Автоматичні вимикачі
Визначення: (Дане визначення автоматичного вимикача в ГОСТ Р 50030.2.)
Автоматичний вимикач (скорочено вимикач або алегорично автомат) - механічний комутаційний апарат , Що дозволяє включати, пропускати і вимикати електричний струм в нормальних умовах; включати і пропускати електричну енергію протягом заданого проміжку часу і роз'єднувати ланцюг при певних аномальних умовах ланцюга.
призначення:
(Функціональність (застосування) автоматичного вимикача)
- Функція захисту.
Автоматичний вимикач служить для протекції електричних мереж і різних енергоспоживачів від струмів короткого замикання (КЗ) і перевантаження, а також від неприпустимих знижень напруги.
Для захисту від КЗ може застосовуватися електромагнітний расцепитель (в вимикачах від 630А і вище напівпровідниковий або електронний расцепители).
Для захисту в зоні перевантаження використовується тепловий расцепитель (для автоматів від 630А і більше для цієї мети застосовується напівпровідниковий або електронний расцепители).
Для захисту від неприпустимих знижень напруги задіюються расцепитель мінімальної напруги або розчепитель нульової напруги (додаткові пристрої).
2. Функція управління.
Автоматичні вимикачі допускають ручні і автоматичні нечасті оперативні включення / відключення ланцюга.
При ручних комутаціях виробником встановлюється кількість циклів оперування за певний час . Найчастіше, чим вище ампераж автоматичного вимикача, тим менше число комутацій допускається.
Для віддаленого управління мережею вимикач повинен бути укомплектований незалежним расцепителем (додаткова замовна опція) або електромагнітним приводом.
3. Роль автоматичного вимикача.
Багаторазова захист об'єкта. Запобіжник здійснює тільки разову захист (після потрібно змінити розплавлену вставку або замінити сам запобіжник). Хоча вимикач і має на увазі управління ланцюгом, але для цих цілей зачату ставлять рубильник. Контактна група вимикача переносить обмежене число комутацій, а вартість рубильника набагато менша.
Нормативні документи (ГОСТ), за якими випускаються низьковольтні автоматичні вимикачі
Перерахуємо стандарти, які нормують виробництво і випробування низьковольтних автоматичних вимикачів :
ГОСТ Р 50345-99 - стандарт на побутові автоматичні вимикачі (справжній переклад міжнародного стандарту МЕК 60898).
ГОСТ Р 50030.2-99 - стандарт на промислові автоматичні вимикачі (справжній російськомовний переклад МЕК 60947.2).
ГОСТ 9098-78 - нормативний документ на повітряні низьковольтні автоматичні вимикачі (діючий союзний стандарт).
МЕК (англійська абревіатура IEK) - Міжнародна Електротехнічна Комісія (International Electrotechnical Commission).
Класифікація автоматичних вимикачів:
Автоматичні вимикачі можна класифікувати за такими ознаками (дан не повний перелік параметрів, а частковий):
1. За категорією застосування: А і В.
А - автоматичні вимикачі неселективні (спрацьовування при струмах КЗ відбувається без витримки часу);
В - автоматичні вимикачі селективні (в умовах короткого замикання забезпечується короткочасна задана витримка часу).
селективність:
Селективність по надструми, це коли при послідовному з'єднанні двох автоматичних вимикачів, призначених для протекції від КЗ, автомат з боку навантаження роз'єднує контакти без спрацьовування другого автомата.
Сенс селективності:
Селективність мають вимикачі на номінальні струми від 1000А, їх встановлюють перед промисловим комплексом, вони захищають все далі розгалужуються ланцюга і споживачів енергії. Припустимо, що в одній з гілок ланцюга сталося коротке замикання, при автоматичному спрацьовуванні вимикача на 1000А і вище, висівки повністю весь об'єкт. Щоб цього не допустити, цей автомат наділяють селективність, тобто задають певний проміжок часу, через який (на всякий випадок) він спрацює. А за цей час спрацьовує автоматичний вимикач з меншим амперажём, який відключить конкретну гілку, з виниклим замиканням. В такому випадку, промисловий об'єкт функціонує без однієї гілки, вимикач з селективністю не спрацьовує.
2. За родом струму: на постійний струм, на змінний струм; на змінний і постійні струми.
Приклад автоматичного вимикача на змінний струм: автомат АЕ 2056.
Приклад автоматичного вимикача на змінний і постійний токи: автомат ВА 04 36.
Ряд (лінійка) номінальних струмів для низьковольтних автоматичних вимикачів (цифри - ампераж вимикача):
1,6А; 2,5А; 4А; 6,3А; 10А; 16А; 25А; 31,5; 40А; 50А; 63А
80А; 100А; 125А; 160А; 200А; 250А; 320А; 400А; 500А; 630А; 800А
1000А; 1600А; 2000А; 2500А; 4000А; 5000А; 6300А
Вимикачі до 63А можуть встановлюватися в квартирних щитках, в поверхових щитах.
Наступна бесіда Ампераж (80 - 800 ампер) характерна для вимикачів, що застосовуються в промисловості в ввідно-розподільних пристроях.
Далі йдуть Ампераж автоматичних вимикачів (понад 1000А), які встановлюють перед великими промисловими об'єктами, вони часто мають селективність (вступні автоматичні вимикачі).
3. За середовищі в якій відбувається відключення: повітряні, вакуумні, газові.
Повітряними є всі автоматичні вимикачі вимикачі серії ВА
4. За кількістю полюсів: однополюсні, двополюсні, триполюсні і четирёхполюсние.
5. За наявністю струмообмеження: токоограничивающие і нетокоогранічівающіе.
Струмообмежувальним автоматичні вимикачі (вони ж неселективні) бувають:
- швидкодіючими (час спрацьовування не перевищує 0,005 с);
- нормальними (часом відключення в діапазоні від 0,02 до 0,1 с).
Нетокоогранічівающіе автоматичні вимикачі (вони ж селективні) дозволяють регулювати час до розчеплення контактів (не більше 1 секунди).
6. За видами расцепителей: з максимальним расцепителем струму (МРТ), з незалежним расцепителем (НР), з мінімальним расцепителем напруги (МРН) і з нульовим расцепителем напруги (НРН).
7. По виду приводу: з ручним приводом, з руховим (електромагнітним) приводом, з пружинним приводом.
8. За способом монтажу: стаціонарні, висувні, втичні.
9. За ступенем захисту від води (волога, зважена водяний пил) і твердих предметів (інструмент, пальці, щупи, цвяхи і так далі), яку забезпечує оболонка (корпус автоматичного вимикача) по ГОСТ 14254-96.
Пристрій (принцип дії) автоматичного вимикача
Автоматичний вимикач збирається з декількох вузлів: корпус автомата, комутуючі пристрій, механізм управління, дугогасильні камери, максимальні расцепители струму і додаткові складальні одиниці ( незалежний расцепитель , Допоміжні контакти, расцепитель мінімальної напруги, розчепитель нульової напруги).
Корпус автомата виконаний з діелектричного матеріалу і гарантує задану ступінь захисту від атмосферних впливів і потрапляння на струмопровідні або механічні частини твердих сторонніх тіл.
Комутуючі пристрій складають рухомі і нерухомі контакти, які входять в зчеплення (функціонування вимикача) і расцепляются (автоматичне або ручне відключення). Полюс автоматичного вимикача складає пара контактів, кількість полюсів може варіюватися від одного до чотирьох, в кожному полюсі монтується дугогасильні камери.
Зараз, найчастіше, контакти в місці зчеплення виготовляються з металокераміки на основі срібла. Застосування срібла викликано його високу електропровідність і відсутністю окислення в нормальних умовах.
Механізм управління - ручний привід незалежного дії , Який гарантує моментальне замикання і розмикання головних контактів. Керуючим елементом є рукоятка або кнопка.
Дугогасильні камери повинна забезпечити гасіння дуги при різних режимах мережі.
В автоматичних вимикачах застосовується два типи дугогасильних пристроїв: напівзакрите і відкрите.
В напівзакритому виконанні автомат закривається кожухом, в якому робляться щілини для виходу гарячих газів. Зона викиду іонізованих газів досягає довжини всього в кілька сантиметрів від вихідних отворів. Таке рішення застосовується для низьковольтної апаратури, яка монтується з іншими пристроями, в розподільних щитах, у автоматичних вимикачів з ручним приводом.
При токах 100 кА і вище задіюються камери відкритого типу з великою зоною викиду.
В автоматичних вимикачах широко використовується деіонная дугогасительная решітка, що складається з металевих пластин. У ланцюгах змінного струму напругою до 690 В подібні пристрої здатні гасити дугу з струмом до 50 ка. У ланцюгах на постійному струмі з напругою до 440 В дугогасительниє камери зі сталевих пластин успішно гасять дугу з струмом до 55 кА. Гасіння дуги відбувається досить спокійно з мінімальним викидом розігрітих іонізованих газів.
Максимальні расцепители струму (МРТ). В автоматичному вимикачі часто використовують комбінований расцепитель - електромагнітний (миттєвий) і теплової расцепители.
Принцип дії електромагнітного розчеплювача полягає в тому, що на котушку з обмоткою з мідного дроту подається струм навантаження. При нормальному режимі роботи струм не викликає переміщення сердечника; але при токах короткого замикання, що мають високі значення, сердечник втягується або виштовхується з котушки і впливає на відключає механізм.
Тепловий расцепитель це биметаллическая пластина, яка виконується з двох спресованих металів з різними лінійними розширеннями. При пропущенні струму через пластину вона нагрівається і згинається. При виникненні перевантаження (струми перевищують номінал в 1,1 рази і вище), пластина досить розігрівається і діє на механізм розчеплення. Процес нагріву може тривати від декількох хвилин до години - час, через яке відбувається розмикання контактів.
Виробники (заводи-виробники) автоматичних вимикачів
Кілька прикладів:
- «Курський електроапаратний завод» ТМ «КЕАЗ» (Курськ, Росія);
- компанія «IEK» (ІнтерЕнергоКомплект в минулому);
- електротехнічна компанія «EKF electrotechnica»;
- Ульяновський завод низьковольтної апаратури «Контактор»,
- «Дивногорський завод низьковольтних автоматів» (ТМ «ДЗНВА»),
- міжнародна корпорація «General Electric» (Дженерал Електрик, підрозділ GE Consumer & Industrial Power Protection).
Для захисту електричних ланцюгів застосовуються різні запобіжні пристрої - УЗО, АВ, диференціальні автомати - які за своїм призначенням і принципом спрацьовування багато в чому схожі. Деякі представляють собою «комплект», що складається з декількох приладів, поміщених в одному корпусі.
Але всіх їх поєднує загальна ознака - запобігання ліній і приєднується обладнання від струмових «сюрпризів», точніше, перевищень розрахункового значення даного параметра для конкретної «нитки» або всієї схеми. У даній статті розберемося з існуючими номіналами автоматичних вимикачів по току.
Люди, які не розуміють справжнього призначення АВ і сенсу струмового захисту , Нерідко керуються принципом «більше - краще» (в даному випадку мається на увазі величина уставки). Такий підхід може призвести до того, що образно кажучи, все навколо розплавиться і запалиться, а так і не спрацює. Саме тому для кожної ланцюга АВ вибирається індивідуально, після визначення її параметрів.
Що враховується:
- Напруга, В). У побуті в основному це 220/50.
- Сукупна навантаження на лінії (Вт). Вона визначається складанням потужностей всіх приєднаних пристроїв (приладів).
номінали АВ
Всі значення струму - в А.
- Неперебудовувані АВ. Це найпростіші автомати, що встановлюються в основному на окремих нитках. Їх номінали задаються виробником - 6, 10 і 16.
- Регульовані АВ. За рідкісним винятком, в них можна міняти струм, вибираючи потрібне його значення. Номінали АВ - 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80 і 100.
При виборі автоматичного вимикача слід знайомитися з його паспортом. У ньому вказується, крім основних характеристик, поправочний коефіцієнт. Він має значення, якщо можливий перегрів пристрою. Наприклад, установка в приміщеннях з високою температурою, щільна компонування силового щита і так далі.
Зростаючі потреби людини призводять до ускладнення обслуговуючого його обладнання, як в побуті, так і на виробництві. Здебільшого ці пристрої працюють на електричної енергії , Тому неполадки в мережі можуть привести до поломки, тривалим пошукам причин і комплектуючих, і пов'язаним з цим незручностей. Тому будь-яка аварія в електроустановці з кожним роком стає для споживача все дорожче. Вихід один - необхідно захисний пристрій, яке позбавить від усіх проблем і буде відрізнятися надійністю, доступністю і економічністю.
Всім цим характеристикам відповідає автоматичний вимикач (автомат). Це комутаційний апарат, механіка якого здатна проводити і перемикати струми при звичайному стані електромережі. Крім цього, при аварійній ситуації автомат відключає споживачів після певного часу або після збільшення струму до призначеної величини (струм короткого замикання (ТКЗ)). Автомати були розроблені для запобігання електроустановок від перевантажень, ТКЗ, а деякі моделі і від зниженої напруги . Ними також можна зрідка відключати і включати подачу напруги живлення в цілях оперативного управління.
Конструктивно найпростіший сучасний автоматичний вимикач включає в себе діелектричний корпус, важіль, два контакти (рухливий і стаціонарний) і расцепители (магнітний і теплової). Магнітний або миттєвий расцепитель виконаний у вигляді соленоїда, сердечник якого роз'єднує ланцюг при перевищенні зазначеної величини струму, втягуючись в обмотку. Для швидкого спрацьовування (частки секунди) йому необхідний струм, що перевищує номінальний в 2-10 разів. Тепловий расцепитель спрацьовує при більш тривалому впливі підвищеної струму (від декількох секунд до години), але і струм при цьому повинен зрости всього в півтора рази. Збільшений проти номінального ток підвищує температуру біметалічної пластини, яка змінює свою довжину і тим самим роз'єднує ланцюг. Після її охолодження автоматичний вимикач знову готовий до включення.
Автоматичні вимикачі поділяють за такими параметрами:
- по виду струму (постійний, змінний або обидва). Величина струму може коливатися в широких межах: від 6,3А до 6,3 кА;
- за кількістю полюсів: від одно- до чотирьох полюсних;
- по струмообмеження (в наявності чи ні);
- за типами расцепителей (максимальний, незалежний або нульовий);
- по часового інтервалу: без витримки, з затримкою незалежною від величини струму, з назад залежною від струму або поєднання цих характеристик;
- за наявністю комутації вторинних ланцюгів (є чи ні);
- по виду підключення ланцюгів (з заднім приєднанням, з переднім, з універсальним);
- за типом приводу (ручний, пружинний, з електромагнітним двигуном або пневматичним);
- за ступенем герметизації корпусу для захисту від впливу зовнішнього середовища.
Автомати діляться за часом спрацьовування (від подачі команди на розчеплення до фактичного роз'єднання ланцюга):
- нормальні. Час варіюється від 0,02 до 0,1 секунди;
- селективні. Часовий проміжок можна регулювати в рамках 1 секунди;
- швидкодіючі. Крім короткого періоду відключення (0,005 секунди), дані автомати мають струмообмежувальним ефект.
Стандартний ряд номінальних струмів вимикача, Ампер:
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
При виборі автоматичного вимикача, крім номінального струму , Слід звертати увагу на його характеристику (струм миттєвого розчеплення).
За рідкісним винятком, буває три основних типи характеристики: B, C, D:
B: ток миттєвого розчеплення від 3 * In до 5 * In включно (де In - номінальний струм)
C: від 5 * In до 10 * In
D: від 10 * In до 50 * In