Автоматический выключатель конструкция: Устройство и принцип работы автоматического выключателя | Полезные статьи

Содержание

Автоматический выключатель, принцип работы, характеристики, выбор

электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД), инженерно технические системы (ИТС)

Автоматический выключатель (его еще иногда называют «автомат защиты») предназначен для отключения, оборудованной им, электрической цепи при коротком замыкании или превышении тока более определенной величины.

Работа автоматического выключателя может быть основана на тепловом или электромагнитном принципах. Стоит отметить, что большинство современных выключателей одновременно используют оба эти принципа. Как это работает поясняет рисунок 1.

Ток, протекающий между точками подключения автомата (А-В), проходит через катушку электромагнита L и биметаллическую пластину 2.

При превышении предельно допустимого значения тока происходит нагрев биметаллической пластины (тепловой принцип), она деформируется, приводя в действие расцепитель S — устройство, размыкающее электрическую цепь.

Однако, здесь имеет место достаточно высокая инерционность, определяющая большое время срабатывания теплового расцепителя.

Электромагнитный расцепитель срабатывает при значительном превышении тока через катушку L, что вызывает перемещение сердечника 1, который также воздействует на контакт S, вызывая срабатывание выключателя, причем происходит это очень быстро.

Таким образом, комбинация перечисленных принципов работы автоматического выключателя позволяет отслеживать достаточно длительные, но не мгновенные превышения тока (тепловой) и резкое значительное возрастание тока, например, при коротком замыкании (электромагнитный).

ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Перед тем как выбрать автоматический выключатель стоит ознакомиться с его основными техническими характеристиками. Предлагаю сделать это на конкретном примере (рисунок 2).

Если посмотреть на выключатель, то на его корпусе можно увидеть ряд маркировок.

  1. Торговая марка (производитель), ниже каталожный или серийный номер. Производитель нам может быть интересен с точки зрения репутации, соответственно качества.

    Серийный номер указывает на ряд таких технических характеристик выключателя как количество рабочих циклов, класс защиты, устойчивость к вибрационным нагрузкам и пр., то есть достаточно специфическая справочная информация. Однако, он характеризует еще отключающую способность выключателя, которую по-хорошему учесть следует.


  2. Находящийся вверху буквенно цифровой индекс определяет номинальный ток (In) — здесь 10 Ампер и тип (класс), определяющий ток мгновенного расцепления (выключения) (Ic):
    • B (Ic=свыше 3*In до 5*In) — применяется при достаточно длинных силовых линиях, собственное сопротивление которых может существенно ограничить ток короткого замыкания,
    • C (Ic=свыше 5*In до 10*In) — наиболее распространенный тип, подходит для бытовых линий с низкой индуктивной нагрузкой,
    • D (Ic=свыше 10*In до 20*In) — рекомендован для защиты цепей питания мощных электродвигателей, других устройств, имеющих большие значения пусковых токов (индуктивная нагрузка).

    Под ним указаны пределы рабочих напряжений, их тип — переменное (~) или постоянное (-).

  3. Это схема выключателя, она похожа на ту, что я приводил выше. На ней видно, что данный выключатель имеет электромагнитный (а) и тепловой (в) автоматические расцепители.

Таким образом, выбор автоматического выключателя следует производить с учетом токовой нагрузки, которая определяется мощностью потребителей электроэнергии (про это можно посмотреть здесь) и описанных выше условий его эксплуатации.

© 2012-2021 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов


Устройство автоматического выключателя | ehto.ru

Вступление

Устройство автоматического выключателя или автомата защиты вряд ли вам понадобиться на практике, даже если вы своими руками делаете электрику в квартире. Однако для общего понимания процессов в электрической сети квартиры и отдельный групповых цепях квартиры эта информации имеет определенную ценность.

Принцип устройства автоматических выключателей различных производителей принципиально одинаков. Автоматы АББ, Legrand, продукция WEG компании – Бразильская всемирно известная компания выпускающая устройства автоматизации, управления, подключения электрооборудования, используют в устройстве автоматов общие принципы.

Почему важно устройство автоматического выключателя

Напомню, автоматический выключатель это электротехническое устройство, устанавливаемое между энергопотребителями квартиры и распределительными цепями дома, а также на входе групповых цепей квартиры.

Назначение автоматов защиты в квартире это защита электропроводки квартиры от перегрузок и короткого замыкания, а также для механического отключения электрических цепей от электропитания. Косвенным образом автоматы защиты защищают и человека, так как отключает подачу электротока при аварийных ситуациях и защищает квартиру от пожаров из-за перегрузок.

Устройство автоматического выключателя устроено таким образом, чтобы решать обе свои задачи защиты.

Устройство автоматического выключателя в выключенном состоянии

Автоматический выключатель имеет пластиковый корпус. На передней части автомата защиты расположен рычаг управления автоматом. С его помощью можно механически отключить электропитание, а также включить электропитание после его автоматического отключения после аварийных ситуаций.

Во внутреннее устройство автоматического выключателя  входят:

  • Два расцепителя, тепловой и электромагнитный. Первый обеспечивает отключение при перегрузках цепи, второй расцепитель обеспечивает отключение при коротком замыкании.

Тепловой расцепитель это биметаллическая пластина, которая при перегрузке прогибается и бьет по системе отключения. Получается своеобразный удар по спусковому курку.

Электромагнитный расцепитель это катушка с сердечником. При коротком замыкании ток в цепи возрастает многократно, соответственно ток, протекающий по катушке, возрастает, соответственно возрастает магнитный поток, который и втягивает сердечник. Так как сердечник связан с подвижным контактом, а контакт находится в цепи контакт вход – электромагнитный расцепитель – тепловой расцепитель – контакт выход, то контакт размыкает эту цепь. Все защита сработала.

  • При аварийном отключении между контактами образуется мощная электрическая дуга. Для ее подавления, а вернее ее гашения в автомате предусмотрена дуговая камера. Это ряд металлических пластин, ударяясь в которые дуга «рассыпается».
  • Контакты входа (вверху) и выхода (внизу) имеют мощные прижимные контакты для проводов. Зажимаются контакты либо винтами под отвертку, либо под шестигранный ключ.
  • На тыльной стороне, Устройство автоматического выключателя предусматривает специальный зажим. Это крепление автомата защиты на ДИН – рейку.

©Ehto.ru

Статьи по теме

Устройство и принцип работы автоматических выключателей в различных ситуациях

Для обеспечения защиты электрических сетей используют автоматические выключатели. Подобное оборудование успело завоевать популярность благодаря легкому монтажу и ремонту, а также компактным габаритам.

Внешне данное устройство выглядит как короб из пластика, который обладает сопротивлением высоким температурам. Передняя панель оснащается рукояткой для включения и отключения оборудования. Задняя панель оснащена специальным фиксатором для закрепления выключателя, а верхние и нижние крышки оснащаются клеммами особой формы. В этой статье мы рассмотрим типы данных устройств, их конструкцию, а также принцип работы дифференциального автоматического выключателя.

Вернуться к содержанию

Виды автоматических выключателей

Подобные устройства делятся на несколько типов:

  • установочные автоматы – оснащаются пластиковым коробом, благодаря чему данные устройства можно монтировать в жилых помещениях без риска получения повреждений током;
  • универсальные автоматы – не оснащаются защитным корпусом, а потому их можно монтировать только в специальном распределительном оборудовании;
  • быстродействующие автоматы – особенность заключается в том, что время реагирования составляет менее 5 миллисекунд;
  • автоматы замедленного действия – в таких моделях время срабатывания колеблется в диапазоне от 10 до 100 миллисекунд;
  • селективные – подобное оборудование можно настроить на определенное время выключения в области тока короткого замыкания;
  • электрооборудование обратного тока – техника срабатывает исключительно при смене направления тока в определенном участке;
  • поляризованные устройства – обесточивают участок цепи при условии значительного скачка силы тока;
  • неполяризованные – работают так же, как и предыдущие только во всех направлениях тока.

Разные виды автоматических выключателей

Скорость отключения напрямую зависит от принципа действия устройства. Также скорость отключения зависит от наличия условий для моментального обесточивания определенного участка цепи. Данные условия созданы в электрооборудовании, которые работают по методу токоограничения.

Вернуться к содержанию

Конструкция автоматического выключателя

Методы работы, а также конструктивные особенности подобных устройств зависят от области применения и задачами, возложенными на устройство. Запуск и выключение оборудования может происходить в ручном режиме или посредством электромагнитного и электродвигательного привода.

Ручная схема отключения присутствует в защитных устройствах, которые рассчитаны на силу тока, не превышающую 1000 ампер. Главной особенностью подобной техники является предельная коммутационная способность, которая не связана со скоростью движения рукояти. Это значит, что операция должна быть проведена до конца, чтобы изменения возымели эффект.

В некоторых случаях возникает необходимость самостоятельного ремонта выключателей, рекомендуем прочитать данную статью с пошаговой инструкцией. О том, как правильно обустроить заземление в доме можно узнать, перейдя по ссылке http://vse-postroim-sami.ru/engineering-systems/electrician/433_kak-sdelat-zazemlenie-v-dome/ Для разведения проводки придется провести такую операцию, как штробление стен.

Электродвигательный или электромагнитные элементы запитаны от электрического тока. Такие схемы должны быть оснащены защитой от произвольного повторного запуска. Также процесс включения устройства должен останавливаться при условии повышения или понижения напряжения в защищаемом участке цепи от 85 до 110 % от нормального.

Во время перегрузки сети или короткого замыкания прекращение работы автомата происходит в независимости от положения рукояти, отвечающей за запуск/отключение оборудования.

Конструкция автоматического выключателя с электромагнитным расцепителем

Одним из самых важных компонентов автоматических выключателей можно считать расцепитель. Данная деталь контролирует определенную характеристику участка сети и во время аварийной ситуации воздействует на специальный элемент, который выключает оборудование. Помимо этого, расцепитель необходим для удаленного выключения автомата. Самыми распространенными на современном рынке являются нижеперечисленные виды:

  • электромагнитные – осуществляют защиту проводки от коротких замыканий;
  • термические – нужны для осуществления защиты от скачков силы тока;
  • смешанные;
  • полупроводниковые – данный тип отличается легкостью регулировки и значительной стабильностью настроек отключения.

В отдельных случаях, когда требуется осуществить соединения цепи без электрического тока, могут использовать защитное электрооборудование, не оснащенные расцепителями.

В современном мире производится огромное количество защитного электрооборудования, которое можно использовать в разных климатических условиях и размещать в разных помещениях. Также разные серии устройств рассчитаны на установку в сложных условиях и характеризуются различной степенью сопротивления агрессивным воздействиям внешних факторов.

Вся необходимая информация, с которой следует ознакомиться до покупки подобного оборудования, находится в нормативно-технической документации. В большинстве случаев она представлена ТУ производителя. В редких случаях для обобщения товаров, которые имеют используются в различных сферах и изготавливаются одновременно большим числом компаний, уровень документации может быть повышен, причем, в некоторых случаях до Госстандарта.

Разные фиды расцепителей

Конструкция данного оборудования включает в себя следующие компоненты:

  • система автоматического расцепления;
  • система контроля;
  • система контактов;
  • решетка гашения дуги;
  • расцепители.

Контактная система представлена некоторым количеством статичных контактов, которые установлены в корпусе, а также несколькими динамичными контактами. Последние закрепляются на полуоси рукояти управления при помощи шарниров. Система предназначена для одинарного разрыва участка электрической сети.

Механизм погашения дуги монтируется в обоих полюсах автомата и необходим для захвата дуги в и ее охлаждение до полного исчезновения. Механизм, по сути, является камерой для гашения дуги, в которой установлена деионная решетка из металлических пластинок. Иногда механизм может оснащаться специальными искрогасителями в виде фибровых пластинок.

Система автоматического расцепления является шарнирным устройством на три или четыре звена. Данная система используется для мгновенного расцепления и выключения системы контактов. Может использоваться и в ручных устройствах, и в автоматических.

Электромагнитный расцепитель является обычным электромагнитом с крюком. Обрудование предназначено для выключения всей системы в автоматическом режиме при коротком замыкании. Некоторые расцепители дополнительно оснащаются системой гидравлического замедления.

Тепловой расцепитель в автоматах представлен специальной металлической пластинкой. При значительном повышении напряжения данная пластинка деформируется, после чего осуществляется автоматическое выключение. Время выдержки сокращается по мере повышения напряжения.

Схема автоматического выключателя с тепловой защитой

Полупроводниковый элемент представлен измерительным устройством, магнитом и блоком реле. Магнит оказывает воздействие на систему автоматического расцепления автоматического выключателя.

Измерительный элемент в данном случае представлен трансформатором электричества или магнитным усилителем. Первый используется для переменного тока, а второй для постоянного.

В большинстве защитного электрооборудования используются совмещенные расцепители, которые используют термоэлементы для защиты от повышения силы тока и магнитные катушки для защиты от коротких замыканий.

В конструкции защитного устройства присутствуют некоторые компоненты, которые монтируются внутрь или снаружи автомата. Данные элементы могут быть различного рода расцепителями, дополнительными контактами, приводами для удаленного контроля, сигнализацией автоматического выключения.

Вернуться к содержанию

Принцип работы автоматического выключателя

В обычном рабочем режиме через автоматический выключатель проходит ток, сила которого должна быть меньшей и равной нормальному значению. Электричество, которое используется для запитки устройства, подается на клемму в верхней части устройства, которая соединена со статичным контактом. С этого контакта ток идет на динамичный контакт, после чего проходит через металлический проводник и попадает на катушку соленоида.

После прохождения через катушку электричество идет по термическому расцепителю, и только после этого ток приходит на клемму в нижней части защитного электрооборудования.

Во время значительного повышения напряжения или риска короткого замыкания защитное электрооборудование отключает сеть. Это происходит с помощью системы автоматического расцепления, которая запускается посредством термического или электромагнитного расцепителя.

Принцип работы автоматического выключателя

Вернуться к содержанию

Принцип работы автомата во время перегруза цепи

Главное назначение автоматических выключателей заключается в обеспечении защиты участка сети во время перегруза или короткого замыкания. Перегруз сети означает, что сила тока в определенном участке перевалила через максимальное значение для данного защитного электрооборудования. Слишком сильный ток проходит по тепловому расцепителю, вызывая его деформацию. В зависимости от разницы действующей силы тока и обычного значения деформация достигает определенного уровня, результатом которой может стать отключение автомата.

Тепловая защита автомата срабатывает не моментально, поскольку для деформации металлической пластинки необходимо достаточно нагреть ее. Время на отключение напрямую зависит от избыточной силы тока в защищаемом участке и может составлять как несколько секунд, так и час.

Подобная задержка необходима, чтобы автомат не срабатывал постоянно при небольших или непродолжительных скачках силы тока в определенном участке сети. В большинстве своем, такие скачки происходят во время включения электрооборудования с высокими стартовыми токами.

Сила тока, при которой срабатывает термический элемент в защитном электрооборудовании, выставляется посредством регулировочной детали еще на заводе-производителе. Как правило, данное значение должно превышать нормальное число в 1.1 – 1.5 раза.

Также следует знать, что в помещениях с высокой температурой автомат может работать некорректно, поскольку термический элемент может деформироваться быстрее, чем нужно. В свою очередь в помещениях с низкой температурой автомат сработает позже необходимого времени.

Принцип работы устройства во время перегруза цепи

Перегрузка электрической сети возникает в случае подключения большого количества приборов, общая мощность потребления которых, превышает нормальную мощность. Включение нескольких мощных электроприборов скорее всего вызовет срабатывание термического элемента.

Если такое произошло, следует до включения автомата определиться с тем, какие приборы следует отключить, произвести отключение и немного подождать. Это время необходимо, чтобы термический элемент в защитном электрооборудовании остыл и встал в начальное положение.

Вернуться к содержанию

Принцип работы автоматического выключателя во время короткого замыкания

Устройство автоматических выключателей позволяет защищать электрическую цепь не только от перегруза, но и от коротких замыканий. Во время таких аварийных ситуаций ток повышается настолько, что может расплавиться изоляция проводки. Для предотвращения такой неприятности следует моментально отключить сеть. Эта задача возложена на электромагнитный расцепитель.

Данный элемент состоит из катушки соленоида и стального сердечника, который фиксируется специальной пружиной. Моментальный скачок силы тока в обмотке катушки ведет к пропорциональному повышению магнитной индукции, вследствие чего сердечник плотнее прилегает к пружине. По мере нарастания магнитной индукции стальной сердечник преодолевает воздействие пружины и прижимает выключатель.

После этого моментально размыкаются контакты, и подача электричества в защищаемый участок прекращается. Электромагнитный элемент включается моментально и предотвращает воспламенение изоляции.

Во время отключения контактов при аварийной ситуации между ним возникает так называемая дуга, максимальная температура которой составляет 3000 градусов. Само собой разумеется, что элементы защитного электрооборудования следует защитить от настолько высоких температур. Для этих целей автоматы оснащаются специальными системами гашения дуги. Это устройство внешне похоже на коробку, которая состоит из нескольких пластинок из металла.

Разные дугогасительные камеры

Высокотемпературная дуга появляется в месте отключения контактов. После этого один край дуги движется по динамичному контакту, а другой проходит по статичному элементу, переходит на металлический проводник, а затем доходит до задней грани системы гашения дуги. Попадая на решетку из пластинок, дуга делится на части, теряет температуру и в итоге гаснет. Снизу автоматического выключателя находятся специальные отверстия для вывода образующихся в момент гашения дуги газов.

Если защитное электрооборудование сработало из-за короткого замыкания, то у вас не получится включить электричество, пока вы не обнаружите саму причину возникновения поломки. В большинстве случаев проблема кроется в выходе из строя какого-либо электрооборудования.

Для повторного запуска устройства следует отсоединить электрооборудование и попытаться запустить выключатель. Если сделать это получилось и оборудование не выбило в ближайшее время, значит, проблема заключается в поломке техники. Останется только опытным путем выяснить, какое именно устройство вышло из строя. Если автоматический выключатель срабатывает после отключения всех приборов, значит, проблема в нарушении изоляции проводки. Для устранения подобной неисправности придется вызывать специалистов, которые смогут обнаружить и устранить поломку.

Если вы столкнулись с такой проблемой, как постоянные отключения защитного электрооборудования, то не стоит устанавливать новое устройство с более высоким номинальным значением силы тока – эти действия проблему не разрешат. Данное оборудование монтируется с учетом площади поперечного сечения провода, а значит, слишком высокий ток попросту не сможет возникнуть в проводке. Выяснить причину неисправности и устранить ее помогут соответствующие специалисты, самостоятельные действия крайне рискованны.

Вернуться к содержанию

Видео

Полезно? Сохраните себе на стену! Спасибо за лайк!

Автоматический выключатель: устройство и назначение

Автоматический выключатель представляет собой специальное приспособление, которое предназначено для защиты электроустановок от перегрузки, коротких замыканий, резкого снижения напряжения. В сравнении с плавкими предохранителями данный тип выключателя позволяет обеспечить более высокий уровень эффективности защиты, в особенности в цепях с тремя фазами. В таком случае предохранители, как правило, отключают не более двух фаз, из-за чего создается неполнофазный режим, также являющийся аварийным.

В состав автоматического выключателя входит несколько основных элементов, среди которых корпус, механизм управления, дугогастиельная камера, коммутирующее устройство и расцепители.

Для включения автоматического выключателя, который находится в разъединенном положении, нужно взвести механизм при помощи перемещения рукоятки до упора в сторону знака «О». Во время этого процесса осуществляется зацепление рычага с защелкой, после чего последняя цепляется с отключающей рейкой. Контактное сжатие во время включения обеспечивает смещение подвижных контактов.

Автоматическое отключение устройство происходит, когда отключающая рейка поворачивается в сторону. Рукоятка при этом занимает промежуточное положение, находясь между знаками «О» и «1». Это является своеобразным указанием того, что автомат отключился. В каждом полюсе прибора находятся дугогасительные камеры. Они являются деионными решетками, в состав которых входит ряд стальных пластин.

Искрогасители, в которых содержатся специальные пластины, закрепляются в крышке выключателя. Если в цепи, которую нужно защитить, ток превышает допустимое значение, то начинает работать соответствующий расцепитель, что и выключает цепь. Расцепитель выполняет функцию моментальной защиты от коротких замыканий.

Дугогасительные устройства являются очень важной частью такого прибора, потому что во время разрыва тока появляется электрическая дуга, которая может вызвать подгорание контактов. В выключателях автоматического типа используются специальные камеры с деионным гашением дуги. В данном случае над контактами, которые расположены внутри камеры, находится решетка из стальных пластин. Когда контакты размыкаются, образовывается дуга, которая затем выдувается воздухом вверх. Таким образом, она очень быстро гасится.

Устройство автоматического выключателя включает в себя несколько важных компонентов. Механизм управления используется для обеспечения включения и выключения устройства в ручном режиме с помощью рукоятки или же кнопок.

Коммутирующее устройство автоматического выключателя включает в свой состав подвижные и неподвижные контакты. Пара контактов образуют полюс выключателя. Их число может варьироваться в пределах от одного до четырех. Все полюса комплектуются отдельными камерами для гашения дуги.

Механизм, отключающий автоматический выключатель в аварийной ситуации, является расцепителем. Существует несколько основных видов такого элемента, среди которых тепловой, электромагнитный максимального тока, комбинированный, минимального напряжения, независимый, а также специальный.

Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку с обмоткой и сердечником.. происходит последовательное включение обмотки в сеть с контактами. Если появляется короткое замыкание, ток резко увеличивается. Сердечник начинает перемещаться и происходит размыкание силовых контактов.

Тепловой расцепитель – это биметаллическая пластина, в состав которой входит пара металлов. Пластина не является сплавом, а соединение происходит при помощи прессования. Пластина включается в цепь последовательно. Если происходит нагрев, то она изгибается и вызывает отключение выключателя. Время срабатывания такого расцепителя находится в зависимости не только лишь от показателей величины тона, но также и от температуры окружающей среды.

Независимый расцепитель минимального напряжения обладает примерно такой же конструкцией, как и электромагнитный. Отличие заключается в условиях срабатывания. Автомат отключается при подачи напряжения вне зависимости от наличия аварийных режимов.

Устройство, назначение и принцип действия автоматического выключателя

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).

Автоматические выключатели классифицируют по выполняемым функциям, таким как:

  • Автоматы минимального и максимального тока;
  • Автоматы минимального напряжения;
  • Обратной мощности;

Принцип действия автоматического выключателя

Мы рассмотрим принцип действия автоматического выключателя на примере автомата максимального тока. Его схема показана ниже:

Где: 1 – электромагнит, 2 – якорь, 3, 7 – пружины, 4 – ось, по которой движется якорь, 5 – защелка, 6 – рычаг, 8 – силовой контакт.

При протекании  номинального тока система работает нормально. Как только ток превысит допустимое значение уставки, последовательно включенный в цепь электромагнит 1, преодолеет усилие сдерживающей пружины 3 и втянет якорь 2, и провернувшись через ось 4 защелка 5 освободит рычаг 6. Тогда отключающая пружина 7 разомкнет силовые контакты 8. Такой автомат включается вручную.

В настоящее время созданы автоматы, которые имеют время отключения от 0,02 – 0,007 с на токи отключения 3000 – 5000 А.

Конструкции автоматических выключателей

Существует довольно много различных конструкций автоматических выключателей как цепей переменного, так и цепей постоянного тока. В последнее время очень широкое распространение получили автоматы малогабаритные, которые предназначаются для защиты от КЗ и токовых перегрузок сетей бытовых и производственных в установках на токи до 50 А и напряжением до 380 В.

Главным защитным средством в таких выключателях являются биметаллические или электромагнитные элементы, срабатывающие с определенной выдержкой времени при нагревании. Автоматы, в которых присутствует электромагнит, обладают довольно большим быстродействием, и этот фактор очень важен при коротких замыканиях.

Ниже показан пробочный автомат на ток 6 А и напряжением не превышающим 250 В:

Где: 1 – электромагнит, 2 –пластина биметаллическая, 3, 4 – кнопки включения и  выключения соответственно, 5 – расцепитель.

Биметаллическую пластину, как и электромагнит, включают в цепь последовательно. Если через автоматический выключатель протекает ток выше номинального,  пластина начинает нагреваться. При длительном протекании превышающего тока пластина 2 деформируется в следствии нагрева, и воздействует на механизм расцепителя 5. При возникновении в цепи короткого замыкания электромагнит 1, мгновенно втянет сердечник и этим тоже воздействует на расцепитель, который разомкнет цепь. Также данный тип автомата отключается вручную путем нажатия кнопки 4, а включение только ручное путем нажатия кнопки 3. Механизм расцепления выполняется в виде ломающегося рычага или защелки. Принципиальная электрическая схема автомата показана ниже:

Где: 1 – электромагнит, 2 – биметаллическая пластина.

Принцип действия трехфазных автоматических выключателей практически ничем не отличается от однофазных. Трехфазные выключатели снабжаются специальными дугогасительными камерами или катушками, в зависимости от мощности устройств.

Ниже приведено видео подробно описывающее работу автоматического выключателя:

Устройство автоматических выключателей

Устройство автоматических выключателей – это простая электромеханическая конструкция, основанная на трех исполнительных механизмах: двух расцепителях сети, соединенных со взводно-выключающим рычагом. Главное при их сборке и компоновке – отрегулировать устройство, чтобы оно четко срабатывало при возникновении аварийной ситуации. Еще одна составляющая автомата – его корпус и контакты, которые также являются ответственной частью выключателя, обеспечивая безопасную работу и обслуживание. Третий основной элемент – дугогасительная камера, которая обеспечивает ликвидацию последствий тока КЗ. В ней, следуя из названия, происходит гашение дуги, что обеспечивает пожарную безопасность прибора и рядом находящихся устройств.

Дополнительными элементами автомата могут быть: замок для удержания на DIN-рейке (либо другие элементы крепления в щитках и шкафах), внешние крышки для защиты рычага взвода и передней панели от воздействия атмосферных явлений, ручка-удлинитель (ключ) механизма взвода, которая используется на автоматах большого номинала, устройства сигнализации и программирования.

Если разобрать автоматический выключатель небольшого номинала, то мы увидим, из чего он состоит. Сверху и снизу находятся вводные и выводные клеммы с винтовыми зажимами. От верхнего контакта ток передается на подвижный контакт, который управляется взводным механизмом. С подвижного контакта через гибкий проводник далее энергия поступает на обмотку катушки соленоида, стержнем которого является исполнительный механизм отключения при КЗ.

Далее с катушки индуктивности цепь соединяется гибким проводником с биметаллическим тепловым выключателем. От пластины теплового расцепителя приводится в движение взводный механизм на размыкание сети, при перегрузке по номинальному току.

Пластина теплового выключателя регулируется винтом, установленным под ней в корпусе автомата при сборке. Регулировка теплового расцепителя также может осуществляется в процессе эксплуатации, после ряда срабатываний прибора, плановых испытаний или когда ослабевают пружины взводного механизма из-за частого его использования. Край биметаллической пластины соединен с выходной клеммой автомата.

Вся конструкция управляется механизмом взвода, состоящим из ручки автомата и нескольких рычагов: один из них управляет подвижным контактом от воздействия электромагнитного расцепителя, второй приводит в движение первый при сработке тепловой защиты.

Данная схема устройства автоматических выключателей считается самой простой, базовой для разработки устройств защиты. Она может быть реализована в различных вариантах и с применением других устройств размыкания цепи, если того требуют условия работы.

Устройство автоматического выключателя

Автоматический выключатель – это защитное устройство, предохраняющее электропроводку потребителя от действия коротких замыканий и перегрузок. Используется он и для нечастых включений или отключений нагрузки.

Автомат пришел на смену предохранителям с плавкими вставками однократного действия. Их защитное действие заключалось в перегорании плавкой вставки после короткого замыкания. После устранения замыкания вставку приходилось менять. Если причина замыкания не была обнаружена, вставка перегорала вновь. В этом – неудобство предохранителей. Второй их недостаток – отсутствие защиты от перегрузок по току.

Автоматические выключатели имеют коммутационный ресурс, но он исчисляется сотнями тысяч включений. Производителями выпускаются автоматы различных видов и назначения, но мы рассмотрим бытовую серию этих изделий. Это – модульные автоматические выключатели. Они имеют компактные размеры, устанавливаются на DIN-рейку и позволяют подключить провода и кабели сечением 16-25 мм2.

Устройство автоматического выключателя: модульная конструкция

Слово «модульный» означает, что все элементы электрооборудования собираются из модулей стандартного размера. Ширина одного модуля – около 17 мм. Такую ширину имеет один полюс автоматического выключателя, рубильника, реле и других элементов, из которых собирается электрическая схема распределительного щитка.

Рассмотрим конструкцию одного полюса автоматического выключателя. Для изготовления корпуса используется материал, не поддерживающий горение, с высокой температурой плавления и стойкостью к действию электрической дуги.

Устройство автоматического выключателя: конструкция модульного автоматического выключателя

Внутри корпуса размещены подвижный и неподвижный контакты выключателя. При повороте рычага управления через механизм взвода и расцепления они соединяются и пропускают ток нагрузки. Для подключения проводов служат клеммы. Ток через выключатель идет по цепи:

верхняя клемма — неподвижный контакт – подвижный контакт – гибкий поводок – катушка электромагнитного расцепителя – нагревательный элемент теплового расцепителя – нижняя клемма.

При возникновении короткого замыкания срабатывает катушка электромагнитного расцепителя и штоком выбивает защелку механизма расцепления. Контакты размыкаются под действием пружины. При отключении между ними возникает дуга, и в месте ее возникновения резко повышается давление. Автомат устроен так, что место возникновения дуги связано с окружающим пространством только через канал для отвода газов и дугогасительную камеру. Поэтому дугу между контактами вытягивает в камеру, где она дробится о металлические пластинки и гаснет.

Некоторые производители для лучшего гашения дуги устанавливают два контакта, соединенных последовательно.

При перегрузке ток, проходя по нагревательному элементу, заставляет изгибаться биметаллическую пластину. С выдержкой времени, зависящей от кратности тока перегрузки по отношению к номинальному току автомата, пластина вызывает срабатывание механизма свободного расцепления.

Трехполюсный выключатель получается из трех одинаковых корпусов, собранных вместе. Их рычаги управления объединяются, а между корпусами устанавливаются тяги, расцепляющие механизмы соседних фаз при срабатывании защиты.

Модульные автоматические выключатели выпускаются на номинальный ток от 0,5 до 125 А. При выборе их также учитывается характеристика электромагнитного расцепителя: С или D.

Оцените качество статьи:

шаблонов проектирования для микросервисов — шаблон автоматического выключателя | Нисал Пубуду | Nerd For Tech

Фото circuitbreakercity.com

В моей предыдущей статье: Шаблоны проектирования для микросервисов — шаблон агрегатора и шаблон прокси , я обсуждал шаблон агрегатора и шаблон прокси, как их использовать и почему шаблоны проектирования имеют значение в микросервисах. Кроме того, если вы новичок в микросервисах, я настоятельно рекомендую вам ознакомиться с моими предыдущими двумя статьями: Introduction to Microservices & Best Practices for Microservices Architecture .

Вы когда-нибудь задумывались, почему в вашем доме автоматические выключатели? Если ваш дом питается от электричества, в нем должны быть автоматические выключатели, поскольку они контролируют и защищают электрические цепи, питающие розетки в вашем доме. Когда электричество проходит через главную сеть, оно всегда проходит через автоматические выключатели. Следовательно, если основная сеть ведет себя ненормально или если дополнительная мощность пытается течь, то соответствующий автоматический выключатель отключится. В результате внутренняя электропроводка вашего дома будет защищена.Таким образом, это поведение автоматических выключателей очень похоже на то, как работает шаблон проектирования автоматического выключателя.

Шаблон «Автоматический выключатель» — это популярный шаблон проектирования, используемый в архитектуре микросервисов, который относится к категории «Шаблоны устойчивого проектирования». В архитектуре микросервисов служба обычно вызывает другие службы для получения данных, и существует вероятность того, что нижележащая служба может быть недоступна. Это может быть вызвано медленным сетевым подключением, тайм-аутом или временной недоступностью.Таким образом, повторные вызовы могут решить проблему. Однако, если есть серьезная проблема с конкретным микросервисом, он будет недоступен в течение более длительного времени. В таком случае запрос будет постоянно отправляться этой службе, поскольку клиент не знает о том, что конкретная служба не работает. В результате сетевые ресурсы будут исчерпаны из-за низкой производительности и плохого взаимодействия с пользователем. Кроме того, отказ одной службы может привести к Каскадным сбоям во всем приложении.

Таким образом, вы можете использовать шаблон проектирования автоматического выключателя для решения этой проблемы. С помощью этого шаблона клиент будет вызывать удаленную службу через прокси. Этот прокси будет в основном вести себя как автоматический выключатель. Таким образом, когда количество отказов превышает пороговое значение, автоматический выключатель срабатывает на определенный период времени. Тогда все попытки вызвать удаленную службу будут неудачными в течение этого периода ожидания. По истечении тайм-аута автоматический выключатель пропускает через него ограниченное количество тестовых запросов.Если эти запросы выполнены успешно, автоматический выключатель возвращается к нормальной работе. В противном случае, если произойдет сбой, время ожидания начнется снова.

Шаблон проектирования автоматического выключателя имеет три состояния:

  1. Закрыто
  2. Открыто
  3. Полуоткрыто

Закрытое состояние

В этом состоянии автоматический выключатель направляет запросы в микросервис и подсчитывает количество сбои в каждый период времени. Значит, работает без сбоев.Но если количество отказов за определенный период времени превышает пороговое значение, цепь отключится и перейдет в состояние «Открыто».

Представляет закрытое состояние (blogs.halodoc.io)

Открытое состояние

Когда автоматический выключатель переходит в состояние «Разомкнуто», запросы от микросервисов немедленно завершаются ошибкой, и будет возвращено исключение. Однако по истечении тайм-аута автоматический выключатель перейдет в состояние «Half-Open».

Представление открытого состояния (blogs.halodoc.io)

Полуоткрытое состояние

В этом состоянии прерыватель цепи позволяет только ограниченному количеству запросов от микросервиса пройти и активировать операцию.Если эти запросы будут успешными, автоматический выключатель вернется в состояние «Замкнут». Однако, если какой-либо запрос снова терпит неудачу, он возвращается в состояние «открыто».

Представление полуоткрытого состояния (blogs.halodoc.io)

Основы проектирования автоматических выключателей

Выбор подходящего автоматического выключателя для вашего приложения очень важен. Что следует учитывать и как принять решение при таком большом количестве вариантов?

Выключатели везде. Если технология, продукт или часть оборудования работают на электричестве, скорее всего, они содержат по крайней мере один автоматический выключатель для обеспечения безопасности пользователей и внутренних компонентов.Автоматический выключатель — это любое устройство, которое автоматически размыкает цепь для прекращения протекания тока при обнаружении заранее определенного тока перегрузки. Он делает это без ущерба для себя, так что его можно сбросить, как только ток вернется в норму. Ток перегрузки может возникать по многим причинам, но потенциально опасен для персонала и оборудования. Это верно для электрических приложений в морских условиях, транспортных средствах, военных программах, телекоммуникационном и информационном оборудовании, промышленной автоматизации, бытовой технике, HVAC и возобновляемых источниках энергии, и это лишь некоторые из них.

Типы автоматических выключателей

При таком большом разнообразии применений автоматических выключателей неудивительно, что существует большое разнообразие конструкций и возможностей, адаптированных к любым потребностям. Инженеры, выбирающие автоматические выключатели, должны учитывать утверждения агентства, требуемые их отраслью, необходимые номинальные токи и напряжения, тип электрического входа, который будет видеть выключатель, желаемую мощность прерывания, а также любые необходимые временные задержки или защиту от сильного броска тока. Эти потребности будут определять общую технологию использования автоматического выключателя, а также подробные сведения о его возможностях.Существует три основных категории автоматических выключателей: гидравлические, магнитные, тепловые, а также выключатели утечки и замыкания на землю.

Гидравлический-магнитный

Гидравлический магнитный выключатель состоит из катушки измерения тока, соединенной последовательно с набором контактов. Катушка окружает немагнитную трубку задержки. Трубка, в свою очередь, содержит подвижный железный сердечник, смещенный пружиной. Узел катушки образует электромагнит. Когда контакты замкнуты, ток течет через катушку и создает магнитное поле.Магнитное поле действует на сердечник внутри трубки задержки в соответствии с правилом правой руки, втягивая его в центр катушки. Повышенный ток усиливает магнитное поле и, следовательно, силу, с которой сердечник втягивается в катушку.

По мере того, как все больше сердечника входит в катушку, увеличивающийся объем магнитного металла усиливает магнитное поле, увеличивая электромагнитную силу. В случае перегрузки по току сердечник еще сильнее втягивается в сердечник и к полюсному наконечнику.Когда сердечник полностью помещен в катушку, якорь магнитно притягивается к полюсному наконечнику. Якорь перемещается, освобождая механизм отключения и размыкая контакты, чтобы разорвать цепь. «Гидравлическая» часть этой технологии гидромолота относится к жидкости в немагнитном цилиндре, который содержит магнитный сердечник. Вязкость этой жидкости определяет, будет ли прерыватель выдерживать короткую, среднюю или длительную задержку реакции на токи, превышающие точку срабатывания. Это часто используется, когда ток может колебаться, но не до такой степени, чтобы повредить оборудование, или, что более часто, на оборудовании, требующем высокого броска тока, например, в электродвигателе.Короткие замыкания создают мгновенное состояние перегрузки по току, мгновенное накопление магнитного поля и мгновенное отключение независимо от типа задержки.

Гидравлические магнитные выключатели обладают тем преимуществом, что они в значительной степени нечувствительны к изменениям температуры окружающей среды. Катушка измерения тока не имеет температурной чувствительности; вязкость гидравлической жидкости будет изменяться в зависимости от температуры, поэтому кривая задержки может незначительно изменяться при повышении или понижении температуры. Кроме того, этим выключателям не нужно нагреваться для достижения желаемой кривой задержки.Их также можно сбросить сразу после устранения перегрузки. Этот тип выключателя обычно используется в центрах обработки данных и телекоммуникационных приложениях, высоковольтных приложениях, таких как установки возобновляемых источников энергии и электромобили, а также в экстремальных температурных условиях.

Thermal

В тепловых выключателях используется биметаллическая полоса, электрически включенная последовательно с цепью. По мере увеличения тока полоса нагревается, но один металл деформируется больше в ответ на изменение температуры, чем другой.Эта неравномерная деформация приводит к изгибу всей полосы, разрыву цепи и срабатыванию выключателя. Эту простую конструкцию выключателя можно легко вернуть в исходное положение после отключения. Он также может работать как главный выключатель цепи. Однако его главный недостаток заключается в том, что на его работу влияют температуры окружающей среды. Когда окружающая среда теплая, прерыватель испытывает неприятные срабатывания при токах ниже желаемой уставки. Точно так же выключатель может не сработать при желаемом пороговом значении тока, если температура окружающей среды слишком низкая.Эти простые автоматические выключатели часто встречаются как часть узла автоматического выключателя, который также может включать магнитный выключатель для реакции на условия короткого замыкания и исполнительный механизм для ручного включения или отключения цепи.

Утечка оборудования и замыкание на землю

Автоматические выключатели утечки оборудования и замыкания на землю сочетают в себе функцию прерывателя цепи при замыкании на землю (GFCI) с регулируемой максимальной токовой защитой гидромагнитного выключателя.GFCI сравнивают ток, возвращающийся к источнику питания (нейтраль), с током, выходящим из источника (фазой). Поскольку полярность фазной обмотки и нейтральной обмотки противоположны, равный ток в каждой из них, указывающий на нормальную работу, будет производить положительные и отрицательные электродвижущие силы (ЭДС), которые точно компенсируются. Если какой-либо ток протекает на землю, то результирующая ЭДС, отличная от нуля, обнаруживается электроникой выключателя и приводит к срабатыванию отключения, которое прекращает прохождение тока.

Эта схема измерения тока чрезвычайно чувствительна, позволяя автоматическим выключателям переводить оборудование в безопасный режим разомкнутой цепи при замыкании на землю, которое обычно не приводит к срабатыванию стандартного выключателя.Электроника также включает светодиодный индикатор при отключении, чтобы показать пользователям, что отключение произошло из-за утечки на землю, а не из-за перегрузки по току. Возможность быстро диагностировать причину поездки может предотвратить серьезное повреждение оборудования и снизить риск возгорания. Эти выключатели обычно используются в морских приложениях для защиты от замыканий на землю в ответвлении переменного тока. Их также можно использовать с переносными генераторами и силовыми цепями переменного тока.

Расширенные применения автоматических выключателей

Каждая технология автоматического выключателя занимает определенную нишу, когда речь идет о защите цепей и оборудования.Сегодня автоматические выключатели необходимы как никогда, поскольку устройства становятся все более зависимыми от интеллектуальной электроники и подключаются к Интернету вещей. Растущие и появляющиеся приложения полагаются на автоматические выключатели, особенно в категории гидромагнитных, для защиты чувствительной электроники и обеспечения безопасного перетока энергии в их приложения. Центры обработки данных, солнечные энергетические установки, суровые условия окружающей среды и новейшие технологии — это лишь некоторые из областей, в которых интеллектуальные автоматические выключатели имеют значение.

Блоки распределения питания центра обработки данных

В телекоммуникационных центрах и центрах обработки данных необходимо разместить большое количество оборудования на небольшом пространстве, включая блоки распределения питания (PDU), которые передают питание на серверы. PDU, в свою очередь, нуждаются в автоматических выключателях для защиты чувствительной электроники от коротких замыканий и перегрузок по току. В таких замкнутых пространствах существует реальная опасность возгорания и перегрева. Инженеры, создающие центры обработки данных, ищут компактные, низкопрофильные автоматические выключатели с одним или двумя полюсами, которые обычно работают при токе от 1 до 30 А.Из-за количества энергии, используемой в этих центрах, автоматические выключатели для PDU должны иметь возможность отключать до 10 000 ампер в случае короткого замыкания.

Дата-центры также должны соответствовать отраслевым требованиям, таким как UL 489 в Северной Америке и IEC EN60947-2 в Европе. Например, UL 489 требует клеммных перегородок и минимального расстояния между компонентами. В некоторых центрах обработки данных инженеры могут сэкономить место с помощью автоматического выключателя, который также служит трансформатором тока, который может контролировать ток с точностью 99% и удаленно сообщать о мощности, потребляемой каждым устройством, подключенным к PDU.Такие трансформаторы также увеличивают эффективность распределения энергии и облегчают регулировку нагрузки.

Установки солнечной энергии

Установки солнечной энергии собирают электричество, создаваемое множеством фотоэлектрических элементов, и направляют его в центральную точку. Блоки сумматора, которые собирают потоки с разных панелей, обнаруживают высокие постоянные напряжения и токи. Схема в этих коробках, а также в выключателях аварийного отключения, нуждается в автоматических выключателях для защиты от условий перегрузки по току, которые могут создать риск пожара, который может повредить дорогостоящее оборудование и быстро распространиться в безлюдных установках.Для этих массивов инженеры ищут гидравлические магнитные выключатели, которые работают с небольшими колебаниями как при высоких, так и при низких температурах, наблюдаемых в установке из-за воздействия элементов. Некоторые конструкции без проблем работают при температуре от -40 ° C до 85 ° C. Компактные выключатели помогают уменьшить размеры корпусов электронных устройств. Выключатели также должны выдерживать токи от 1 до 125 А и напряжение 600 В постоянного тока или выше.

На этих высоких рабочих уровнях дуга, возникающая при прерывании тока, может выделять значительное количество тепла, если ее не контролировать должным образом.В некоторых конструкциях используется конфигурация клемм, которая увеличивает магнитный поток. Возникающее в результате сильное магнитное поле вызывает дугу в дугогасительную камеру выключателя. Дугоделительные пластины со встроенными герметичными стенками быстро отводят тепло от дуги, предотвращая перегрев и способствуя полному гашению дуги. Автоматические выключатели в этих средах должны соответствовать отраслевым стандартам, таким как UL489, UL489B и TUV EN60947-2.

Суровые условия окружающей среды

Оборудование, которое должно работать в морской среде, на открытом воздухе или вне дорог, нуждается в электронике, способной работать в суровых условиях.Многие военные приложения также требуют оборудования, которое может выдерживать суровые условия окружающей среды, поэтому детали будут готовы ко всему. Независимо от того, что существует в суровых условиях окружающей среды — брызги воды, соленая вода, пыль или влажность — этим приложениям требуется электроника, защищенная от проникновения. Инженеры, выбирающие автоматический выключатель для таких применений, часто ищут блоки, у которых есть уплотнения как на панели, так и на тумблере. Такие блоки достаточно герметичны, чтобы получить степень защиты IP68.Цифра 6 указывает на то, что деталь полностью герметизирована от проникновения твердых частиц, а цифра 8 указывает на то, что ее можно погружать на глубину до 1,5 м на срок до 30 минут без повреждений. Для военных приложений параллельная спецификация — MIL-PRF-39019F.

Автоматические выключатели, отвечающие требованиям военного применения, в которых используются стандартные детали (COTS), также соответствуют стандартам MIL-PRF-55629 и MIL STD 202, которые также проверяют устойчивость к вибрации и ударам. Это соответствие гарантирует, что они могут выдержать 0.060-дюймовые колебания от 10 до 55 Гц и вибрации 10 g, от 55 до 500 Гц, а также удары 100 g, 6 мс, оба при номинальном токе. Суровые условия также включают широкий диапазон температур от -40 ° C до 85 ° C и термические удары, такие как внезапное повышение с -55 ° C до + 25 ° C или снижение с + 85 ° C до + 25 ° C. Гидромагнитные выключатели превосходны в этой области благодаря своей нечувствительности к перепадам температуры. Из-за большого разнообразия применений, которые должны работать в суровых условиях, производители автоматических выключателей делают прочные, герметичные блоки с числом полюсов до трех и рассчитаны на работу в диапазоне от 0 до 0.2 и 30 А с различными вариантами напряжения.

Emerging Industries

Мир электроники развивается быстрее, чем когда-либо. Когда-то футуристические продукты, такие как газо-электрические гибридные автомобили, теперь стали обычным явлением, а чисто электрические транспортные средства и компоненты интеллектуальных зданий становятся повсеместными. Хотя эти приложения разнообразны, у них есть некоторые общие черты. Инженеры в области электромобилей и интеллектуального строительства ищут продукты, которые были бы компактными, легкими и не требующими особого обслуживания.Возможность передавать текущие данные об использовании и другую обратную связь также полезна в этих приложениях. Некоторые автоматические выключатели удовлетворяют этим требованиям, обеспечивая монтаж на DIN-рейку с соединителями клеммной шины и дополнительными вспомогательными контактами. Эти вспомогательные контакты могут питать световые индикаторы, чтобы дистанционно сигнализировать о состоянии выключателя. Эти устройства поставляются с протирочными контактами для увеличения срока службы. Они также соответствуют стандартам UL 489 и UL 1077, а также соответствующим кодам cUL, TUV, CSA и CCC.Такие выключатели могут быть от одного до четырех полюсов и с рабочим током от 0,1 до 63 ампер. Они могут быть указаны для постоянного напряжения 80 или 125 или переменного напряжения до 480 В.

Для приложений с более высоким током, таких как зарядка электромобилей, инженеры ищут выключатели, которые могут быть рассчитаны на более высокие напряжения до 600 В переменного тока и токи в диапазоне от 0,1 до 100 А.

Выбор правильного автоматического выключателя

Набор доступных автоматических выключателей почти так же разнообразен, как и области применения, в которых они используются.Некоторые из них нечувствительны к температуре, в то время как другие полагаются на изменение температуры для определения условий перегрузки по току. Некоторые безопасно справляются с сильными токами, в то время как другие обнаруживают крошечные изменения в слаботочных приложениях. Некоторые из них предназначены для работы в экстремальных условиях, а другие оптимизированы, чтобы быть максимально компактными.

При выборе автоматического выключателя для конкретного применения инженер должен учитывать множество факторов, помимо номинальной силы тока и напряжения. Они включают время реакции, время сброса и возможность проектирования с задержкой; способность выдерживать удары и исключать попадание частиц и воды; температурные возможности; и форм-фактор.Таким образом, хотя автоматический выключатель может играть вспомогательную роль в конструкции инженера, выбор правильного — непростая задача.

Компании, производящие автоматические выключатели, имеют инженеров и экспертов по применению, которые могут помочь инженерам выбрать лучший автоматический выключатель для работы.

https://www.ept.ca/wp-content/uploads/2018/02/Basics-of-Design_CB-WP.pdf

Плюсы и минусы архитектурного шаблона автоматического выключателя

Общие сведения архитектурные шаблоны необходимы для масштабного проектирования архитектуры программного обеспечения.Их использование экономит не только время, но и обеспечивает надежную реализацию вашего дизайна. Нет необходимости изобретать велосипед, когда доступен архитектурный шаблон, применимый к разрабатываемой вами архитектуре.

Ниже приводится краткий обзор архитектурного шаблона автоматического выключателя.

Общие сведения о схеме выключателя

Шаблон «Автоматический выключатель» — это шаблон, в котором между вызывающим абонентом и целью размещается промежуточная услуга.Целью посреднической услуги является соблюдение условий в цели. В случае возникновения опасности процесс автоматического выключателя перенаправляет трафик на другую службу, имеющую логику для смягчения опасного состояния.

Рисунок 1. Шаблон архитектуры автоматического выключателя.

Аналогично, схема аналогична физическому выключателю для электрических линий. Когда электрическая линия перегружается и возникает риск перегрева и возникновения пожара, автоматический выключатель срабатывает и останавливает прохождение электричества через провод цепи.

Плюсы
  • Использование автоматического выключателя для отказоустойчивого реагирования на возникновение опасного состояния — отличный способ предотвратить несчастные случаи до того, как они произойдут.
  • Обеспечивает хороший способ сделать системы отказоустойчивыми на высоком уровне активности.
Минусы
  • Тестирование может быть сложнее, чем кажется. Требуется нечто большее, чем просто отключение автоматического выключателя доступа к определенной услуге. Должны быть в силе различные реакции на сбой, и эти реакции нужно тестировать.
  • Схемы сложно сделать разовыми. Им требуется технология управления инфраструктурой, такая как сервисная сеть, которая может управлять включением и выключением.

Собираем все вместе

С точки зрения устранения сбоев на общем уровне приложения, полагаться на каждый процесс в системе для устранения сбоев — это трудоемкое мероприятие. Вносить обновления на уровне процесса еще труднее. Использование шаблона «Автоматический выключатель» в сочетании с технологией управления системой, такой как сервисная сетка, позволяет разработчикам программного обеспечения применять глобальный подход к созданию отказоустойчивых систем.

Что такое шаблон проектирования автоматического выключателя?

Автоматический выключатель — это шаблон проектирования программного обеспечения, используемый при разработке программного обеспечения, особенно при разработке программного обеспечения на основе микросервисов. Автоматический выключатель работает так же, как и электрический выключатель. Когда несколько служб связываются друг с другом для обслуживания определенного количества запросов, существует много возможностей того, что службы недоступны и не отвечают на запросы. Таким образом, когда служба A занята, пытаясь связаться с другой «недоступной» службой B, служба A также может стать «недоступной».Точно так же вся служба, которая пытается сообщить о «недоступной» службе, станет недоступной в каскаде. В этой статье давайте обсудим, что такое шаблон проектирования выключателя и как он решит указанную выше проблему.

Описание проблемы Объяснение

Все мы знаем, что шаблон проектирования микросервисов и сервис-ориентированная архитектура имеют больше преимуществ по сравнению с шаблоном монолитного проектирования. Например, высокая доступность, простота развертывания, хорошая отказоустойчивость. Но в то же время этот микросервис и шаблон проектирования, ориентированный на службы, имеют самый большой недостаток, заключающийся в том, что он попадет в цикл каскадных отказов, поскольку служба может находиться в том же или другом месте или даже в другой сети.Итак, для обработки этого каскадного сбоя из-за недоступности службы нам нужен шаблон проектирования. Итак, в этой статье мы увидим, что такое шаблон проектирования автоматического выключателя

.

Предположим, что программное обеспечение, ориентированное на сервис, и следующее сценарий

  • У нас есть четыре разных сервиса, а именно Сервис A, B, C и D.
  • Из-за запроса клиента сервис A соединится с сервисом B и B с C и C с D.
  • Но сервис D не удалось из-за некоторая причина.
  • Таким образом, соединения, выполненные со службой D другими службами, будут ждать, а неотвечающая служба D останется в том же состоянии.
  • Таким образом, служба C будет постоянно пытаться установить соединение со службой D. Таким образом, служба B и служба A.
  • Это приведет к отказу каскадирования и всего приложения, или часть службы станет недоступной
Отказ каскада между Услуги

Решение для отказа каскада

Предположим тот же сценарий, упомянутый выше.Кроме того, мы собираемся представить прокси, например систему под названием «Автоматический выключатель». Этот автоматический выключатель действует так же, как и автоматический выключатель. Это означает, что когда количество последовательных сбоев достигает определенного порогового уровня, поток подключения служб немедленно прерывается. По истечении заданного времени автоматический выключатель позволит ограниченному количеству служб снова обмениваться данными. Если ограниченное количество запросов выполнено успешно, прерыватель цепи будет работать нормально и разрешит соединение.

Итак, продолжаем решение описанного выше сценария.

  • Все соединения между службами будут проходить через прерыватель цепи.
  • При отказе услуги D и достижении максимального количества отказов Автоматический выключатель для услуги C сработает автоматический выключатель, и соединение немедленно прекратится.
  • Затем открытое соединение начнет медленно обмениваться данными с ограниченным допустимым числом соединений, чтобы проверить стабильность недоступной службы.
  • Если тестовые соединения выполнены успешно, связь между Сервисами возобновится в обычном режиме.
  • Если соединения не работают, прерыватель цепи создаст событие Monitor & Alert или, если у нас есть какая-либо реализация самовосстановления, будет запущено.
Маршрутизация автоматического выключателя

Эталонная архитектура автоматического выключателя.

Давайте обсудим простой рабочий процесс или архитектуру шаблона проектирования автоматического выключателя. Автоматический выключатель должен иметь три состояния.

  • Автоматический выключатель — Замкнутый — Разрешить подключение через
  • Автоматический выключатель — Разомкнут — Разрыв соединения
  • Автоматический выключатель — Ограниченное замыкание — Разрешить ограниченное количество подключений к тесту
Архитектура автоматического выключателя

Когда возникает запрос на подключение, он пересекает цепь. Сначала выключатель.

  • Если соединение установлено успешно, выключатель останется замкнутым и разрешит связь.
  • Когда соединение не удается и количество попыток не превысило лимит, прерыватель цепи останется замкнутым и разрешит связь.
  • Если соединение не удается и количество попыток превышает лимит, прерыватель цепи отключает и отключает . Итак, все запросы на подключение будут остановлены.
  • После размыкания автоматического выключателя он попытается включить Limited retry для подключения.Это означает, что он начнет разрешать определенное ограниченное количество повторных попыток для проверки состояния соединения.
  • Прерыватель цепи замкнет и обеспечит дальнейшую связь, когда повторных попыток подключения получают успешных .
  • Если по-прежнему соединение сбой , то автоматический выключатель перейдет в разомкнутое состояние , и запустят систему мониторинга и оповещения, или запустит самовосстановление или превентивный механизм .

Пример реализации автоматического выключателя

Давайте посмотрим на пример автоматического выключателя на Python. В python доступен замечательный модуль для реализации Circuit Breaker под названием «pybreaker». Итак, здесь, в этом примере, мы обсудим, как автоматический выключатель полезен при подключении к DB.

В качестве первого шага мы должны создать экземпляр автоматического выключателя.

  импортный пиропатрон
db_breaker = pybreaker.CircuitBreaker (fail_max = 5, reset_timeout = 60)  

Итак, в этом случае мы определили максимальное количество сбой 5 раз и таймаут сброса 60 секунд.

Чтобы познакомить этот автоматический выключатель с реальной логикой, мы собираемся использовать декоратор Python.

  @db_breaker
def example_db_operation (var):
    # Здесь твоя логика
    проходить

example_db_obj = example_db_operation (pass_var)  

Аналогично, если мы не собираемся использовать декоратор python, тогда

  def example_db_operation (var):
    # Здесь твоя логика
    проходить

example_db_obj = db_breaker.call (example_db_operation, pass_var)  

Итак, если метод example_db_operation постоянно дает сбой для 5 раз, затем автоматический выключатель автоматически отключится и остановит все связь с «example_db_operation».

В Python есть еще один модуль, реализующий схему выключатель «автоматический выключатель».

Заключение

Автоматический выключатель — это образец проектирования. Таким образом, это не означает, что мы должны использовать один и только предложенный способ его реализации. Автоматический выключатель может быть реализован на любой платформе и на любом языке. Особенно, когда две службы, экземпляр или физическая сеть взаимодействуют друг с другом. Это очень полезно, особенно когда у вас есть несколько сервисов, полагающихся друг на друга как микросервисы.Речь идет о вашем творческом подходе к использованию шаблона проектирования автоматического выключателя при разработке программного обеспечения.

В этой статье мы обсудили, что такое конструкция автоматического выключателя. Паттерн и пример его реализации. В следующих статьях мы будем обсудить больше о Circuit Breaker и других схемах реализации микросервисов. Оставаться настроился и подписывайтесь на DigitalVarys, чтобы получать больше статей и учебные материалы по DevOps, Agile, DevSecOps и разработке приложений.

Опытный практик DevSecOps, технический блоггер, опыт в разработке решений в публичном и частном облаке.Участник сообщества Opensource.

Знакомство с шаблоном прерывателя цепи

Предположим, вы запускаете веб-службу, которая требует ввода и доставляет его другой серверной службе. Если бэкэнд-сервис какое-то время недоступен, то какую отказоустойчивую систему вам следует внедрить? Именно здесь на помощь приходит шаблон проектирования автоматического выключателя.

Давайте представим ситуацию, когда запрос поступает в приложение промежуточного слоя, и вам нужно вызвать другую удаленную внутреннюю службу.Если все идет нормально и гладко, приложение может перенаправить запрос в серверную службу и отправить ответ обратно клиенту. Но если серверная служба не работает, запрос не может быть выполнен. Следующие несколько запросов от клиента также пытаются вызвать серверную службу и терпят неудачу. Здесь мы можем использовать модель автоматического выключателя для управления внутренними ошибками. В соответствии с шаблоном прерывателя цепи промежуточное ПО может находиться в следующих возможных состояниях.

Рисунок 1: Диаграмма состояний выключателя


  • Закрытое состояние: Как и в электронных схемах, закрытое состояние является рабочим состоянием.Запрос потока по указанному маршруту работает и не приводит к сбоям системы. Этот статус означает, что приложение запущено и работает. Здесь клиентское приложение было отправлено обратно в серверную часть, а ответ был отправлен обратно клиенту.
  • Открытое состояние: Клиентский запрос поступает в промежуточное приложение, но внутренний сервер недоступен. Схема находится в разомкнутом состоянии, как и в электронных схемах. Как только приложение переходит в это состояние, никакие предстоящие запросы не будут отправляться на внутренний сервер в течение указанного времени ожидания.Вместо попытки вызвать серверную службу приложение отвечает клиенту сообщением об ошибке.
  • Half-Open: Состояние после того, как приложение находится в открытом состоянии в течение заданного времени ожидания. В этом состоянии приложение снова пытается отправить запрос обратно в серверную часть и проверить, доступна ли внутренняя служба. Если он доступен, запрос перейдет в закрытое состояние. Если бэкэнд по-прежнему недоступен, он вернется в открытое состояние.

Почему схема выключателя?

Предположим, у вас есть серверное приложение, которое выполняет запрос к базе данных и отправляет результат обратно клиенту. Представьте, что клиенты отправляют в вашу систему 10 000 TPS (транзакций в секунду). Внутренний сервер выходит из строя и ожидает восстановления, но клиент все еще пытается отправить огромный объем трафика на внутренний сервер, который все еще пытается восстановить. В такой ситуации система должна быть спроектирована таким образом, чтобы она ждала некоторое время, пока услуга станет доступной.Как только серверная служба станет доступной, запросы можно будет отправлять снова.

Этот шаблон особенно полезен в таких ситуациях, как миграция базы данных и обновление программного обеспечения.

Автоматические выключатели в микросервисах

Контейнеры / виртуальные машины — это динамические объекты в микросервисной архитектуре. Контейнер может исчезнуть, а тем временем может быть запущен другой контейнер. Вся концепция микросервисов заключается в том, что возможен отказ компонента, и сама архитектура микросервисов обрабатывает все эти отказы.Ожидание ошибок сделает вашу программную архитектуру более устойчивой.

Вот несколько практических сложных сценариев использования автоматических выключателей NGINX для балансировки нагрузки. В эталонной архитектуре микросервисов NGINX есть служба под названием Resizer, которая может изменять размер, вращать и сжимать изображение, когда оно загружается в систему. Эта операция изменения размера — это задание, интенсивно использующее ЦП и память, которое может вызвать ошибки нехватки памяти. Здесь мы можем разместить прерыватель цепи между сервисом Resizer и сервисом Image Uploader.

Рисунок 2: Автоматический выключатель в NGINX

Здесь служба Uploader проверяет состояние работоспособности службы Resizer и проверяет, достаточно ли памяти Resizer для выполнения операций. Если NGINX обнаружит, что служба неисправна, загрузчик распределяет нагрузки. Как только сбойная служба Resizer становится работоспособной, NGINX медленно возвращается к перезапущенной службе Resizer.

Реализация схемы выключателя

Вот практическое применение автоматического выключателя WSO2 Integrator Patten.WSO2 Integrator — это платформа промежуточного программного обеспечения с открытым исходным кодом, используемая для подключения различных веб-сервисов. Интегратор находится между двумя конечными точками. Одна конечная точка (клиент) отправляет запрос другой конечной точке (бэкэнд), и интегратор выполняет необходимое преобразование через последовательность посредников перед отправкой его в бэкэнд-оконечную точку. Этот сценарий может быть реализован со следующими конфигурациями на WSO2 Integrator.

Здесь мы идентифицируем API ServiceAPI, который перенаправляет входящее приложение в конечную точку серверной части.Входящие запросы обрабатываются посредником . Внутри этого посредника выполните перенаправление на конечную точку с именем «TimeoutEP». Ответ на эту конечную точку будет направлен посреднику . Здесь ответ серверной части отправляется обратно клиенту. Здесь раздел используется для записи информации об ошибке.

Определение конечной точки будет следующим.

В разделе конечных точек мы можем определить параметры тайм-аута для шаблона прерывателя цепи.URI адреса — это внутренний URI, на который перенаправляется запрос.

  • initialDuration : это свойство используется для определения того, как долго (в миллисекундах) ждать до повторной попытки внутренней службы.
  • retriesBeforeSuspension : количество попыток перед переходом в состояние ожидания (состояние разомкнутой цепи).
  • retryDelay : задержка между двумя ошибочными вызовами.

Заключение

Шаблон проектирования «Автоматический выключатель» — это базовый шаблон, используемый как в монолитных, так и в микросервисных развертываниях.Это помогает системе предотвратить отправку ненужных нагрузок отказавшей серверной службе. Он обеспечивает некоторую задержку серверной службе для восстановления после ошибок. Он играет основную роль в архитектуре микросервисов, поскольку контейнеры динамичны и могут умереть в любой момент. Платформа промежуточного программного обеспечения, которая используется для управления трафиком, должна быть подготовлена ​​к управлению приложением при выходе из строя внутреннего сервера. Короче говоря, шаблоны автоматического выключателя предоставляют элегантный способ обработки ошибок.

Основные этапы проектирования автоматических выключателей типа

Основные этапы проектирования автоматических выключателей типов:

Хорошо известно, что автоматический выключатель в системе электроснабжения должен выполнять следующие четыре основные операции.

  • Когда контакты замкнуты и номинальный ток проходит, на контактах должно быть наименьшее падение напряжения.
  • Когда контакты разомкнуты, он должен вести себя почти как изолятор.
  • Когда в замкнутом состоянии требуется разомкнуть его контакты, это должно происходить в кратчайшие сроки и без каких-либо опасных нарушений, таких как перенапряжения в системе.
  • В разомкнутом состоянии он должен иметь возможность замкнуть свои контакты, даже если в линии уже есть неисправность.

Эти четыре основные операции, очевидно, требуют выполнения многих противоречащих друг другу требований. Таким образом, проблема проектирования типов автоматических выключателей с самого начала сталкивается со значительными трудностями. Что еще более усложняет ситуацию, явление электрической дуги не может быть однозначно объяснено имеющимися научными данными. Существует несколько теорий о зажигании дуги и, следовательно, множество предлагаемых методов гашения дуги. Материал, приведенный в этой главе, поэтому дает общее представление о том, как эти различные противоречивые требования принимаются во внимание и как должны быть спроектированы различные части.

Основные шаги, рекомендуемые для проектирования автоматического выключателя:

При проектировании автоматического выключателя следует учитывать следующие основные моменты:

  1. Доработка основных данных и спецификаций.
  2. Выбор типов автоматических выключателей.
  3. Эскизный проект системы гашения дуги.
  4. Расчет изоляционной системы выключателя.
  5. Конструкция независимых элементов выключателя.

В последнем пункте, перечисленном выше, необходимо принять во внимание следующие условия.

  • Расчет электродинамических сил в токопроводе
  • Расчет размеров токоведущих частей с учетом повышения температуры не только при непрерывном протекании номинального тока, но и при протекании сквозного тока короткого замыкания в течение определенного заданного периода.
  • Конструкция контактов должна быть такой, чтобы они не перегревались при нормальной работе, а также не сваривались при замыкании в неисправной системе.
  • Для типов автоматических выключателей с воздушным ударом полный расчет пневматических сил.
  • Конструкция механической системы, которая размыкает и замыкает контакты и т. Д.

Основные данные и спецификации:

Что касается основных данных для начала проектирования, должна быть доступна следующая информация:

  • Номинальное напряжение.
  • Номинальный ток.
  • Ток повреждения, который может быть отключен.
  • Разрывная способность.
  • Время работы.
  • Термическая стабильность, другими словами допустимое повышение температуры.
  • Допустимый сквозной ток короткого замыкания.
  • Максимальный ток включения.
  • Время закрытия.
  • Рабочий цикл.
  • Тип места установки.

Выбор типа автоматического выключателя:

Выбор типа автоматического выключателя для данной энергосистемы с известными параметрами, такими как рабочее напряжение и линейные постоянные, является сложной задачей.Если точные требования к автоматическому выключателю не указаны четко, выбор не может быть однозначным. Например, в системе, в которой автоматическое повторное включение не установлено, выбор, естественно, будет очень широким, поскольку в этом случае, возможно, могут быть использованы все три обычных типа автоматических выключателей.

Помимо соображений начальной стоимости, мы принимаем во внимание наличие должным образом обученного персонала для работы с выключателями и бесплатную поставку высококачественного изоляционного масла на различные подстанции, когда это необходимо.Как упоминалось ранее, воздушные автоматические выключатели имеют очень высокую отключающую способность и могут быть спроектированы так, чтобы иметь чрезвычайно малое время срабатывания. Таким образом, на важных приемных станциях и генерирующих установках большой объединенной энергосистемы, работающих при напряжении 220 кВ и выше, выбор воздушных выключателей становится практически неизбежным. Однако на небольших подстанциях, работающих на 110 кВ и ниже, где работа выключателя не очень высока, масляные выключатели имеют такие же возможности, как и воздушные выключатели.

Еще один момент, который следует учитывать, — это расположение автоматического выключателя. Например, в некоторых типах автоматических выключателей, используемых в соединении с высоковольтными фидерными линиями, может потребоваться полностью закрытое распределительное устройство.

В других случаях для выключателей, используемых вместе с электрическими печами, количество операций включения и выключения может быть намного больше, чем в случае автоматического выключателя, используемого на подстанции. Таким образом, перед окончательным определением типа необходимо попытаться обеспечить надлежащую координацию между характеристиками известных типов автоматических выключателей и требованиями работы в энергосистеме.

Схема выключателя

в Эликсире · Аллан МакГрегор

Автоматический выключатель используется для обнаружения отказов и инкапсуляции логики предотвращения постоянного повторения отказа во время обслуживания, временного отказа внешней системы или непредвиденных проблем в системе.

В эпоху микросервисов у нас более чем вероятно будут сервисы, которые вызывают и зависят от внешних сервисов, находящихся вне нашего контроля.

Удаленные службы могут зависать, отказываться или перестать отвечать.Как мы можем предотвратить каскадное распространение этих отказов в системе и использование критически важных ресурсов?

Введите шаблон Автоматический выключатель . Этот паттерн был популяризирован в книге Майкла Найгарда «Освободи его» и таких мыслителей, как Мартин Фаулер.

Идея, лежащая в основе этого паттерна, очень проста: отказов неизбежны, и попытки предотвратить их полностью нереалистичны .

Способ справиться с этими сбоями — заключить эти операции в какой-то прокси.Этот прокси-сервер отвечает за мониторинг недавних сбоев и использование этой информации для принятия решения о том, разрешить ли выполнение операции или вместо этого вернуть ранний сбой.

Этот прокси-сервер обычно реализуется как конечный автомат, который имитирует функциональность физического выключателя , у которого есть 3 состояния:

  • Замкнут: В этом состоянии автоматический выключатель пропускает все запросы, отслеживая количество недавних отказов, и если количество отказов превышает определенный порог в течение определенного периода времени, он переключится на Открыто штат.
  • Открыто: В этом состоянии никакие запросы не отправляются во внешнюю службу. Вместо этого мы либо не можем сразу вернуть расширение, либо возвращаемся к вторичной системе, такой как кеш.
  • Half-Open: В этом состоянии ограниченному количеству запросов от приложения разрешено проходить и вызывать нашу внешнюю службу. В зависимости от результата этих запросов автоматический выключатель либо перейдет в замкнутое состояние, либо вернется в разомкнутое состояние, сбрасывая счетчик перед повторной попыткой размыкания.

Модель «Автоматический выключатель» предлагает несколько ключевых преимуществ, на которые стоит обратить внимание:

  • Состояние Half-Open дает внешней системе время для восстановления без переполнения.
  • Реализация состояния Open дает варианты того, как мы хотим обрабатывать сбой, будь то сбой сразу или возврат к уровню кэширования или вторичной системе.
  • Этот шаблон также может быть использован для поддержания времени отклика за счет быстрого отклонения вызовов , которые, вероятно, завершатся ошибкой или тайм-аутом.

Пример

В нашем примере представим, что у нас есть следующий сценарий:

У нас есть агрегатор досок объявлений, который будет получать объявления о вакансиях из Github и других источников. Однако, поскольку мы используем несколько разных API-интерфейсов, мы рискуем достичь предела запросов или что API-интерфейс не работает.

Давайте начнем с создания примера коннектора API для Github Jobs , который извлекает последние 50 опубликованных вакансий:

  defmodule CircuitBreaker.Api.GithubJobs делать
    ...
    @spec get_positions :: none
    def get_positions делать
        case HTTPoison.get (url ()) делать
        {: ок, ответ} -> {: ок, parse_fields (response.body)}
        {: ошибка,% HTTPoison.Error {id: _, причина: причина}} -> {: ошибка, причина}
        конец
    конец
    ...
конец  

файл : lib / circuit_breaker / api / github_jobs.ex

Все, что делает этот коннектор, — это запрос к jobs.github.com , извлекающий JSON, анализируя его и возвращая список заданий.Если мы хотим проверить это, мы можем вручную вызвать get_positions в нашей консоли:

  iex (1)> CircuitBreaker.Api.GithubJobs.get_positions
{:Ok,
 [«Разработчик программного обеспечения», «Backend Engineer (w / m / d)»,
  "Senior Frontend Engineer (f / m / d)", ...]}  

Автоматический выключатель

Теперь, когда у нас есть возможность звонить, чтобы получать объявления о вакансиях, нам нужно построить наш автоматический выключатель, чтобы обернуть его вокруг адаптера API. Давайте посмотрим на каркас нашего переключателя.

  defmodule CircuitBreaker.Api.Switch do
  используйте GenStateMachine, callback_mode:: state_functions

  @ имя: circuit_breaker_switch
  @error_count_limit 8
  @time_to_half_open_delay 8000

  def start_link делать
    GenStateMachine.start_link (__ MODULE__, {: closed,% {error_count: 0}}, name: @name)
  конец

  def get_positions делать
    GenStateMachine.call (@ имя,: get_positions)
  конец
  ...
конец  

файл : lib / circuit_breaker / api / switch.ex

Для реализации нашего автоматического выключателя мы могли бы использовать поведение gen_statem напрямую или, в этом случае, использовать пакет GenStateMachine , который дает нам отслеживание и отчеты об ошибках и будет работать с деревом контроля.

Первые две добавленные функции:

  • start_link : запустит автоматический выключатель с начальным состоянием и определенным именем.
  • get_positions : это наш общедоступный клиентский API, который является оболочкой для только что созданного адаптера Github Jobs .

Здесь важно отметить первую строку:

  использовать GenStateMachine, callback_mode:: state_functions  

В этом режиме обратного вызова каждый раз, когда вы выполняете вызов call / 3 или cast / 2 , сообщение будет обрабатываться функцией state_name / 3 , имя которой совпадает с именем текущего состояния.В этом случае нашими функциями state_name будут open , closed , half_open .

Давайте продолжим и начнем с добавления нашего кода закрытого состояния:

  def closed ({: call, from},: get_positions, data) делать
    case CircuitBreaker.Api.GithubJobs.get_positions () делать
      {: ок, позиции} ->
        {: keep_state,% {error_count: 0}, {: reply, from, {: ok, position}}}
      {: ошибка, причина} ->
        handle_error (причина, от,% {data | error_count: data.error_count + 1})
    конец
  конец  

файл : lib / circuit_breaker / api / switch.ex

Все, что мы делаем, это вызываем API-адаптер get_positions и, в зависимости от результатов, либо возвращаем список позиций, либо обрабатываем ошибку.

Давайте прыгнем в терминал и попытаемся получить список позиций через наш автоматический выключатель:

  iex (1)> CircuitBreaker.Api.Switch.start_link
{: хорошо, #PID <0.231,0>}
iex (2)> CircuitBreaker.Api.Switch.get_positions
{:Ok,
 [«Разработчик программного обеспечения», «Backend Engineer (w / m / d)»,
  "Senior Frontend Engineer (f / m / d)", ...]}  

Давайте добавим функцию для двух других состояний и рассмотрим, как работает изменение состояния схемы.

  def half_open ({: call, from},: get_positions, data) do
    case CircuitBreaker.Api.GithubJobs.get_positions () делать
      {: ок, позиции} ->
        {: next_state,: closed,% {count_error: 0}, {: reply, from, {: ok, позиции}}}
      {: ошибка, причина} ->
        open_circuit (от, данные, причина, @time_to_half_open_delay)
    конец
  конец

  def open ({: call, from},: get_positions, data) делать
    {: keep_state, data, {: reply, from, {: error,: circuit_open}}}
  конец

  def open (: info,: to_half_open, data) делать
    {: next_state,: half_open, data}
  конец  

И давайте добавим пару частных служебных функций:

  defp handle_error (причина, от, данные =% {error_count: error_count}), когда error_count> @error_count_limit do
      open_circuit (от, данные, причина, @time_to_half_open_delay)
  конец

  defp handle_error (причина, откуда, данные) делать
    {: keep_state, data, {: reply, from, {: error, cause}}}
  конец

  defp open_circuit (от, данные, причина, задержка) делать
    Процесс.send_after (@ имя,: to_half_open, задержка)
    {: next_state,: open, data, {: reply, from, {: error, cause}}}
  конец  

Большая часть волшебства происходит в функции open_circuit , где мы делаем две вещи:

  • Сначала мы планируем сообщение, чтобы установить состояние выключателя на half_open после указанной задержки.
  • Во-вторых, мы возвращаем новое состояние, устанавливая автоматический выключатель полностью разомкнутым .

Через 8000 миллисекунд выключатель, теперь находящийся в разомкнутом состоянии, получит наше запланированное сообщение и изменит состояние на half_open .

Наконец, во время состояния half_open мы попытаемся выполнить вызовы конечной точки API, и в случае сбоя мы автоматически переключимся обратно на полностью open и попробуем снова.

Выводы

Автоматические выключатели — ценный образец в нашем арсенале, поскольку они могут помочь повысить стабильность системы и обеспечить более надежный способ обработки ошибок с помощью удаленных сервисов.

Этот пример лишь поверхностно коснулся того, что можно делать с автоматическими выключателями.Есть много возможностей для дальнейшего расширения этого шаблона, например:

  • Улучшите логику отключения выключателя, также изучив тип ошибок и частоту.
  • Добавьте мониторинг и регистрацию при изменении состояния выключателя.
  • Возврат к вторичной службе или уровню кеширования перед возвратом ошибки.

Наконец, как и в случае с любым шаблоном, важно иметь в виду вариант использования и решить, желательно ли такое поведение.

Полный код этого примера можно найти в circuit_breaker_example

Дополнительная литература

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.