Ток, протекающий через автоматический выключатель, определяется известным законом Ома, который представляет собой величину приложенного напряжения, деленную на сопротивление подключенной цепи. Это теоретическое положение электротехники является фундаментальным для работы любой машины.
На практике напряжение сети, например 220 В, поддерживается в пределах, установленных национальными стандартами, автоматическими устройствами энергоснабжающей организации и незначительно изменяется в этом диапазоне. Превышение пределов ГОСТа считается неисправностью или несчастным случаем.
Автоматические выключатели отсекают фазные провода питания к светильникам, розеткам и другому электрооборудованию. При питании электробритв и пылесосов от розетки в обоих случаях ток течет через станок по замкнутой цепи между фазой и нулем.
Однако в первом случае оно будет относительно небольшим, во втором — значительным: сопротивление этих устройств различно. Они создают разные нагрузки. Его значение постоянно контролируется защитным устройством машины, которое отключает его при отклонении от нормального значения.
Как ток проходит через автоматический выключатель
Конструктивно машина создана таким образом, что электрический ток воздействует на последовательно расположенные элементы. К ним относятся:
- Клеммные колодки с прижимными винтами;
- Силовой контакт с подвижными и неподвижными частями;
- Биметаллическая теплоотводящая пластина;
- Ток короткого замыкания отключает электромагнит;
- Подключите проводники.
Путь тока через автоматический выключатель показан на рисунке красной стрелкой.
Силовой подвижный контакт прижимается к неподвижному контакту и замкнутая цепь образуется только после ручного поворота оператором рычага управления. Обязательным условием включения является отсутствие аварийных ситуаций в коммутируемых цепях. При их появлении сразу начинает работать защита от автоматического отключения. Другого способа включить машину нет.
Но разомкнуть эти контакты и отключить фазный потенциал потребителя можно двумя способами:
- Действуйте вручную, вернув рычаг управления в исходное положение;
- Автоматическая активация с охраны.
Как создаются и работают конструктивные элементы автоматического выключателя
Силовые контакты
Они, как и вся конструкция автоматического выключателя, рассчитаны на передачу строго ограниченного количества мощности. Превышать его нельзя, иначе машина выйдет из строя и сгорит.
Техническая характеристика, ограничивающая максимальную мощность через силовые контакты, называется «ограниченной отключающей способностью». Указывается индексом «Icu».
Максимальное значение отключающей способности автоматического выключателя устанавливается в процессе проектирования на основе стандартного диапазона тока, обычно в килоамперах. Например, Icu может составлять 4, 6 или даже 100 и более кА.
Это значение указано непосредственно на передней части фюзеляжа, как и другие характеристики, задаваемые текущим значением.
Поэтому через силовые контакты показанного автомата могут безопасно проходить токи силой от 0 до 4000 ампер. Если в проводах, подключенных к потребителю, возникает чрезвычайная ситуация, AV обычно сам может выдержать ее и отключить.
Для этого различают токи, протекающие через силовые контакты:
1. Имя и работа;
2. Аварийные ситуации, в том числе перегрузка и короткое замыкание.
Каков номинальный ток автоматического выключателя
Любая машина создается для работы в определенных технических условиях. Он должен надежно обеспечивать протекание тока рабочей нагрузки по проводам и подключенному электрооборудованию.
Когда пользователи выбирают машину для своей домашней сети, они часто учитывают токопроводящие свойства проводки или только мощность электроприборов, тем самым допуская ошибку: необходимо провести комплексный анализ этих двух вопросов. Потому что переключатель представляет собой автоматическое устройство, настроенное на срабатывание при достижении определенного значения тока.
Когда эти условия еще не наступили и рабочий ток через машину меньше. Когда оно ниже нижнего предела отключения, силовые контакты надежно замыкаются. Верхний предел этого рабочего диапазона обычно называется номинальным током и выражается как In.
Цифра «16», указанная на схеме, означает, что ток, протекающий через силовые контакты (до 16 Ампер), будет надежно передаваться автоматическим выключателем по проводу к подключенному потребителю.
Это функция самой машины. Но задача владельца электроустановки и обслуживающего электрика совершенно разная – подобрать правильный автоматический выключатель для нагрузки и всей электропроводки. Фактически, при превышении этих 16 ампер устройства защиты отключатся, а эти устройства защиты настроены на работу при различных токах и «привязаны» к номинальному значению электрическими алгоритмами. Подробнее об этом читайте здесь - Выбор автоматического выключателя для квартиры, дома, гаража
Как работают меры защиты
Все токи, превышающие номинальное значение, вызовут защитное действие. Их называют рабочими токами и обозначают Iав.
Для автоматического отключения внутри фюзеляжа установлены устройства двух типов, работающие по разным принципам отключения:
1. Нагрейте и согните биметаллическую деталь, чтобы освободить механическую защелку;
2. Механическим ударом по сердечнику электромагнита выбить защелку.
тепловыделение
Он работает, заставляя биметаллическую композитную панель изгибаться при нагревании проходящим через нее электрическим током и охлаждаться за счет рассеивания тепла в окружающую среду.
На этот расцепитель подается тепловая энергия, вырабатываемая током, протекающим через биметалл. Как мы знаем из закона Джоуля-Ленца, его величина зависит от:
Читайте также статью: как влюбить в себя женщину старше себя
1. Сопротивление цепи;
2. Интенсивность протекающего тока;
3. И время его выдержки.
Из этих трех параметров сопротивление при стабилизации фактически не меняется. Он учитывается только в теоретических расчетах. При переключении нагрузки ток резко меняется. Поэтому более важны два других параметра:
1. Величина тока;
2. Время возникновения.
Они учитываются специальными характеристиками, называемыми время-токовыми характеристиками, основанными на этих составляющих.
В зависимости от силы тока, протекающего через машину, и времени ее работы определяют не только рабочую зону устройства тепловыделения, но и рабочую зону электромагнитного отключения.
Расчет основан на номинальном токе, выбранном для конструкции автоматического выключателя. Срабатывание защиты связано с ее кратностью – отношением сквозного тока к номинальному.
Поскольку токовая защита автоматического выключателя срабатывает при превышении номинального тока, соотношение токов всегда I/In>1.
Электромагнитное отключение
Работа защиты основана на непрерывной регистрации тока через витки обмотки электромагнита. Когда нагрузка не превышает расчетную номинальную мощность, общее магнитное поле, создаваемое током, протекающим за оборот, не может преодолеть удерживающую силу механического стержня внутри корпуса соленоида.
Потяните головку подвижного толкателя внутрь и плотно прижмите подвижный силовой контакт автоматического выключателя к неподвижной части.
Когда интенсивность проходящего тока превышает установленный номинальный ток, общее магнитное поле, образующееся внутри катушки, резко преодолеет удерживающую силу стержня. Он выстрелил, резким ударом задев защелку и выдернув ее.
В результате этого удара подвижные силовые контакты выключателя резко отбрасываются механической энергией неподвижных контактов – цепь размыкается и в подключенной цепи пропадает напряжение питания.
Как настроить защиту выключателя
Для того, чтобы машина могла выдерживать номинальный ток, не вызывая ложных срабатываний, ее защита настраивается на расчетные значения.
тепловыделение
При выборе номинальной настройки тока учитывается характер присоединяемой нагрузки и рассчитывается по формуле Iзад=кр∙кн∙In, где kр=1,1 и kн с учетом условий эксплуатации. Он установлен по адресу:
- 1,1÷1,3 Для цепей, подверженных кратковременным перегрузкам из-за пуска двигателей или подобных устройств;
- 1.1 — Для резистивных цепей без перегрузки или для работающих цепей постоянного тока.
Для примера рассмотрим защитные характеристики терморасцепителя старого автоматического выключателя А3120.
В диапазоне тока от 1,3 до 10 раз In его характеристики изображаются кривой «а», а срабатывание осуществляется с определенной задержкой по времени, оставляя резерв для работы подключенных электроприборов. По мере увеличения нагрузки время их отключения уменьшается с минут до одной секунды.
Когда нагрузка достигает десятикратного значения, тепловой расцепитель A3120 отключает силовые контакты примерно на 0,01 секунды с небольшим разбросом параметров, как показано в светло-красной области на рисунке. Ввиду механических особенностей конструкции выключателя увеличение тока срабатывания более чем в десять раз не ускоряет срабатывание защиты.
Электромагнитное отключение
Параметры времятоковой характеристики электромагнитного запирающего элемента также подстраиваются под номинальный ток. В отечественных автоматах мгновенный ток срабатывания разделяется на три уровня:
Видео: Расчет и выбор Автоматических выключателей
1. В, в пределах 3÷5 В;
Для промышленного технического оборудования созданы следующие категории автоматических выключателей:
- А. Срабатывает при токе ниже 3In;
- Е и F – Кратность выше 20В в различных пределах.
Категории эксплуатации указанных бытовых машин соответствуют требованиям ГОСТ Р 50345-2010. Зарубежные производители также используют аналогичные мгновенные деления отсечки, но действующие стандарты и время отсечки могут быть другими и определяться их национальными стандартами или IEC 60947-2.
Учитывайте текущие предельные уровни
Скорость срабатывания мгновенной токовой защиты выключателя связана с частотой синусоидальной гармоники промышленной сети и обозначается одной из цифр: 1, 2 или 3. Это число показывает стандартные гармоники, во время которых должно произойти отключение полуволнового участка.
Автомат ограничения тока 3 является самым быстрым – он срабатывает за 1/3 полупериода. Характеристика 2 представляет собой полуволну, а 1 — полную длину полуволны.
Условия, ограничивающие ток через автоматический выключатель
При защите автоматического выключателя, работающего под током нагрузки, важно учитывать, что цепь, к которой он подключен, уже имеет определенное сопротивление. Его значение ограничит работу отключения в аварийном режиме и в определенные моменты не позволит своевременно снять напряжение питания поврежденного оборудования.
Примером такого участка является активное сопротивление истоковой обмотки силового трансформатора, где все присоединенные жилы кабеля и провода сетки собраны на клеммных колодках и зажимах распределительных коробок и панелей вплоть до контактов квартирных розеток. Эксперты называют это нулевой петлей.
Для того чтобы учесть значение правильной настройки и работы автоматического выключателя, используется специальный прибор – измеритель сопротивления цепи.
Их измерения позволяют учитывать поправки, вызванные дополнительным сопротивлением проводов, и, следовательно, позволяют точно учитывать ток через силовые контакты и защиту автоматического выключателя в аварийном режиме.
Как проверить ток, протекающий через автоматический выключатель
От производства до установки в схему продукция любого производителя может транспортироваться на большие расстояния или храниться на складах в течение длительного периода времени. В этот период его качество может ухудшиться из-за нарушений технических характеристик.
Поэтому при установке в цепь автоматический выключатель перед вводом в эксплуатацию необходимо проверить на работоспособность, обычно это называют нагрузкой.
Для этого в электролаборатории необходимо собрать специальную схему загрузки машины или использовать одну из нескольких стационарных или переносных стоечных конструкций.
Автоматический выключатель испытывается по номинальному току, указанному на корпусе. Он должен быть в состоянии выдержать свою ценность в долгосрочной перспективе.
При этом машина подвергается воздействию токов перегрузки и короткого замыкания, которые она должна выдерживать во время работы. Кроме того, четко измерьте и запишите следующее:
1. Текущий тепловой расцепитель и защита от прерывания тока;
2. Время остановки машины с момента имитации аварийной ситуации.
Некоторые конструкции машин позволяют регулировать выходные параметры в процессе загрузки. Например, некоторые виды терморасцепителей имеют винтовые крепления, позволяющие регулировать параметры срабатывания биметаллической пластины в определенных пределах.
Все измеряемые характеристики с высокой точностью фиксируются средствами измерений, заносятся в протоколы проверок и сравниваются с требованиями ГОСТ. По результатам анализа выдается сертификат и делается заключение о пригодности.
Загрузка машины под нагрузкой позволяет выявить дефекты и предотвратить возможные пожары и поражения электрическим током.
Поэтому ток через автоматический выключатель необходимо учитывать при проектировании, производстве, испытаниях и эксплуатации. Для этого введена терминология с учетом требований ГОСТа:
- Номинальный ток;
- перегрузка;
- ток короткого замыкания;
- Защита рабочего тока;
- Время простоя.
- Выбираем автоматический выключатель для своей квартиры, дома, гаража
- Автоматический предохранитель ПАР: особенности установки и использования
- Виды и типы УЗО
Надеюсь, эта статья была вам полезна. Смотрите также другие статьи в этой категории Всё об автоматах и УЗО
Подписывайтесь на наш Telegram-канал: Бытовая техника
Здесь можно оставлять комментарии, задавать вопросы и общаться:
Обсудить электротехнические темы
Поделитесь этой статьей с друзьями:
Читайте также статью: Для чего нужны выключатели-разъединители
Комментарии
Отправить комментарий