времени выдержки (полупроводниковые, электронные);
  • компоненты с расширенной функциональностью (независимые, минимального и нулевого напряжения).

Тепловой

Тепловой расцепитель – биметаллическая пластина из 2 спаянных (сваренных или приклепанных) вместе полосок. Материалы для полосок подбираются таким образом, чтобы коэффициент температурного расширения одной отличался от аналогичного параметра другой. При прохождении электричества биметаллическая спайка нагревается сильнее, чем больше сила тока в ней. Если металл нижней полоски при нагревании удлиняется меньше, чем металл верхней, биметаллическая пластина изогнется вниз.

При определенном значении силы тока изгиба пластины достаточно для размыкания контактов автомата. Тепловой расцепитель реагирует на перегрузку ≥30% номинального значения тока, поэтому применяется для защиты от перегрузок. Время срабатывания находится в обратной зависимости от величины проходящего тока. В разных коммуникационных аппаратах оно составляет от секунд до 1–2 часов.

Электромагнитный

Электромагнитный компонент представляют катушку (соленоид) с сердечником, передвигающимся под воздействием электромагнитного поля тока, проходящего в обмотке. Сердечник, преодолевая сопротивление пружины, вызывает срабатывание отключающего цепь элемента.Электромагнитные реле прямого действия распознают короткое замыкание (превышение значения тока в несколько раз от номинального значения) и, в зависимости от чувствительности срабатывания, автоматам присваивается класс А, В, С и D.

Расцепители этого вида срабатывают за доли секунды и относятся к элементам мгновенного действия, используются для защиты от токов КЗ.

Термомагнитный или комбинированный

Зачастую соединяются тепловой и электромагнитный расцепитель последовательно. Тандем обеспечивает токовую селективность: один элемент отслеживает токи в зоне перегрузки, а другой защищает электрические цепи от сверхтоков КЗ. Такую связку некоторые производители именуют комбинированным расцепителем. В зарубежных каталогах последовательное соединение 2-х устройств называют термомагнитным расцепителем.

Полупроводниковый

Полупроводниковое устройствопостроено на измерительном элементе ИЭ и исполнительном элементе – электромагните с блоком управления. Измерительный элемент собран на трансформаторе тока.

Электромагнит воздействует на механизм свободного расцепления автомата, вызывая размыкание ↔замыкание цепи.Расцепитель срабатывает при протекании в цепи тока, превышающего уставку в перегруза или короткого замыкания. Эта настройка используется как дополнительная защита к основной защите от сверхтока короткого замыкания.

Выставляются требуемые значения тока и временной задержки переключателями. Они расположены на лицевой стороне блока управления.

Электронный

Электронный аналог блок-схемой не отличается от полупроводникового расцепителя. Измерительное устройство меряет ток АВ с помощью схемы на трансформаторе.Электронный модуль блока управления сравнивает полученное и заданное значение, подает управляющее напряжение на электромагнит.

Читайте так же:
Управление выключателем по смс

Расширенный набор опций позволяет производить логическую селективность с помощью встроенного в некоторые устройства контроллера. Электронный расцепитель отличает наличие индикатора силы тока, большой выбор настроек и максимальная точность следования поставленной задаче.

Независимый

Расцепитель независимого типа удаленно управляет коммутацией электрических цепей переменного (AC) и постоянного (DC) тока, представляет обычный расцепитель с опцией дистанционной защиты. Поступающее по управляющей цепи, например с пульта оператора, напряжение подается на соленоид. В обмотке создается магнитное поле, сердечник втягивается и приводит в действие механизм свободного расцепления за время ≤0,04 с. Чтобы вернуть автоматический выключатель в исходное состояние, следует вручную нажать кнопку с надписью «Возврат».

Расцепитель минимального и нулевого напряжения

Некоторые АВ оснащаются дополнительно минимальными и нулевыми устройствами расцепления, которые встраиваются непосредственно в автомат или крепятся снаружи корпуса.

Ток условного «неотключения» автомата — 1,13•In

Ток не отключения автоматического выключателя. Что это такое и откуда он берётся? Рассмотрим ВТХ защитного устройства — автомата. На оси Х (абсцисс), отражающей кратность тока нагрузки в цепи к номинальному току (I/In), находим цифру — 1,13.

Из этой точки вверх проводим вертикальную линию. (На рисунке, расположенном ниже, линия выделена красным цветом.)

ток неотключения 1.13In

Ищем точки пересечения этой линии с кривой времени срабатывания автомата. Видим, что таких точек нет. Делаем вывод, что автомат не сработает, если в цепи будет ток, превышающий номинальный в 1,13 раз.

Автоматические выключатели, пропуская через себя ток, превышающий их номинальный в 1,13 раз, должны поддерживать работу цепи на протяжении целого часа (ГОСТ 50345). При невыполнении этого условия, устройства автоматической защиты бракуются.

Условный ток не расцепления любого автомата составляет 1,13•In . При такой токовой нагрузке устройство защиты не отключается:

  1. 1 час у автоматов с номиналом менее 63 А;
  2. 2 часа у автоматов с номиналом более 63 А.

На графиках времятоковых характеристик автоматических выключателей производителями отмечается точка условного не расцепления (1,13•In).

Если через эту точку провести вертикальную прямую, становится видно место её пересечения с нижней кривой на участке 60-120 минут. К примеру, при прохождении тока 1,13•In = 11,3 (А) через автомат, номинал которого составляет 10 А, его тепловой расцепитель не разомкнёт цепь на протяжении 1 часа.

Так же, при прохождении тока 1,13•In = 18,08 (А) через автомат номиналом 16 А в течение 1 часа не сработает его тепловой расцепитель.

Ниже приведены значения токов условного не расцепления для автоматических выключателей различного номинала:

Номинальный ток автомата (Ампер)Ток неотключения (перегруз 13 %)
66,78
1011,3
1618,08
2022,6
2528,25
3236,16
4045,2

В соответствии с времятоковыми характеристиками, автоматы не будут срабатывать при прохождении через них токов, указанных в правом столбце. Это особенно важно, если в вашей сети возможно подключение большой нагрузки, а электропроводка устарела, изоляция проводов нарушена, монтажные работы были проведены некачественно.

Тогда ток не отключения автомата возрастёт, а сечение отходящего кабеля может оказаться недостаточным для создавшейся нагрузки. Поэтому, старайтесь выбрать защитное оборудование и сечение проводников с оправданным запасом. Чтобы не заниматься каждый раз расчетами, обращайтесь к представленной ниже информации.

Читайте также

Глава 7. Обслуживание цепей оперативного тока

Глава 7. Обслуживание цепей оперативного тока 7.1. Источники оперативного тока на ПС Вторичные цепи электростанции (ПС) — это совокупность кабелей и проводов, соединяющих устройства управления, автоматики, сигнализации, защиты и измерения электростанции или ПС (ГОСТ

Читайте так же:
Siemens автоматический выключатель защита трансформаторов

7.4. Контроль изоляции цепей оперативного тока

7.4. Контроль изоляции цепей оперативного тока В процессе обслуживания установок постоянного тока необходим контроль изоляции токоведущих частей относительно земли.Выбор метода определения места повреждения (ОМП), например, КЛ, является исключительно сложным процессом

10.3. Последовательность типовых операций с коммутационными аппаратами при включении и отключении ВЛ, К Л и трансформаторов

10.3. Последовательность типовых операций с коммутационными аппаратами при включении и отключении ВЛ, К Л и трансформаторов Включение ВЛ и КЛ:проверяется отключенное положение выключателя;включается шинный разъединитель;включается выключатель.Отключение ВЛ и

10.7. Последовательность операций при отключении и включении электрических цепей на ПС, выполненных по упрощенным схемам

10.7. Последовательность операций при отключении и включении электрических цепей на ПС, выполненных по упрощенным схемам На ПС, выполненных по упрощенным схемам, как правило, отсутствуют сборные шины и выключатели со стороны ВН, но обязательно имеются выключатели со

10.8. Последовательность операций на ПС с двумя системами шин при выводе одной из них в ремонт

10.8. Последовательность операций на ПС с двумя системами шин при выводе одной из них в ремонт Необходимым условием перевода с одной системы шин на другую является равенство напряжений, что достигается включениемШСВ, соединяющего обе системы шин. В то же время ШСВ

11.7. Действия персонала при аварийном отключении ВЛ и КЛ

11.7. Действия персонала при аварийном отключении ВЛ и КЛ Автоматическое отключение тупиковых линий в случае отсутствия источника резервного питания, как правило, приводит к прекращению электроснабжения потребителей.В этом случае персонал обязан в кратчайший срок

11.8. Действия персонала при аварийном отключении трансформаторов

11.8. Действия персонала при аварийном отключении трансформаторов Отключение защитой одного трансформатора при их раздельной работе на стороне НН и при отсутствии или отказе АВР приводит к прекращению электроснабжения соответствующей группы потребителей.В такой

11.9. Действия персонала при аварийном отключении сборных шин

11.9. Действия персонала при аварийном отключении сборных шин Сборные шины ПС могут отключиться:при КЗ на линиях, на оборудовании шин, на участках соединительных проводов от шин до выключателей, на выключателях;КЗ на любом присоединении, отходящем от шин, и отказе в работе

7.2. Экосистема (биогеоценоз), ее компоненты: продуценты, консументы, редуценты, их роль. Видовая и пространственная структура экосистемы. Цепи и сети питания, их звенья. Типы пищевых цепей. Составление схем передачи веществ и энергии (цепей питания). Правило экологической пирамиды. Структура и дина

7.2. Экосистема (биогеоценоз), ее компоненты: продуценты, консументы, редуценты, их роль. Видовая и пространственная структура экосистемы. Цепи и сети питания, их звенья. Типы пищевых цепей. Составление схем передачи веществ и энергии (цепей питания). Правило экологической

3.5. Стопоры для якорных цепей и якорей

3.5. Стопоры для якорных цепей и якорей Для крепления якорной цепи во время стоянки корабля на якоре и временного задержания якорной цепи при работе с нею устанавливаются стационарные и переносные стопоры.Стационарные стопоры применяются для временного задержания

Знаю, на место цепей крепостных / Люди придумали много иных

Знаю, на место цепей крепостных / Люди придумали много иных Из стихотворения «Свобода» (1861) Н. А. Некрасова (1821 — 1877).Иносказательно о долгом, сложном пути к свободе, о многочисленных препятствиях, лежащих на пути к

На место цепей крепостных / Люди придумали много других

На место цепей крепостных / Люди придумали много других Из стихотворения «Свобода» (1861) Н. А. Некрасова (1821 — 1877): Знаю, на место цепей крепостных Люди придумали много других. Иносказательно о невозможности добиться совершенного общественного

Читайте так же:
Обозначения розеток выключателей схема

Пролетариям нечего терять, кроме своих цепей. Приобретут же они весь мир

Пролетариям нечего терять, кроме своих цепей. Приобретут же они весь мир Фраза из «Манифеста Коммунистической партии» (1848), написанного Карлом Марксом (1818— 1883) и Фридрихом Энгельсом (1820— 1895).Конец гл. 4, последний абзац: «Пролетариям нечего в ней (революции. — Сост.) терять,

V. ПРОИЗВОДСТВО ГРУЗОВЫХ ОПЕРАЦИЙ 1. Общие требования при производстве грузовых операций

V. ПРОИЗВОДСТВО ГРУЗОВЫХ ОПЕРАЦИЙ 1. Общие требования при производстве грузовых операций Производство грузовых операций на судне является ответственной работой. О значении их говорить не приходится, но на характере их следует остановиться.Как известно, назначение

Варианты исполнения [ править | править код ]

Автоматический выключатель в корпусе пробочного предохранителя

3-полюсный автомат защиты для непосредственного монтажа

Автоматические выключатели, используемые в США

Автоматические выключатели советского производства

Модульный автоматический выключатель [ править | править код ]

Автоматический выключатель, рассчитанный на небольшие токи, в настоящее время чаще всего имеет модульную конструкцию, которая предназначена для крепления на DIN-рейку. Внутреннее устройство модульного автоматического выключателя показано на рисунке справа. Включение-выключение производится рычажком (1), 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 плоскую отвёртку в петлю защелки). Коммутацию цепи осуществляют подвижный (3) и неподвижный (4) контакты. Подвижный контакт подпружинен, пружина обеспечивает усилие нажатия контактов во включённом состоянии и быстрое их отключение при срыве собачки механизма расцепления посредством одного из двух расцепителей: теплового (5) или электромагнитного (7). Во время расцепления контактов может возникнуть электрическая дуга, поэтому контакты имеют особую форму и находятся рядом с дугогасительной решёткой (8).

Общее устройство и принцип работы

Все автоматические выключатели отличаются лишь незначительными деталями, а в целом каждый из них состоит из следующих обязательных элементов:

  • Полюса в установленном количестве от 1 до 4, подлежащие включению и отключению. По сути, они являются силовыми контактами, замыкающими и размыкающими цепь провода.
  • Система гашения дуги. Выполняется в разных вариантах. В одном случае – это специальные камеры, в которых дуга разбивается на части за счет узких щелей. Либо гашение дуги осуществляется через решетку. Автомат, рассчитанный для работы в мощных цепях, может использоваться с комбинированным вариантом.
  • Привод механизма расцепления. . Изготавливается на биметаллической, электронной, электромагнитной основе или на базе микропроцессора. При возникновении аномального токового режима, данный элемент выполняет мгновенное автоматическое выключение. Конструкция расцепителя включает в себя рычаги, защелки и отключающие пружины, ускоряющие срабатывание.
  • Блок-контакты в количестве одной или нескольких пар. Также они называются вспомогательными контактами, расположенными в цепях контроля или сигнализации.

Разрыв электрической цепи провода дополнительно обеспечивается биметаллической пластиной, предназначенной для тепловой защиты автомата. Когда при высоком токе она разогревается, это вызывает изгиб или деформацию с последующим разрывом цепи. После этого пластина должна остыть, иначе автомат просто не включится. В некоторых моделях вместо биметаллической пластины устанавливаются тепловые реле с возможностью расчета и настроек рабочих режимов.

Отключение цепи автоматического выключателя

Задача автоматического выключателя обеспечить защиту проводов и кабелей от перегрева, способного вызвать их разрушение или пожар. Причинами перегрева могут быть длительные перегрузки или значительные токи короткого замыкания. Для предотвращения перегрева проводов используют хорошо испытанное решение — автоматический выключатель, содержащий тепловой и электромагнитный расцепители.

Читайте так же:
Фоллаут 3 где аварийный выключатель

Автоматический выключатель обеспечивает также выполнение функций отключения, разделения электрических цепей и управления.

Выбор автоматического выключателя, начинается с изучения параметров сети, в которой он будет установлен. Выбор зависит от напряжения сети, установленной мощности, режима нейтрали, частоты, характеристик тока короткого замыкания.

Процедура расчёта

1. Расчёт рабочего тока

Максимальный рабочий ток электроустановки определяется по характеристикам потребителей (см. Потребляемая мощность бытовых электроприборов).

2. Защита от перегрузок

Значение номинального тока автоматического выключателя выбирается в зависимости от сечения проводников, которые он защищает.

Расчёт допустимых токов в проводах и кабелях, а также их сечений производится из условия защиты от перегрузок. По значению рабочего тока определяется номинальный ток автоматического выключателя.

Исходя из полученного таким образом значения номинального тока и различных условий прокладки кабеля, его типа и различных факторов коррекции: температуры, расстояния между проводами (кабелями) и их количества, расстояния между кабельными каналами, сопротивления почвы, определяют сечение проводников.

Для автоматических выключателей должно соблюдаться неравенство :

Iн ≤ Iпр

где : — номинальный ток автоматического выключателя.

Iпр — допустимый ток в проводнике сечением в зависимости от условий его прокладки.

3. Защита от коротких замыканий

Расчёт максимального тока короткого замыкания в электрическом щитке — Iкз. Этот расчёт используется для выбора защитного устройства по отключающей способности.

4. Оценка особых факторов возникающих в электроустановке

Некоторые факторы влияют на выбор типа автоматического выключателя, такие как бросок тока в цепи при включении трансформатора, двигателя или другой нагрузки, обладающей значительной индуктивностью.

Категории использования

Категория использования автоматического выключателя определяется тем, является ли он специализированным устройством для выполнения селективности в условиях короткого замыкания с автоматическим выключателем, установленным в электрической цепи ниже, за счет специальной временной задержки, или таковым не является.

  1. Категория А — неспециализированные автоматические выключатели; они не предназначены исключительно для селективной работы в условиях короткого замыкания, с автоматическими выключателями, расположенными ниже по цепи. Они не имеют ни задержки срабатывания, ни соответствующего ей параметра по кратковременно допустимому току.
  2. Категория В: специализированные автоматические выключатели, специально предназначенные для селективной работы в условиях короткого замыкания с обычными автоматическими выключателями, установленными в электрической цепи ниже. Такие автоматические выключатели имеют регулируемую временную задержку и для них оговорен параметр кратковременно допустимого тока Icw.

Определение характеристик автоматических выключателей Z, B, C и D.

В электрических сетях низкого напряжения автоматические выключатели характеризуются номиналом, числом полюсов (одно, двух, трех и четырехполюсные), отключающей способностью, а также типом рабочих характеристик Z, B, C или D.

Выбор типа характеристики должен производиться с учетом :

  • возможных бросков тока в электроприемниках, чтобы избежать ложных отключений,
  • ограничения тока короткого замыкания в конце линии (то есть Iкз мин), чтобы гарантировать отключение.

В соответствии со стандартом NF EN 60-898 (NF C 61-410) тип характеристики определяется магнитным расцепителем автоматического выключателя, обеспечивающим защиту от короткого замыкания.

  • Характеристика Z — магнитный расцепитель отрегулирован на заводе на значение тока срабатывания от 2,4 до 3,6 Iном.
  • Характеристика В — магнитный расцепитель отрегулирован на заводе на значение тока срабатывания от 3 до 5 Iном.
  • Характеристика С — магнитный расцепитель отрегулирован на заводе на значение тока срабатывания от 5 до 10 Iном.
  • Характеристика D — магнитный расцепитель отрегулирован на заводе на значение тока срабатывания от 10 до 20 Iном.
Читайте так же:
Поплавковый выключатель pp gf20

Характеристики автоматических выключателей Z, B, C и D

В подавляющем большинстве случаев используются автоматические выключатели с характеристикой С.

Тип D с большим порогом срабатывания используется для защиты цепей, в которых бывают значительные пусковые токи при включении. (трансформаторы, двигатели, другие потребители с индуктивной нагрузкой).

Тип Z или В, имеющие небольшой порог срабатывания используются при ограниченных токах короткого замыкания в конце линии (если защищается линия большой длины).

Ограничивающая способность автоматических выключателей.

Определение: Это способность автоматического выключателя пропускать при коротком замыкании только незначительную часть тока. Ограничение тока короткого замыкания по времени и по амплитуде позволяет исключить разрушительные электродинамические воздействия и уменьшить тепловые эффекты в электрической установке.

Принцип работы: Уменьшение амплитуды и времени прохождения тока обеспечивается за счет :

  • очень быстрого размыкания контакта;
  • ускоренного развития дуги, напряжение которой превышает напряжение питающей сети и направлено встречно.

Преимущества ограничения:

  • Уменьшение габаритов защитного устройства;
  • Снижение цены защитного устройства;
  • Уменьшение электромагнитных, электродинамических, механических, тепловых эффектов.

Классы ограничения автоматических выключателей

Классы ограничения автоматических выключателей:

  • Класс 1: без ограничения теплового напряжения
  • Класс 2: тепловое напряжение ограничено на уровне 160 000 А2 с максимум
  • Класс 3: тепловое напряжение ограничено значением 55 000 А2 с максимум.

Отключающая способность может быть 4500, 6000 и 10000 А. Автоматы с ОС 4500 А в странах Евросоюза запрещены к применению.

Тип автоматического выключателя в зависимости от режима нейтрали

В схеме ТТ:

  • однополюсный с нулем (Ph + N) или двухполюсный
  • трехполюсный с нейтралью (3Ph + N) или четырехполюсный

В схеме IT:

  • двухполюсный
  • четырехполюсный

В схеме ТN:

  • TNC — однополюсный или трехполюсный
  • TNS — однополюсный с нулем или двухполюсный трехполюсный с нейтралью или четырехполюсный

Для любого режима, если нейтраль не разведена, следует использовать трехполюсные устройства.

В режиме нейтрали ТТ или TNS, автоматические выключатели однополюсный с нулем или трехполюсный с нейтралью позволяют обеспечить полное отключение электроприборов от питающей сети. Однако, если функция полного отключения реализована в этой же цепи выше при помощи двух или четырехполюсного выключателя, то можно использовать однополюсные (трехполюсные) автоматические выключатели.

Изменение параметров автоматических выключателей в зависимости от условий окружающей среды

В зависимости от температуры.

Автоматический выключатель отрегулирован для работы при номинальном токе и температуре окружающей среды:

  • + 30° для модульных автоматических выключателей;
  • + 40° для автоматических выключателей в литом корпусе.

В случае, когда температура окружающей среды превышает базовые величины, определенные в стандарте, следует уменьшить величину тока, чтобы избежать ложных срабатываний.

В зависимости от частоты.

Параметры устройств приводятся для частоты питающей сети 50/60 Гц.

При частоте 400 Гц, должны применяться коэффициенты коррекции:

  • для порога срабатывания магнитного расцепителя модульных автоматических выключателей,
  • для порога как теплового так и магнитного расцепителей автоматических выключателей в литом корпусе.

Работа автоматического выключателя на постоянном токе требует выполнения целого ряда предосторожностей.

В зависимости от числа устройств расположенных рядом.

Когда несколько аппаратов расположены рядом и работают одновременно при номинальной нагрузке, удаление тепла от каждого полюса ограничено. В результате повышения температуры происходят непредусмотренные отключения автоматических выключателей. Для предотвращения этого явления следует учитывать поправочные коэффициенты для номинальных токов.

Поправочные коэффициенты для номинального тока в зависимости от числа рядом расположенных аппаратов

В случае установки теплоизолирующих разделительных перегородок, поправочные коэффициенты можно не учитывать.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector