Электрические автоматы защиты

Выключатели автоматические предназначены для применения в электрических цепях переменного тока, защиты при перегрузках и токах короткого замыкания (КЗ), пуска и остановки асинхронных электродвигателей и обеспечения безопасности изоляции проводников. Также могут использоваться для нечастых оперативных включений и отключений указанных цепей.

Конструкция

Автоматический выключатель состоит из следующих частей:

• механизм управления;

• электромагнитный и тепловой расцепители;

• дугогасительная камера и т.д.

Автоматические выключатели серии ВА имеют два типа защиты: тепловую (выполнена на биметаллической пластине), предназначенную для защиты от длительных токовых перегрузок и динамическую (выполнена на электромагнитной катушке), предназначенную для защиты от токов короткого замыкания. Контактная система состоит из неподвижных контактов, закрепленных на корпусе, и подвижных контактов, шарнирно насаженных на полуоси рычага механизма управления, и обеспечивает, как правило, одинарный разрыв цепи. Дугогасительное устройство устанавливается в каждом полюсе выключателя и предназначается для локализации электрической дуги в ограниченном объеме.

Комбинированные зажимы из посеребренной меди и анодированной стали обеспечивают надежный контакт с медными и алюминиевыми проводниками сечением от 1 до 25 кв. мм.

Выключатели ВА имеют усовершенствованную конструкцию механизма управления и механизма свободного расцепления для снижения эффекта дребезжащего контакта, вследствие чего, во время включения, замыкание контактов происходит мгновенно независимо от скорости движения рукоятки управления. Установленная металлическая пластина на боковой стенке в районе размыкающихся контактов предохраняет корпус от прогорания. При изготовлении корпуса используются высококачественные негорючие материалы с высокими огнеупорными, противоударными характеристиками и обладающих высокой механической прочностью. При сборке многополюсных выключателей сначала каждый полюс склёпывается отдельно, после чего полюса соединяются вместе. Контактные зажимы, глубоко погруженные внутрь корпуса, обеспечивают высокую степень безопасности при случайном прикосновении человека к корпусу прибора. Биметаллическая пластина соединена с механизмом свободного расцепления без люфта, что улучшает чувствительность прибора на её изгиб.

Выключатели выпускаются в одно-, двух-, трех- и четырехполюсном исполнении:

Двухполюсные автоматические выключатели общего применения служат для защиты силовых, осветительных и других электроустановок. Они предназначены для ручного включения и автоматического или ручного отключения электрических потребителей под нагрузкой. Автоматические выключатели двухполюсного исполнения применяются, как правило, в цепях постоянного тока до 63 А. Крепление на колодке, рейке или панели.

Трехполюсные (трехфазные) автоматические выключатели общего применения служат для защиты силовых, осветительных и других электроустановок, а также электродвигателей от аварийных режимов, коротких замыканий, перегрузок по току и понижения напряжения. Они предназначены для ручного включения и автоматического или ручного отключения электрических потребителей под нагрузкой. Автоматические выключатели трехполюсного исполнения применяются в цепях переменного тока с трехфазной нагрузкой (например, асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором). Расцепители могут встраиваться в один, два или три полюса в зависимости от типа исполнения автомата.

Четырехполюсные автоматические выключатели общего применения служат для защиты силовых, осветительных и других электроустановок, а также электродвигателей от аварийных режимов, коротких замыканий и перегрузок по току. Они предназначены для ручного включения и автоматического или ручного отключения электрических потребителей под нагрузкой. Автоматические выключатели четырехполюсного исполнения применяются в цепях переменного тока с трехфазной нагрузкой (например, асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором). Расцепители могут встраиваться в один, два или три полюса в зависимости от типа исполнения автомата.

Принцип действия

При перегрузках в защищаемой цепи протекающий ток нагревает биметаллическую пластину. При нагреве пластина изгибается и толкает рычаг, воздействующий на механизм свободного расцепления. Выдержка времени отключения уменьшается с ростом тока.

При коротком замыкании в защищаемой цепи ток, протекающий через электромагнитную катушку автоматического выключателя, многократно возрастает, соответственно возрастает магнитное поле, которое перемещает сердечник, переключающий рычаг свободного расцепления.

В обоих случаях подвижный контакт отходит от неподвижного, автомат выключается, происходит разрыв цепи, тем самым эл. цепь защищается от перегрузок и токов короткого замыкания.

При перегрузках и токах короткого замыкания отключение выключателя производится независимо от того, удерживается ли рукоятка управления во включенном положении.

Собственное время срабатывания выключателя не более 0,02 сек.

Автоматический выключатель тока (электромеханический) — представляет собой электромеханическое коммутационное устройство, что способно замыкать контакт, проводить через себя электроэнергию и отключать токи при нормальном режиме работы электрической цепи, а также замыкать цепь, проводить через себя токи в течение определённого времени и автоматически отключать токи (размыкать цепь) в заданном ненормальном режиме работы цепи. К ненормальным состояниям относятся повышенные токи короткого замыкания.

Назначение автоматических выключателей тока заключается в защите различных электрических установок от чрезмерной перегрузки и КЗ (короткое замыкание), а также для совершения нечастых (если сравнивать с обычными выключателями, которые изначально рассчитаны на большое количество вкл/выкл.) отключений и включений электроцепей. Определённые типы автоматов обеспечивают хорошую электрическую защиту от иных ненормальных (аварийных) состояний, например — от снижения или повышения напряжения на недопустимые значения.

Автоматические выключатели тока также выполняют функцию электрической защиты и управления цепями. Автоматические выключатели (автоматы) между собой ещё разделяются по времени срабатывания (tс), то есть по длительности времени с непосредственного момента начала команды до начала самого размыкания электрических контактов на такие типы:

1» Нормальные автоматы (0,02-0,1 с)

2» Селективные автоматы (с регулировкой до 1 секунды)

3» Быстродействующие автоматы обладают эффектом токоограничения (не более 0,005 с).

Автоматический выключатель тока (автоматы) изначально рассчитанные для монтажа на DIN-рейку выполняются в корпусе из диэлектрического материала. Коммутационные функции (включение и отключение) совершаются специальным рычажком расположенном на передней стороне автомата. Провода, идущие от внешней цепи, подсоединяются (к автомату) к винтовым зажимам. Защелка, что находится на нижней стороне автоматического выключателя тока, надёжно фиксирует корпус автомата на DIN-рейке и без трудностей позволяет его снять (нужно слегка оттянуть назад защелку, вставив подходящую отвертку в специальную петлю этой, защелки). Коммутацию электрической цепи осуществляют неподвижные и подвижные контакты. Подвижной электрический контакт изначально подпружинен (данная пружина позволяет создать необходимое усилие для ускоренного расцепления электрических контактов).

Расцепительный механизм задействуется одним из двух расцепителей: магнитным и тепловым.

» Магнитный расцепитель (ещё называют мгновенный) представлен соленоидом. Его сердечник (подвижный) может приводить в работу механизм расцепления электрических контактов. Ток, который проходит по предохранителю, протекает по непосредственной обмотке (имеет очень малое сопротивление) соленоида и способно вызывать притягивание металлического сердечника при случае превышения определённого значения силы тока. Магнитный расцепитель, по сравнению с тепловым, срабатывает довольно быстро (всего за доли секунды), но при значительно превышающих значениях тока (в 2-10 раз от изначального номинала автомата). В зависимости от чувствительности мгновенного расцепителя автоматические выключатели тока разделяются на типы A, B, C и D.

» Тепловой расцепитель автоматических выключателей представляет собой пластину из биметалла, которая нагревается под воздействием проходящего тока. В случае протекания электрического тока выше определённого значения пластина из биметалла немного изгибается, что приводит к срабатыванию механизма расцепления. Время срабатывания автомата с тепловым расцепителем напрямую зависит от силы тока и может меняться от единиц секунд до одного часа. Минимальный электрический ток, при котором срабатывает данный вид расцепителя, составляет около 1,45 от значения номинальной силы тока предохранителя. Установка значения тока срабатывания делается специальным регулировочным винтом.

Во время размыкания электрических контактов автоматического выключателя тока может возникнуть дуга, по этой причине сами контакты имеют специальную форму и находятся вблизи с дугогасительной решёткой.

Следует учесть, что нормальные и селективные автоматические выключатели тока токоограничивающими свойствами не обладают. Быстродействующие автоматы, как и предохранители, обладают токоограничивающим свойством, поскольку способны отключать электрическую цепь до того, как электрический ток в ней достигнет значения порога.