Teres-1t.ru

Инженерные решения
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Автоматические выключатели. Обзор

Автоматические выключатели. Обзор.

Автоматический выключатель (автомат) — это коммутационный аппарат предназначенный для защиты электрической сети от сверхтоков, т.е. от коротких замыканий и перегрузок.

Определение «коммутационный» означает, что данный аппарат может включать и отключать электрические цепи, другими словами производить их коммутацию.

Автоматические выключатели бывают с электромагнитным расцепителем защищающим электрическую цепь от короткого замыкания и комбинированным расцепителем — когда дополнительно с электромагнитным расцепителем применяется тепловой расцепитель защищающий цепь от перегрузки.

Примечание:В соответствии с требованиями ПУЭ бытовые электросети должны быть защищены как от коротких замыканий, так и от перегрузки, поэтому для защиты домашней электропроводки следует применять автоматы именно с комбинированным расцепителем.

Автоматические выключатели делятся на однополюсные (применяются в однофазных сетях), двухполюсные (применяются в однофазных и двухфазных сетях) и трехполюсные (применяются в трехфазных сетях), так же бывают четырехполюсные автоматические выключатели (могут применяться в трехфазных сетях с системой заземления TN-S).

Маркировка и условия эксплуатации автомата

Часть характеристик устройства указана в обозначении модели, а расшифровка выключателей ВА 47-29 содержит:

  1. Номер серии.
  2. Буквы, отражающие защитные характеристики (В, С или D).
  3. Номинальное напряжение (указывается в вольтах).
  4. Номинальную наибольшую отключающую способность.
  5. Класс токоограничения.

Маркировка автомата ВА 47-29.

Применение автомата ВА47-29 ограничивается следующими эксплуатационными условиями:

  • Аппарат монтируется на 35-миллиметровую DIN-рейку.
  • Уровень влажности в помещении при температуре воздуха 25°С не выше 80%.
  • Влажность в помещении при 50°С не выше 40%.
  • Устройство допускается размещать в любом положении.

Срок службы расцепителя составляет 15 лет. Такое возможно при соблюдении условий эксплуатации — температура окружающей среды должна быть в пределах от -40°С до +50°С, а высота над уровнем моря не превышать 2 тыс. метров.

Контакторы и тепловые реле

Любую электрическую цепь рано или поздно приходится размыкать. Причины для этого могут быть разными, а вот способов не так уж и много. Классический рубильник отлично справляется с поставленной задачей, но когда делать это приходится часто, об удобстве такого способа можно забыть. Контактор гораздо лучше подходит для выполнения подобной задачи. Во-первых, он способен смыкать и размыкать электрическую цепь по несколько тысяч раз в час. Во-вторых, делать это он позволяет на расстоянии, т.е. дистанционно. Ну, и самое главное, контактор способен полностью автоматизировать весь этот процесс.

Назначение

Как уже было сказано, основным назначением контактора является частое или просто регулярное включение и отключение электрических цепей. Возможность делать это дистанционно позволяет использовать контактор в таких сферах как коммунальное хозяйство (уличное освещение, работа лифтов, системы вентиляции, отопления и подачи воды), промышленность и строительство (практически любые виды электрооборудования), транспорт (работа троллейбусов и трамваев, электропоезда), и даже бытовая сфера (в домах и коттеджах для автоматизации работы коммуникаций). Некоторые виды контакторов имеют свое строго регламентированное назначение. Взять, к примеру, электромагнитный пускатель.

Некоторые зачастую просто путают контактор и магнитный пускатель, хотя принципиальная разница между ними есть. Магнитный пускатель является разновидностью контакторов, служащей одной конкретной цели — он запускает двигатели переменного тока. А вот контактор в отличие от пускателя может использоваться не только для силовых сетей, но и осветительного оборудования и т.п. В этом плане электромагнитный пускатель имеет более простое внутреннее устройство, в нем может не быть дугогасительных камер. Зато он имеет компактные габариты, лучше защищен от погодных условий и может служить для пуска двигателей даже под открытым небом.

Читайте так же:
Как преобразовать тепло в электрический ток

Еще одна полезная разновидность контакторов — это тепловое защитное реле. Его назначением является защита электродвигателей от возможного перегрева. Таковым может быть обрыв одной из фаз или какие-либо другие причины. Тепловое защитное реле пропускает электрический ток только в охлажденном состоянии, а в случае нагрева биметаллической пластины цепь разрывается. При этом нужно помнить, что тепловое защитное реле срабатывает с задержкой во времени, поэтому не может служить защитой от токов короткого замыкания.

Принцип работы

Работа любого контактора заключается в следующем: группа подвижных контактов смыкается и размыкается с неподвижными контактами, тем самым, пропуская или не пропуская электрический ток. То есть по принципу работы это классический переключатель, хотя у него есть и ряд своих особенностей. Во-первых, в целях безопасности нормальное положение контактов — разомкнутое. Никаких механических средств для удержания контактов во включенном положении просто не существует. Подается управляющее напряжение — контакты смыкаются, напряжения нет — подвижные контакты автоматически размыкают цепь. Во-вторых, к такому виду переключателей, как контактор, предъявляются высокие требования в плане механической стойкости и электрической безопасности. Отсюда и наличие дополнительных элементов в конструкции, о которых речь пойдет ниже.

Конструкция

Разумеется, основой является контактная система, представляющая собой две группы — подвижных и неподвижных контактов. Сюда же можно приписать вспомогательные контакты, отвечающие за систему управления и сигнализации. Вторым важным элементом контактора является электромагнитная система, состоящая из катушки с сердечником. В общем-то, это и есть элемент дистанционного управления, поскольку именно сюда подаются управляющие токи. Не менее важным элементом конструкции являются дугогасительные камеры, которыми оснащены силовые контакты. Именно дугогасительная система при размыкании контактов гасит возникающую электрическую дугу. Все это делает контактор не просто двухпозиционным аппаратом, а надежным, безотказным и долговечным электромеханическим устройством.

Тепловые реле — устройство, принцип действия, технические характеристики

Тепловые реле — это электрические аппараты, предназначенные для защиты электродвигателей от токовой перегрузки. Наиболее распространенные типы тепловых реле — ТРП, ТРН, РТЛ и РТТ.

Принцип действия тепловых реле

Долговечность энергетического оборудования в значительной степени зависит от перегрузок, которым оно подвергается во время работы. Для любого объекта можно найти зависимость длительности протекания тока от его величины, при которых обеспечивается надежная и длительная эксплуатация оборудования. Эта зависимость представлена на рисунке (кривая 1).

При номинальном токе допустимая длительность его протекания равна бесконечности. Протекание тока, большего, чем номинальный, приводит к дополнительному повышению температуры и дополнительному старению изоляции. Поэтому чем больше перегрузка, тем кратковременнее она допустима. Кривая 1 на рисунке устанавливается исходя из требуемой продолжительности жизни оборудования. Чем короче его жизнь, тем большие перегрузки допустимы.

Время-токовые характеристики теплового реле и защищаемого объекта

При идеальной защите объекта зависимость tср (I) для теплового реле должна идти немного ни-же кривой для объекта.

Для защиты от перегрузок, наиболее широкое распространение получили тепловые реле с биметаллической пластиной.

Биметаллическая пластина теплового реле состоит из двух пластин, одна из которых имеет больший температурный коэффициент расширения, другая — меньший. В месте прилегания друг к другу пластины жестко скреплены либо за счет проката в горячем состоянии, либо за счет сварки. Если закрепить неподвижно такую пластину и нагреть, то произойдет изгиб пластины в сторону материала с меньшим. Именно это явление используется в тепловых реле.

Читайте так же:
Розетки с регулятором теплого пола

Широкое распространение в тепловых реле получили материалы инвар (малое значение a) и немагнитная или хромоникелевая сталь (большое значение a).

Нагрев биметаллического элемента теплового реле может производиться за счет тепла, выделяемого в пластине током нагрузки. Очень часто нагрев биметалла производится от специального нагревателя, по которому протекает ток нагрузки. Лучшие характеристики получаются при комбинированном нагреве, когда пластина нагревается и за счет тепла, выделяемого током, проходящим через биметалл, и за счет тепла, выделяемого специальным нагревателем, также обтекаемым током нагрузки.

Прогибаясь, биметаллическая пластина своим свободным концом воздействует на контактную систему теплового реле.

Устройство теплового реле: а — чувствительный элемент, б — прыгающий контакт, 1 — контакты, 2 — пружина, 3 — биметаллическая пластина, 4 — кнопка, 5 — мостик

Время-токовые характеристики теплового реле

Основной характеристикой теплового реле является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки (времятоковая характеристика). В общем случае до начала перегрузки через реле протекает ток Iо, который нагревает пластину до температуры qо.

При проверке времятоковых характеристик тепловых реле следует учитывать, из какого состояния (холодного или перегретого) происходит срабатывание реле.

При проверке тепловых реле надо иметь в виду, что нагревательные элементы тепловых реле термически неустойчивы при токах короткого замыкания.

Выбор тепловых реле

Номинальный ток теплового реле выбирают исходя из номинальной нагрузки электродвигателя. Выбранный ток теплового реле составляет (1,2 — 1,3) номинального значения тока электродвигателя (тока нагрузки), т. е.тепловое реле срабатывает при 20- 30% перегрузке в течении 20 минут.

Постоянная времени нагрева электродвигателя зависит от длительности токовой перегрузки. При кратковременной перегрузке в нагреве участвует только обмотка электродвигателя и постоянная нагрева 5 — 10 минут. При длительной перегрузке в нагреве участвует вся масса электродвигателя и постоянна нагрева 40-60 минут. Поэтому применение тепловых реле целесообразно лишь тогда, когда длительность включения больше 30 минут.

Влияние температуры окружающей среды на работу теплового реле

Нагрев биметаллической пластинки теплового реле зависит от температуры окружающей среды, поэтому с ростом температуры окружающей среды ток срабатывания реле уменьшается.

При температуре, сильно отличающейся от номинальной, необходимо либо проводить дополнительную (плавную) регулировку теплового реле, либо подбирать нагревательный элемент с учетом реальной температуры окружающей среды.

Для того чтобы температура окружающей среды меньше влияла на ток срабатывания теплового реле, необходимо, чтобы температура срабатывания выбиралась возможно больше.

Для правильной работы тепловой защиты реле желательно располагать в том же помещении, что и защищаемый объект. Нельзя располагать реле вблизи концентрированных источников тепла — нагревательных печей, систем отопления и т. д. В настоящее время выпускаются реле с температурной компенсацией (серии ТРН).

Конструкция тепловых реле

Прогиб биметаллической пластины происходит медленно. Если с пластиной непосредственно связать подвижный контакт, то малая скорость его движения, не сможет обеспечить гашение дуги, возникающей при отключении цепи. Поэтому пластина действует на контакт через ускоряющее устройство. Наиболее совершенным является «прыгающий» контакт.

Читайте так же:
Причины теплового проявления электрического тока

В обесточенном состоянии пружина 1 создает момент относительно точки 0, замыкающий контакты 2. Биметаллическая пластина 3 при нагреве изгибается вправо, положение пружины изменяется. Она создает момент, размыкающий контакты 2 за время, обеспечивающее надежное гашение дуги. Современные контакторы и пускатели комплектуются с тепловыми реле ТРП (одно-фазное) и ТРН (двухфазное).

Тепловые реле ТРП

Тепловые токовые однополюсные реле серии ТРП с номинальными токами тепловых элементов от 1 до 600 А предназначены главным образом для защиты от недопустимых перегрузок трехфазных асинхронных электродвигателей, работающих от сети с номинальным напряжением до 500 В при частоте 50 и 60 Гц. Тепловые реле ТРП на токи до 150 А применяют в сетях постоянного тока с номинальным напряжением до 440 В.

Устройство теплового реле типа ТРП

Биметаллическая пластина теплового реле ТРП имеет комбинированную систему нагрева. Пластина нагревается как за счет нагревателя, так и за счет прохождения тока через саму пластину. При прогибе конец биметаллической пластины воздействует на прыгающий контактный мостик.

Тепловое реле ТРП позволяет иметь плавную регулировку тока срабатывания в пределах (±25% номинального тока уставки). Эта регулировка осуществляется ручкой, меняющей первоначальную деформацию пластины. Такая регулировка позволяет резко снизить число потребных вариантов нагревателя.

Возврат реле ТРП в исходное положение после срабатывания производится кнопкой. Возможно исполнение и с самовозвратом после остывания биметалла.

Высокая температура срабатывания (выше 200°С) уменьшает зависимость работы реле от температуры окружающей среды.

Уставка теплового реле ТРП меняется на 5% при изменении температуры окружающей среды на КУС.

Высокая ударо- и вибростойкость теплового реле ТРП позволяют использовать его в самых тяжелых условиях.

Тепловые реле РТЛ

Реле тепловое РТЛ предназначено для обеспечения защиты электродвигателей от токовых перегрузок недопустимой продолжительности. Они также обеспечивают защиту от не симметрии токов в фазах и от выпадения одной из фаз. Выпускаются электротепловые реле РТЛ с диапазоном тока от 0.1 до 86 А.

Тепловые реле РТЛ могут устанавливаться как непосредственно на пускатели ПМЛ, так и отдельно от пускателей (в последнем случае они должны быть снабжены клеммниками КРЛ). Разработаны и выпускаются реле РТЛ и клеммники КРЛ которые имеют степень защиты ІР20 и могут устанавливаться на стандартную рейку. Номинальный ток контактов равен 10 А.

Тепловые реле РТТ

Реле топловые РТТ предназначены для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором от перегрузок недопустимой продолжительности, в том числе возникающих при выпадении одной из фаз, а также от несимметрии в фазах.

Реле РТТ предназначены для применения в качестве комплектующих изделий в схемах управления электроприводами, а также для встройки в магнитные пускатели серии ПМА в целях переменного тока напряжением 660В частотой 50 или 60Гц, в целях постоянного тока напряжением 440В.

Отличие от прочих коммутационных устройств

Может возникнуть вопрос, в чём заключается отличие автоматического выключателя от других коммутационных аппаратов, не способных коммутировать значительные токи. Дело в том, что коммутация токовых нагрузок, а именно их отключение, сопровождается возникновением электрической дуги. Причём, чем больше значение тока, тем сильнее дуговой разряд при отключении контактов. Горение дуги происходит в ионизированном воздушном пространстве, то есть, воздух становится электропроводящим. В зависимости от разрываемого тока и напряжения сети, дуговой разряд в промежутке определённой величины может вообще не погаснуть после отключения контактов.

Примером может служить дуговая электрическая сварка, где установив между электродом и деталью требуемый зазор, дугу можно поддерживать постоянно. Кроме этого, горящая в разрыве контактов электрическая дуга ионизирует окружающее пространство и вызывает междуфазное короткое замыкание в случае многополюсных коммутационных аппаратов.

Но это относится только к разъединителям. Автоматический выключатель оборудован специальными дугогасительными камерами, типовая конструкция которых содержит ряд параллельно расположенных пластин, они разделяют дугу на отдельные участки, где та и затухает. Также предусмотрен путь отвода образующихся при горении дуги газов. Персональной дугогасительной камерой оборудован каждый полюс автомата, что препятствует распространению ЭД на контакты соседних фаз.

Читайте так же:
Регулировка тепловой защиты автоматического выключателя

Время срабатывания автомата

Времятоковая характеристика указывает на зависимость времени срабатывания автомата от величины тока перегрузки. Например, при превышении номинального тока в 1,5 раза выключатель сработает через 1 час. При превышении тока в 2 раза — через 10 минут. А при трехкратном превышении — через 1 минуту (все цифры сугубо для понимания термина). Задержка срабатывания обусловлена тем, что тепловому расцепителю необходимо время на прогрев.

Время-токовые характеристики автоматического выключателя

Наиболее распространены трехфазные автоматы с характеристиками типа B, C и D. В таблице приведены токи их мгновенного срабатывания. In — номинальный ток прибора.

Времятоковая характеристикаТок мгновенного срабатыванияОсновные сферы применения
B3-5 InЛинии, имеющие большую длину и сети освещения
C5-10 InРозетки и приборы с малыми пусковыми токами
D10-20 InТрансформаторы и потребители с большими пусковыми токами

Дополнительная информация. Для электрических двигателей и трансформаторов характерны скачки тока при запуске. В момент включения эти агрегаты способны потреблять пусковые токи в десятки раз большие, чем в нормальной работе.

Схемы подключения потребителей и модульных контакторов

В соответствии с типом используемого электрооборудования, в каждом случае предусмотрена индивидуальная схема подключения модульного контактора. Наибольшее распространение получил стандартный вариант, где используется всего один прибор, а также схемы – реверсивная и с подключением однофазных потребителей. Каждую из них следует рассмотреть подробнее.

Самая популярная схема – подключение трехфазного электродвигателя через контактор модульный КМ (рис. 1). Для управления используются обычные кнопки ПУСК и СТОП. Защита от перегрузок осуществляется с помощью теплового реле. На случай коротких замыканий электрическая цепь оборудуется автоматическим выключателем.

Другая схема – реверсивная (рис. 2), используется при подключение модульного контактора к электродвигателю, чтобы появилась функция реверса. Она постоянно необходима в различных подъемных механизмах, станках и другом оборудовании. В этом случае выполняется подсоединение еще одного коммутирующего устройства. Оно участвует в изменении мест двух фаз, что приводит и к изменению направления вращения вала. Данная схема также дополнена защитными средствами – тепловым реле и автоматическим выключателем.

Основное назначение контакторов в третьей схеме, заключается в работе с однофазными потребителями. Как правило, это системы освещения, электрические насосы и другое оборудование, функционирующее с одной фазой.

Про светодиодные лампы

Наконец-то стали появляться светодиодные лампы со стандартным цоколем е27 с индексом цветопередачи 97-98% и нулевым коэффициентом пульсации за вменяемые деньги, и произошло это практически за последний год. До этого я думал, что ещё долго придётся пользоваться лампами накаливания, потому что светодиоды Sunlike появились довольно давно, но стоили как чугунный мост.

Читайте так же:
Выключатель для тепловых пушек

Недавно заходил по каким-то своим мрачным мизантропским делам в Леруа, а там перед развалами дешёвых светодиодных ламп стоят пара человек и вслух выбирают: «Так, нам нужен холодный свет, такие подойдут. » С трудом подавил желание залезть на ближайший стенд с обоями и прочитать горячую проповедь о нормальных светодиодных лампах. Ибо каждый сам трындец своего счастья. Потом будут удивляться, почему у предметов оттенки странноватые и почему всё тёмным выглядит, если написано «заменяет лампу 75Вт».

Те же, кто хочет пользоваться светодиодными лампами, у которых хотя бы характеристики яркости и цветопередачи соответствуют тому, что написано на коробке, могут зайти на https://lamptest.ru/ в таблице поставить, например, индекс цветопередачи CRI, скажем, от 92 до 98, цоколь е27 (или какой нужно) и получить список. Если потом в таблице тыкнуть на CRI, то получим сортировку по цветопередаче. Параметр «Пул» — это пульсация, идеальный вариант — ноль. Измеренная мощность в Ваттах «Вт» — если на лампе написано 8W, а измеренная, например, 7 Ватт, значит, врут. Там в таблице всё по цвету — зелёный нормально, синий — умеренно врут, жёлтый — офигевают, красный — уровень «новости по телевизору, что всё хорошо».

В общем, я лично мелочиться не стал и ставил в поиске индекс цветопередачи CRI 97-98%. В итоге единицы, и их во всяких Леруа не продают, пришлось отдельно заказывать.

В комнату взял температуру 3000К (чуть желтоватый), в ванную, прихожую и над рабочим столом 4000К (белый). Если нужно в спальню или для создания романтического настроения, то можно жёлтую 2700К.

Хотя ещё зависит от цвета стен и мебели. Тёплые оттенки лучше подчёркиваются тёплым светом и наоборот. Если, например, кухня оранжевая, то тёплый 2700-3000К подчеркнёт, а если синяя, то лучше нейтральный белый 4000К.

Дополнение про точечные споты, например, с цоколем GU10. Важный параметр — угол освещения. Если вы не видите свет напрямую, например, в санузле, то всё хорошо. А вот если у вас споты по периметру комнаты и они не поворачиваются, то широкий угол может привести к тому, что свет бьёт прямо в глаза, поэтому, если помещение большое, а споты не поворачиваются, то выбор между углами, скажем, 60 и 100 градусов важен, лучше меньше. Видел вариант, когда поворотные светодиодные споты в комнате пришлось направить в стену, чтобы не выжигало глаза прямым светом. Впрочем, запас по яркости там получился такой, что отражённый от стен свет как раз прекрасно освещал комнату, люстру никогда не включали.

Кстати, именно поэтому считаю, что в дизайне интерьера споты должны быть поворотные. В идеале, чтобы крутились в любую сторону, есть такие. Потому что вот внедрили светодиоды, а у них угол света раза в два шире, и что делать тем, у кого всё намертво встроено?

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector