Конструкция автоматических выключателей реферат

Автоматические выключатели: функции, конструкция, принцип работы, грамотный выбор

Возможное возгорание электропроводки необходимо вовремя и грамотно предупреждать, а не кусать локти, созерцая последствия разрушения, нанесенные огнем.

В былые времена функцию защиты от перегруза сети и короткого замыкания выполняли фарфоровые предохранители, на смену которым впоследствии пришли автоматические пробки.

Но продолжающийся рост нагрузки на электрические сети внес дальнейшие коррективы в область безопасности. И на смену устаревшим устройствам пришли надежные автоматические выключатели.

Чтобы купить автоматический выключатель надлежащего качества и с нужными техническими характеристиками, нужно располагать сведениями о технических нюансах данного оборудования.

Виды автоматических выключателей

Классификация всех устройств, применяемых в бытовой сфере и промышленности достаточно сложна и запутанна, поэтому мы приведем описания лишь нескольких типов оборудования, отличающихся друг от друга своей конструкцией. К ним относятся:

• воздушные автоматические выключатели. Их основное предназначение – это электрические цепи промышленного назначения. Сила тока в таких системах электроснабжения может достигать несколько тысяч ампер;
• защитные устройства, выполненные в литом корпусе. В качестве примера можно привести конструкцию трехфазного выключателя, предназначенного для работы в сети с напряжением 380 вольт. Он легко выдерживает токи до 1000 ампер и обеспечивает достаточно надежную защиту цепи как в быту, так и на самых различных производственных, торговых и прочих предприятиях;
• модульные выключатели, работающие со сравнительно небольшими токами и используемые в подавляющем своем большинстве в обычных городских квартирах и жилых домах.

Чтобы подробно описать устройство автоматического выключателя, мы выбрали именно последнюю разновидность оборудования, так как оно весьма распространена и знакома абсолютно всем.

Конструкционные особенности автоматических выключателей

К основным элементам конструкции выключателей-автоматов относятся

• корпус;
• управляющий рычаг;
• винтовое крепление для проводников;
• система подвижных и неподвижных контактов;
• тепловой расцепитель в виде биметаллической пластины;
• катушка-соленоид расцепления контактов;
• дугогасительные камеры;
• механизм расцепления;
• фиксирующее устройство для крепления на DIN-рейке.

Корпуса автоматических выключателей производят из токонепроводящего ударопрочного пластика. По конструкции корпус может состоять из двух пластин, которые надежно скреплены и защищают рабочие элементы устройства. На переднюю панель выключателя выводится управляющий рычаг, при помощи которого осуществляется включение/отключение автомата.

На задней панели устройств имеются специальные приспособления для фиксации автомата на монтажной DIN-рейке. DIN-рейка является специальной пластиной, используемой для надежной фиксации модульных устройств.

К основным исполнительным узлам автоматических систем выключения относятся тепловой и электромагнитный расцепителb.

Тепловой расцепитель – это термозависимая биметаллическая пластина, которая может нагреваться при прохождении через нее тока. Если величина тока превышает установленное граничное значение, вследствие сильного разогрева происходит изгиб пластины, что задействует расцепляющий механизм, отключающий подачу напряжения на защищаемую цепь.

Расцепитель электромагнитного типа является катушкой-соленоидом, внутри которой размещен подпружиненный сердечник. При возникновении коротких замыканий происходит нарастание тока в катушке, что в свою очередь приводит к генерации магнитного поля, под действием которого металлический сердечник, преодолевая противодействие пружины, втягивается и воздействует на механизм отключения.

Режимы работы автоматического выключателя

Автоматы могут работать в трех режимах:

• обычный;
• перегрузка;
• короткое замыкание.

Обычный (неаварийный) режим

В таком режиме, когда управляющий рычаг находится в положении «Включено» ток подается к автомату и через систему неподвижных и подвижных контактов и электрические элементов автомата проходит к подключаемой сети с оборудованием.

Режим перенагрузки

Когда величина тока в контролируемой электроцепи превышает установленное граничное значение срабатывает система теплового расцепителя. Под действием нагревания током биметаллическая пластина изгибается и действует на механизм, который обеспечивает размыкание токоподачи к защищаемой цепи.

Режим короткого замыкания

При коротких замыканиях происходит мгновенное повышение силы тока, которое приводит к резкому возрастанию магнитного потока, который приводит к втягиванию сердечника в катушку, что приводит к задействованию механизма расцепления контактов.

Электрические аппараты: Пускатели

Это вид контактора, который используется в сетях переменного тока. С его помощью, дистанционно, через кнопки управления, можно безопасно включать/отключать электропитание установок.

Рабочим узлом пускателя служит электромагнит. Он приводит в действие, обычно, 3-х полюсную контактную группу. Кроме основной контактной группы пускатели оборудованы группой вспомогательных контактов.

Выбор магнитных пускателей осуществляется по:

• Ном. напряжению цепи;
• Ном. току нагрузки;
• Мощности асинхронного двигателя;
• Режиму работы;
• Количеству включений в единицу времени;
• Времени срабатывания.

Достоинства автоматических выключателей

Среди плюсов автоматов стоит отметить:

Быстрая скорость срабатывания – высокая эффективность

Долговечность, поскольку рассчитаны на неоднократное выключение

Изготавливаются из надежных, прочных материалов

Корпус изготовлен из негорючего, непроводящего ток пластика

Просты в монтаже – достаточно закрепить на DIN-рейке

При внутреннем возгорании пламя не распространится на соседние приборы

Но есть у автоматических выключателей и ряд недостатков, о которых все же стоит знать перед покупкой и учитывать при эксплуатации:

• Достаточно высокая стоимость, особенно на мощные модели. Если потребуется полностью оформить щиток несколькими устройствами, это обойдется в большую сумму. Но при этом дом или производство будут под более надежной защитой, чем при керамических пробках.
• При установке изделия типа АВ обязательно прогружаются – это могут сделать только специалисты, поэтому самостоятельно смонтировать все изделия вряд ли получится.
• Автоматы нуждаются в обслуживании и уходе, а именно в регулярной проверке зажимов и оценке работоспособности. Особенно это актуально для предприятий и производств, где есть высокие нагрузки на сеть. Своевременный контроль убережет от поломки устройства.

Но эти минусы с успехом покрываются плюсами приборов. Все же они лучше защищают сеть от всех возможных аварий, предотвращают воспламенение в щитках и позволяют меньше думать о безопасности оборудования.

​

В чём разница между контактором и магнитным пускателем

Очень часто контакторы путают с магнитными пускателями и это обоснованно, так как по сути это одно и то же. Данные типы устройств конструктивно выполнены практически идентично. Отличие же этих устройств в назначении: если контактор это моноблочный прибор, является выключателем и в основном служит для коммутации цепей, то электромагнитное реле (пускатель) в том числе выполняет защитную функцию, например, экстренно размыкая цепь при перегреве, и имеет в своем составе несколько контакторов, защитные устройства и управляющие элементы.

Существует такой вид коммутирующего устройства, как промежуточное реле – это прибор небольшой мощности, который служит для коммутации в слаботочных цепях и может выдержать намного больше циклов размыкания, чем контактор.

Узлы и механизмы автоматического выключателя

Конструкция автомата предусматривает применение многих механизмов и узлов, среди которых:

• • контактная система,
• • система расцепителей,
• • система дугогашения,
• • система управления,
• • механизм свободного расцепления.

Контактная система — это неподвижные контакты установленные в корпус и подвижные контакты на оси (одинарный разрыв).
Система дугогашения — это дугогасительная камера со стальной решеткой или фибровые пластины (искрогаситель). Устанавливаются отдельно для каждого полюса автоматического выключателя.
Механизм свободного расцепления — шарнирный механизм с 3 или 4 звеньями. Выполняет отключение контактов при ручном и автоматическом управлении.
Расцепитель тока с электромагнитом — это якорный электромагнит срабатывающий при коротком замыкании. Существуют электромагнитные расцепители с системой гидравлического замедления, которые обеспечивают защиту от перегрузочных токов.
Расцепитель тепловой — это биметаллическая пластина с тепловой характеристикой. Когда ток перегрузки деформирует пластину, она создает усилие необходимое для отключения автомата.
Расцепитель на основе полупроводников — это прибор содержащий измерительный элемент, полупроводниковые реле и электромагнит на выходе, который связан с механизмом свободного расцепления.
Комбинированные расцепители — это сочетание нескольких систем защиты. Например, тепловые и электромагнитные.

Автоматические выключатели могут снабжаться многими другими устройствами и приспособлениями, которые помогают сконцентрировать в одном устройстве максимальное количество функций и характеристик. Все эти устройства ориентированы на удобное использование прибора с исключением дополнительных действий и операций по защите и коммутации электрической системы.
Особые конструкции автоматических выключателей, таких как автоматы с минимальным или независисмым расцепителем позволяют обеспечить дистанционное выключение. Применение специальных устройств замковой фиксации положения рукоятки обеспечивают дополнительную защиту персонала при выполнении ремонтных или регламентных работ. А сигнализация положения контактов автомата упрощает контроль рабочего режима электрической системы.
Поэтому, применение автоматических выключателей должно быть предварительно взвешенным и тщательно обдуманным. Это гарантирует максимальную функциональность электрических систем и обеспечит их надежную защиту.