Тепловой расцепитель автоматического выключателя

Конструктивные особенности

Автоматический выключатель помимо классической версии с контактами выделяют воздушные выключатели. По-другому они могут называться силовыми или автоматическими. Как стандартный выключатель, оборудование предназначено для отключения электрического тока. Срабатывание происходит при коротком замыкании.

Пользователи обращают внимание на основные характеристики и подгруппы. Есть существенные отличия между классическими и современными автоматами

Разница кроется в степени защиты электроприемника. Современные устройства в аварийном режиме не боятся коротких замыканий, перегрузок. Производители много ставят на простоту эксплуатации и безопасность использования.

Модели разнятся по сроку службы. Есть модификации специально для применения в агрессивной среде. Такие модели не боятся ускоренной коррозии, могут выдержать низкую температуру. Защищённые выключатели подходят для монтажа на открытом воздухе.

Принцип действия автоматического выключателя

Теперь разберемся, как работает автомат защиты сети. Подключение его осуществляется подъемом вверх рукоятки управления. Чтобы отключить АВ от сети, рычаг опускают вниз.

Когда автомат защитный электрический функционирует в обычном режиме, то электрический ток при поднятой вверх рукоятке управления поступает к аппарату через подсоединенный к верхней клемме кабель питания. Поток электронов идет к неподвижному контакту, а от него – к подвижному.

Затем по гибкому проводнику ток поступает на соленоид электромагнитного расцепителя. С него по второму гибкому проводнику электричество идет к биметаллической пластине, входящей в тепловой расцепитель. Пройдя по пластине, поток электронов через нижнюю клемму уходит в подключенную сеть.

Особенности работы теплового расцепителя

При превышении током цепи, в которой установлен автомат защиты, номинала устройства возникает перегрузка. Поток электронов высокой мощности, проходя через биметаллическую пластину, оказывает на нее термическое воздействие, делая более мягкой и заставляя выгнуться в сторону отключающего элемента. При вступлении последнего в контакт с пластиной происходит срабатывание автомата, и подача тока в цепь прекращается. Таким образом, тепловая защита позволяет не допустить чрезмерного нагревания проводника, которое может привести к расплавлению изоляционного слоя и выходу проводки из строя.

Нагревание биметаллической пластины до такой степени, чтобы она изогнулась и вызвала срабатывание АВ, происходит в течение определенного времени. Оно зависит от того, насколько величина тока превышает номинал автомата, и может занять как несколько секунд, так и час.

Срабатывание теплового расцепителя происходит в случае превышения током цепи номинала автомата как минимум на 13%. После остывания биметаллической пластины и нормализации величины текущего тока защитное устройство можно будет снова включить.

Если воздух в помещении, где установлен аппарат, имеет высокую температуру, то пластина нагреется до отключающего предела быстрее, чем обычно, и может сработать даже при незначительном возрастании тока. И наоборот, если в доме холодно, нагревание пластинки будет происходить медленнее, и время до отключения цепи увеличится.

Срабатывание теплового расцепителя, как было сказано, требует определенного времени, в течение которого ток цепи может прийти в норму. Тогда перегрузка исчезнет, и отключения устройства не произойдет. Если же величина электротока не снижается, автомат обесточивает цепь, предотвращая оплавление изоляционного слоя и не допуская возгорания кабеля.

Причиной перегрузки чаще всего становится включение в цепь устройств, суммарная мощность которых превышает расчетную для конкретно взятой линии.

Нюансы электромагнитной защиты

Электромагнитный расцепитель предназначен для защиты сети от короткого замыкания и по принципу работы отличается от теплового. Под действием сверхтоков КЗ в соленоиде возникает мощное магнитное поле. Оно сдвигает в сторону сердечник катушки, который размыкает силовые контакты защитного устройства, воздействуя на механизм расцепителя. Питание линии прекращается, благодаря чему исчезает опасность возгорания проводки, а также разрушения замкнувшей установки и автоматического выключателя.

Поскольку в случае КЗ в цепи происходит мгновенное возрастание тока до величины, способной за короткое время привести к тяжелым последствия, срабатывание автомата под воздействием электромагнитного расцепителя происходит за сотые доли секунды. Правда, при этом ток должен превысить номинал АВ в 3 и более раза.

Наглядно про автоматические выключатели на видео:

Дугогасительная камера

Когда контакты цепи, через которую протекает электрический ток, размыкаются, между ними возникает электрическая дуга, мощность которой прямо пропорциональна величине сетевого тока. Она оказывает на контакты разрушающее воздействие, поэтому для их защиты в состав устройства входит дугогасительная камера, представляющая собой набор пластинок, установленных параллельно друг другу.

При контакте с пластинами происходит дробление дуги, в результате чего снижается ее температура и происходит затухание. Газы, возникшие при появлении дуги, через специальное отверстие удаляются из корпусной части защитного устройства.

Независимый расцепитель | Обозначение на схеме

Условное обозначение независимого расцепителя на однолинейных схемах довольно простое, сформировано согласно правилам действующего ГОСТ Р МЭК 60617-DB-12M-2015 «Графические символы для схем (в формате базы данных)».

Ниже вы можете видеть фрагмент однолинейной схемы, где показан автоматический выключатель (АВ) и связанный с ним независимый расцепитель:

Оба устройства механически соединены друг с другом, при подаче сигнала (поступлении тока на катушку), расцепитель (КМ) физически опускает рычаг автомата (QF), выключая всю группу оборудования, запитанную через него.

Схематически это выглядит так:

На схемах показываются только значимые элементы, дающие достаточно информации опытному электрику, знающему принцип работы данного щитового электрооборудования, чтобы его правильно опознать и подключить:

— Катушка, к её контактам подводится управляющий сигнал – электрический ток (электромагнит)

— Механическая связь, между сердечником катушки и рычагом АВ

— Автоматический выключатель – с которым он связан

Если вы видите на электрической однолинейной схеме условное обозначение устройства, состоящее из этих графических символов – это независимый расцепитель.

Нередко его путают со схематическим отображением контактора, из-за схожих составных элементов и принципа работы. Чтобы этого не произошло, узнайте из следующей статьи, как контакторы обозначаются на однолинейных схемах и рассмотрите основные отличия между ними.

Источник

Тепловой расцепитель автоматического защитного выключателя

Основным элементом этого устройства является биметаллическая пластина. При ее изготовлении используется два металла с различными коэффициентами теплового расширения.

Будучи спрессованными вместе, они при нагревании расширяются в разной степени, что приводит к искривлению пластины. Если ток не нормализуется в течение длительного времени, то по достижении определенной температуры пластина касается контактов АВ, прерывая цепь и обесточивая проводку.

Основной причиной чрезмерного нагрева биметаллической пластины, из-за которого срабатывает тепловой расцепитель, является слишком высокая нагрузка на определенном участке линии, защищенном автоматом.

Например, сечение выходного кабеля АВ, идущего в помещение, составляет 1 кв. мм. Можно подсчитать, что он способен выдерживать подключение приборов суммарной мощностью до 3,5 кВт, при этом сила проходящего в линии тока не должна превышать 16А. Таким образом, в эту группу можно спокойно подключить телевизор и несколько осветительных приборов.

Если хозяин дома решит включить в розетки этой комнаты дополнительно стиральную машину, электрокамин и пылесос, то общая мощность станет намного выше той, что способен выдержать кабель. В результате возрастет сила тока, проходящего по линии, и проводник станет нагреваться.

Перегрев кабеля может привести к тому, что изоляционный слой расплавится и загорится.

Чтобы этого не произошло, в действие вступает тепловой расцепитель. Его биметаллическая пластина нагревается вместе с металлом провода, и через некоторое время, изогнувшись, отключает питание группы. Когда она остынет, защитное устройство можно снова включить вручную, предварительно вытащив из розетки шнуры питания приборов, которые привели к перегрузке. Если этого не сделать, через некоторое время автомат вырубит снова.

Пример использования расцепителя в противопожарной защите на видео:

Важно, чтобы номинал АВ соответствовал сечению кабеля. Если он будет меньше нужного, то срабатывание будет происходить даже при нормальной нагрузке, а если больше, то тепловой расцепитель не отреагирует на опасное превышение тока, и в итоге проводка сгорит. В целях защиты электромоторов от длительных перегрузок и обрыва фаз на эти агрегаты могут также устанавливаться тепловые реле расцепления

Они представляют собой несколько биметаллических пластин, каждая из которых отвечает за отдельную фазу силового агрегата

В целях защиты электромоторов от длительных перегрузок и обрыва фаз на эти агрегаты могут также устанавливаться тепловые реле расцепления. Они представляют собой несколько биметаллических пластин, каждая из которых отвечает за отдельную фазу силового агрегата.

Подробнее о тепловом расцепителе

Автоматический выключатель с тепловым расцепителем, тепловой расцепитель — это устройство для защиты электрооборудования. Установка производится в электрических цепях с малым, высоким напряжением. За основу конструкции взята биметаллическая пластина, которая в ответственный момент способна расширяться. Материал может отличаться, многое зависит от производителя.

Основное требование — сопротивление к высоким температурам. Если в первом случае замыкание происходило за счет пружины, в данном варианте срабатывает именно пластина. В момент перегрузки цепи повышается температура. Биметаллическая пластина экстренно реагирует на это, воздействуя на расцепитель. Небольшой механизм замыкания перекрывает контакт. Как в первом случае, ток попросту не идёт далее по сети.

Стандартный автомат срабатывает при отклонении тока в 15-40%. Учитываются номинальные показатели, существует коэффициент расширения. Есть устройства с подвижными контактами. Подобные автоматы работают за счет появления электрической дуги. Когда процесс не контролируется, происходит плавление контактов. Многие знакомы с термином по работе сварочных инверторов.

За счет электрической дуги осуществляется процесс плавления металлов. Для укрощения явления в автомате используется небольшая камера. Это лишь название, по факту, она смотрится, как коробка из наборных пластин. Между ними есть отверстия, но, когда дуга туда попадает, она теряется свойства.

Защита человека – превыше всего!

В заключение, скажем о ещё одном устройстве, которое должно стать головным защитным прибором в Вашем щитке. В статье мы рассмотрели аспекты защиты сети и приборов, теперь поговорим, как защитить человека. Для этого используется так называемый выключатель автоматический дифференциального тока, назначение которого кроме отслеживания токов, контролировать «утечки» и нештатные изменения в сети. Проще говоря, данный тип автомата распознаёт, что в сети происходит несанкционированное изменений характеристик, попадающих в разряд «повреждение изоляции», «возможное прикосновение человека к проводам под напряжением» и т.д.

Такое обнаружение приводит к мгновенному обесточиванию участка сети. Иногда автоматические выключатели дифференциального тока называют УЗО (Устройство защитного отключения), МДЗ (Модуль дифференцированной защиты). Они могут быть использованы в комбинации с другими автоматами. Главное отличие этого автомата в том, что он работает на защиту человека от поражения электрическим током. Наиболее актуальны такие устройства для подключения санузлов и ванн (желательно с максимальной чувствительностью) и кухонь. Но сегодня многие предпочитают ставить такие выключатели на все участки сети в квартире.

Мы надеемся, что данная статья будет Вам полезна при выборе УЗО и,как следствие, Ваша электросеть, электрические приборы будут надёжно защищены.

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели – это устройства, которые предназначаются для защитного отключения цепей постоянного и переменного тока в случаях короткого замыкания, токовой перегрузки, снижения напряжения или его исчезновения.

В отличии от плавких предохранителей автоматические выключатели имеют более точный ток отключения, могут многократно использоваться, а также при трехфазном исполнении при срабатывании предохранителя какая – то из фаз (одна либо две) могут остаться под напряжением, что является тоже аварийным режимом работы (особенно при питании трехфазных электродвигателей).

Схема подключения автомата защиты двигателей

Автоматический выключатель следует устанавливать перед другими аппаратами в цепи. Это позволяет защитить не только сам двигатель, но и например, контактор от повреждения в случае перегрузки или короткого замыкания. Также, как и в случае автоматических выключателей, автомат защиты двигателей можно дополнительно оснастить вспомогательными контактами (контакты состояния, аварийный контакт), которые можно задействовать, например, для индикации состояния.

В случае подключения трехфазной нагрузки схема подключения стандартная и не вызывает вопросов, а вот в случае однофазной нагрузки (стоит отметить, что все мотор автоматы выпускаются только в трехполюсном исполнении), иногда встречаюсь с подключением, когда просто задействуют один силовой контакт автомата защиты. Но такое подключение неправильное, необходимо, как на рисунке ниже слева, задействовать все три контакта.

Кстати, обратите внимание, что автомат защиты двигателя имеет свое условно-графическое обозначение в схемах, отличающееся от обозначения обычных автоматических выключателей. А вот буквенное обозначение у них идентично

Подписка на рассылку

Многих интересует, для чего нужен автоматический выключатель, а также устройство и принцип действия автоматического выключателя. Сегодня в нашей статье мы постараемся ответить на эти вопросы.

Итак, начнем с первого вопроса. Автоматический выключатель устанавливают для того, чтобы защитить кабели, провода, а также электроприборы от короткого замыкания (к.з.) и перегрузки.

Устройство автоматического выключателя

Модульный автоматический выключатель внешне представлен в виде корпуса и рычага управления, которые выполнены из ПВХ-пластиката пониженной горючести. Также невооруженным взглядом можно определить клеммы (нижняя и верхняя) для подключения кабеля или провода. Внутри же корпуса защитного аппарата размещаются следующие элементы:

• силовые контакты (подвижный и неподвижный), обеспечивающие коммутацию; • механизм взвода и расцепления, который взаимосвязан с рычагом управления; • катушка (электромагнит) и подвижный сердечник (якорь), выполняющий функцию толкателя. Эти элементы являются электромагнитным расцепителем и обеспечивают защиту от токов к.з.; • дугогасительная камера. Данное устройство выполняет быстрое гашение дугового разряда, который образуется при размыкании контактов; • биметаллическая пластина. Данный элемент является тепловым расцепителем и обеспечивает защиту от повышенной нагрузки. Также имеется регулировочный винт, при помощи которого обеспечивается регулировка значения тока, при котором данный расцепитель должен сработать.

Принцип работы автоматического выключателя

Работа автоматического выключателя в различных режимах происходит по такому принципу:

1. Нормальный режим.

Во время взвода рычага управления выключателем приводится в движение механизма взвода и расцепления, тем самым осуществляя коммутацию силовых контактов. После коммутации ток протекает от питающего провода или кабеля, подключенного к винтовому зажиму, через этот зажим по контактам, сначала по неподвижному, а затем и по подвижному. Далее ток проходит через гибкую связь, катушку электромагнита, снова через гибкую связь и биметаллическую пластину, и в конце через нижний винтовой зажим к отходящей линии, “питающей” электроприбор.

2. Короткое замыкание.

В данном режиме электромагнитный расцепитель автоматического выключателя должен произвести мгновенное отключение нагрузки. Принцип действия заключается в следующем: при значительном превышении номинального тока, протекающего через обмотку электромагнита, возникает мощное магнитное поле, которое тянет вниз якорь с подвижным контактом. Якорь в свою очередь надавливает на рычажок спускового механизма, в результате чего происходит отключение нагрузки. Необходимо отметить, что в результате мгновенного возникновения магнитного поля автоматический выключатель успевает отключиться до появления нежелательных последствий. Однако во время размыкания возможно возникновение дугового разряда между подвижным и неподвижным контактами. Дуга движется в сторону дугогасительной камеры. Попадая на пластины, дуга расщепляется, завлекается внутрь камеры и тухнет. Образовавшиеся продукты горения вместе с избыточным давлением выходят наружу через специальное отверстие в корпусе автомата.

За защиту от перегрузки отвечает тепловой расцепитель. Принцип работы данного расцепителя заключается в следующем: когда ток, протекающий через биметаллическую пластину, становится равным или больше установленного значения, пластина нагревается и постепенно изгибается. Достигнув определенного угла изгиба, она надавливает своим кончиком на рычажок спускового механизма. Таким образом автомат отключается.

Стоит отметить, что терморасцепитель, в отличие от магнитного, является более медлительным. Для его срабатывания требуется больше времени, но зато он более точный и легче поддается настройке.

Мы рассказали об устройстве и принципе работы автоматического выключателя. Также вы можете посмотреть наше видео, в котором детально показано, как устроен автомат и принцип его работы.

Методика прогрузки

При прогрузке измеряются основные характеристики автоматов (номинальный ток, ток срабатывания защиты, время срабатывания защиты при ненормальных режимах) на специальной установке. Все работы по проверке работоспособности проводит специальный персонал, имеющий допуск к таким испытаниям, с удостоверением с отметкой о допуске к специальным работам по испытаниям электрооборудования.

В удостоверении должна быть указана группа по Технике Безопасности, и напряжение, при котором работник может проводить проверки (до или выше 1000в). Удостоверение должно быть подписано главным энергетиком предприятия, которое проводит проверочные работы. Методика прогрузки АВ в заводских условиях должна соответствовать ГОСТу по низковольтной аппаратуре управления и распределения.

Оборудование

Для того чтобы проверить (прогрузить) автоматический выключатель нужно собрать довольно простую схему в которую входит необходимое для испытания оборудование:

соединительные провода;
КУ — ключ управления;
ЛАТР — лабораторный автотрансформатор, для изменения нагрузки;
трансформатор нагрузки или нагрузочный трансформатор (НТ);
амперметр в качестве шунта;
ТТ — трансформатор тока.

Схема устройства для проверки АВ:

Методика прогрузки требует частичного демонтажа аппарата, после проверки исправности — обратного монтажа. Устройство для проведения испытания может быть другого типа, главное чтобы на АВ подавался ток искусственного короткого замыкания с измерением его значения, и учетом времени срабатывания защиты автомата в электрической сети.

Существуют даже специальные комплекты для проверки АВ, например СИНУС-1600, показанный на фото:

Сам процесс

Прогрузка автоматического выключателя с электромагнитным расцепителем осуществляется для определения времени срабатывания автомата в пределах защищаемой зоны по заводским характеристикам. Для этого на устройстве для испытания выставляется ток нагрузки, который равняется максимальному амперажу для данного типа АВ и время, согласно заводским характеристикам.

Для проведения проверки теплового расцепителя на испытательной установке выставляется трехкратный ток нагрузки и максимальное время срабатывания на отключение, согласное заводским характеристикам. Обычно это время от 5 сек. до 0,5мин.

Подробно все действия по проверке автомата рассмотрены на видео:

Как прогрузить АВ первичным током

Испытания в домашних условиях

Все результаты проводимых работ заносятся в протокол. В документе отражается величина наводимого ампеража и время срабатывания автомата. Протокол прогрузки подписывается лицом, проводящим испытания. Образец заполнения протокола проверки предоставлен ниже:

Сроки испытаний

Периодичность испытаний должна быть оговорена в сопроводительных нормативных документах завода-изготовителя, но рекомендуемая проверка — раз в три года при нормальной эксплуатации автоматического выключателя при номинальном токе нагрузки. При аварийных срабатываниях или ненормальной работе АВ периодичность может быть изменена, и должна быть проведена внеплановая проверка. Все рекомендации относятся к бытовым автоматам и выключателям, установленным в производственных помещениях.

Согласно ПУЭ гл.3.2, пункт 1.8.37 прогрузка автоматических выключателей на вводных и секционных аппаратах защиты, сетях аварийного освещения, пожарной сигнализации — 2% АВ групповых сетей. Требования ПУЭ для других электроустановок 1% всех устанавливаемых автоматов.

В случае обнаружения автоматических выключателей, не соответствующих заводским характеристикам, проводится методика проверки всей партии. После проведения прогрузки на каждый аппарат должен быть поставлен штамп с логотипом лаборатории, проводящей испытание, датой проведения и словом «Испытано» или «Годен до … (дата)». Это свидетельствует о том, что автомат прошел проверку и годен к эксплуатации.

Вот по такой методике выполняется проверка автоматических выключателей напряжением до 1000 В. Как вы видите, прогрузить автомат можно даже прибором, собранным в домашних условиях, главное — знать технику безопасности и технологию испытаний. Надеемся, теперь вы знаете, что и как делать, чтобы самостоятельно проверить отключающую способность аппарата защиты.

Будет интересно прочитать:

Почему срабатывает УЗО в щитке
Как проверить работоспособность ТЭНа
Как пользоваться мегомметром

Характеристики выключателей и их группы

Для автомата существует несколько важных характеристик, по которым выбирают автомат для разных нагрузок. Одна из них характеристика срабатывания автоматических выключателей.

На графике№1 показаны различие время токовых характеристик 3 -х основных групп автоматов

Кривая характеристики показывает, как время срабатывания автомата меняется от величины отношения тока через контакты автомата к номинальному его значению. Линия зависимости отображается графически. Например, автоматы одного номинала при разных характеристиках кривых автоматических выключателей имеют разное время отключения.Также на графике №1 отмечены прямоугольниками зоны действия тепловой защиты и электромагнитной защиты автоматов.

Режим перегрузки

Режим перегрузки – это когда ток, потребляемый подключенной к автомату нагрузкой, становится выше, нежели номинальное значение прибора. При этом ток, который проходит через расцепитель, вызывает нагрев пластины из биметалла, что приводит к увеличению ее изгиба. Это приводит к тому, что срабатывает расцепительный механизм. В этот момент выключается автомат, и цепь размыкается.

Тепловая защита срабатывает не мгновенно, так как для нагрева пластины нужно некоторое время. И оно варьируется в зависимости от того, насколько превышено номинальное значение силы тока. Промежуток времени может колебаться от пары секунд до часа. Задержка позволит избавиться от отключения питания при непродолжительном и случайном повышении тока. Часто такие превышения можно наблюдать при запуске электродвигателя.

Класс токоограничения

Цифра после тока КЗ (3 или 2) — класс токоограничения.

Выключатель с такой функцией не позволяет току короткого замыкания принимать его самое максимальное значение и производит отключение на как можно ранней стадии.

То есть, эта цифра показывает, насколько быстро внутри устройства гасится электрическая дуга, не позволяя отдельным элементам и деталям, нагреваться до предельных температур и способствовать пожару.

Класс ‘2’
ограничивает ток КЗ в пределах половины полупериода

Класс ‘3’
в пределах 1/3 полупериода

Грубо говоря, автомат с «троечкой», справится с последствиями тока КЗ быстрее, чем с «двоечкой». По времени это можно отразить следующей таблицей.

Устройства с «первым» классом, вообще никоим образом и никакими цифрами не маркируются.

Все вышеприведенные маркировки располагаются на лицевой стороне. Теперь переходим к боковой грани. Там тоже есть масса полезной информации.