Автоматический выключатель

Содержание:

• История автоматических выключателей и их устройство


• Магнито-термический расцепитель


• Класс автоматического выключателя, время-токовые характеристики


• Разновидности автоматических выключателей

Автоматический выключатель – это устройство, которое при возникновении заданных условий обрывает цепь питания нагрузки. Оборудование территориально обычно входит в состав распределительного щитка. Целью является не только отключение нагрузки в аварийной ситуации, но и возможность обесточивания части домашней сети (например, это может потребоваться при ремонтных или сервисных работах).

История автоматических выключателей и их устройство

Первые упоминания о выключателях, способных выполнять свои функции автоматически, даются Томасом Эдисоном в 1879 году. В задачу этих устройств входило обесточивание цепей, состоящих из лампочек накала, в случае возникновения короткого замыкания или других нештатных ситуаций. Однако коммерческие варианты технических решений были лишены этого новшества, и первые аналоги современных моделей были запатентованы гораздо позже. Швейцарская фирма Браун, Бовери & Си сделала это в 1924 году. Многие и сегодня пользуются продукцией компании под брендом АВВ.



Изначально принцип действия автоматических выключателей основывался на использовании магнито-термических расцепителей. С первых дней внедрялись и устройства гашения искр. Совершенно необходимый шаг, потому что типичные контакторы при срабатывании продуцировали дугу. Это не только создавало помехи, но и приводило к быстрому выходу из строя самих автоматических выключателей. Для блокировки эффекта стали применять сжатый воздух и масло. В качестве среды для получения дуги часто используется вакуум или разреженный газ. В этих условиях горение не может быть долгим. (См. также: Сенсорный выключатель)

Что касается моделей попроще, то проблему помогают решить искрогасящие камеры. Они состоят из множества изолированных медных пластин и располагаются так, чтобы пересечь траекторию дуги. В результате энергия разряда теряется на этих импровизированных конденсаторах. В общем и целом методы гашения искры могут быть разделены на следующие категории:

1. Отклонение траектории дуги, удлинение пути.


2. Разбиение разряда на несколько частей (например, камера, обсуждавшаяся выше).


3. Размыкание контактов в момент перехода переменного тока через нуль.


4. Использование конденсаторов большой емкости для запасания энергии искры.

Магнито-термический расцепитель

Магнито-термический расцепитель является основной составляющей частью большинства выключателей и позволяет решить одновременно две задачи:

1. Термическая часть, основанная на биметаллическом реле, отвечает за отключение при медленном перегреве в течение длительного времени. Допустим, в инструкции может быть написано, что при превышении током номинального значения на 45% выключатель сработает через 1 час. Это и есть термическая (биметаллическая) часть устройства. Медленно и верно пластина из двух металлов греется до температуры срабатывания.


2. Электромагнитная часть задействуется в том случае, когда на линии возникает сильная перегрузка. Например, это может быть короткое замыкание. В этом случае через выключатель проходит большая мощность, и требуется очень быстро разомкнуть контакты для блокировки возникновения электрической дуги (чем быстрее растёт расстояние между контактами, тем слабее негативный эффект). С этой целью управление подвижной часть производится через электромагнитную катушку. В случае возникновения нештатной ситуации она мгновенно отщёлкивает выключатель, и электрическая дуга не возникает.

Обратите внимание, что в первом случае большого тока не имеется, а биметаллическое реле является полностью пассивным устройством, не требующим питания извне. Подобные технические решения применяются повсеместно. Прямо в такое же виде: в составе пускозащитных реле холодильников, внутри утюгов, обогревателей. Свойства биметаллических пластин также применяются в электрочайниках. По сути это температурный датчик, который реагирует на изменение условий среды. Вы можете спичкой подогреть биметаллическую пластину, и она точно так же отщелкнётся, как если бы ток превышал допустимый на заданную величину. Сам механизм инерционный, идеально подходит для отслеживания медленных изменений.

Электромагнитная часть состоит из соленоида, обмотка которого включена последовательно с нагрузкой. При резком повышении напряжения образуется мощный магнитный поток между витками, который рывком втягивает шток с контактом на конце. Порог срабатывания в этом случае задаётся классом автоматического выключателя. Проще всего это продемонстрировать на примере. В большинстве проспектов, рекламирующих свойства защитных автоматов, можно найти специфического вида график. Он характеризуется наличием вертикальной части, это и есть отрезок действия электромагнитного расцепителя.

Класс автоматического выключателя, время-токовые характеристики

По горизонтали на время-токовой характеристике автоматического выключателя откладывают отношение тока к номинальному. По вертикали проставляется время полного разрыва цепи. Именно положение вертикального участка графика дает нам основание судить про класс автоматического выключателя. Например, для В это область от 3 до 5, для С – от 5 до 10, для D – от 10 до 20. Иллюстрацию проще всего провести на разноцветном графике, а реальный (из руководства) расположился чуть левее, и он в черно-белых тонах. Если присмотреться, то видно, что пример позаимствован из класса D. По этой характеристике можно в какой-то мере судить, для чего предназначено устройство. Например:

• Класс В с порогом срабатывания от 3 до 5 номинальных значений годится для резистивной нагрузки. Освещение, обогреватели.


• Для индуктивно-ёмкостной нагрузки обычно требуется класс автоматических выключателей С с порогом срабатывания до 10 номинальных значений тока. Сюда входят все типы двигателей, включая асинхронные и коллекторные. Задумайтесь про класс С, если в доме имеется пылесос, стиральная машина, строительный инструмент.


• Класс D применяется для грубых цепей с большим потреблением. Это могут быть производственные участки цехов с обилием двигателей преимущественно асинхронного типа.


• Класс Z с порогом срабатывания от 2 до 3 применяется преимущественно для электроники.