Автоматы электрические какие бывают: Какие бывают автоматы электрические по амперам — советы электрика

Содержание

в чем разница между «автоматом» и УЗО

Защитные устройства, применяемые в электрической сети дома, предназначены для защиты проводки от возможных неисправностей. А значит – и для предохранения человека от поражения электрическим током. Распространенных устройств два — УЗО и  автомат . Рассмотрим, какими они бывают и в чем между ними разница.

На фото:

Дифференциальный автомат. Он представляет собой симбиоз автомата и УЗО, смонтированных в одном корпусе. Выгода от его приобретения состоит лишь в том, что упрощаются процессы монтажа и подключения, а также незначительно экономится место внутри распределительного щитка. Во всем остальном дифференциальный автомат не имеет никаких преимуществ перед комбинацией автоматического выключателя и УЗО как отдельных устройств.

На фото: блок дифференциальной защиты от фабрики Siemens.

Автоматический выключатель (в просторечии – «автомат») и устройство защитного отключения (УЗО) – два наиболее распространенных типа указанных устройств.

В чем между ними разница и и какими бывают «автоматы» и УЗО.

Автоматический выключатель

Контролирует силу тока в цепи. Его задача – не допустить возникновения так называемых сверхтоков, сила которых превышает значение, максимально допустимое для данной проводки.

На практике такая ситуация может произойти при подключении слишком высокой нагрузки (большого количества мощных электроприборов) или вследствие короткого замыкания (соприкосновения фазового и нулевого проводов – в большинстве случаев это происходит из-за нарушения изоляции).

Сила тока в контролируемой автоматом цепи увеличивается, и, когда она доходит до критического значения, устройство мгновенно обесточивает проблемный участок сети.

Разновидности автоматических выключателей:

Автоматический выключатель срабатывает под действием имеющихся в нем расцепителей. Данные устройства бывают двух видов: тепловые и электромагнитные.

На фото: автоматический выключатель ВА63 от фабрики Schneider Electric.

  • Тепловые расцепители состоят из биметаллической пластины, способной нагреваться и менять форму под воздействием протекающего по ней электрического тока. Как только его сила достигает определенного значения (порога срабатывания автомата), пластина высвобождает специальную пружину и силовые контакты устройства расцепляются.
  • Электромагнитные расцепители срабатывают и выглядят примерно так же. Разница лишь в том, что в этом приспособлении используется индуктивная катушка с магнитным сердечником.

Когда сила тока в цепи достигает порога срабатывания, сердечник приходит в движение под воздействием электромагнитного поля катушки. При этом высвобождается пружина, размыкающая силовые контакты.
Каждый из этих расцепителей обладает собственным запасом надежности, и даже профессионалу сложно судить о том, какой из них лучше справляется с возложенной на него задачей. Поэтому в современных автоматических выключателях применяются сразу оба описанных устройства, работающих параллельно и отлично дополняющих друг друга.

 

Устройство защитного отключения (УЗО)

контролирует наличие тока утечки (называемого также разностным или дифференциальным). Последний чаще всего появляется из-за нарушения изоляции фазового провода. В результате под напряжением оказываются внешние, нетоковедущие части электроприбора – это называется утечкой тока на корпус. Прикоснувшись к ним либо по неосмотрительности взяв в руки оголенный фазовый провод, человек подвергает свою жизнь и здоровье большой опасности. И здесь на выручку приходит УЗО, которое мгновенно обесточивает подконтрольный участок сети.

На фото:

Принцип действия УЗО. Основан на постоянном контроле силы тока в подающем (фазовом) и обратном (нулевом рабочем) проводниках, которые идут, соответственно, к электроприбору и от него. При нормальных условиях сила тока в них будет примерно одинаковой – разумеется, ее значение берется по модулю, без учета математических знаков «плюс» и «минус». Замыкание одного из проводов на корпус прибора или тело человека вызывает нарушение этого баланса, то есть сила тока в фазовом проводе значительно отличается от таковой в нулевом проводнике.Зафиксировав эту разницу, УЗО приводит в действие механизм расцепителя и прекращает подачу напряжения на аварийный участок сети. В данном случае порог срабатывания устройства – это значение силы дифференциального тока, при котором происходит отключение электроэнергии. Проще говоря, это максимально допустимая разница между силой тока в фазовом и нулевом рабочем проводах. Так, например, аппарат, рассчитанный на 30 мА, сработает именно при таком значении возникшего тока утечки.

УЗО+«автомат» Следует отметить, что УЗО, так же как и остальные электроприборы в доме, должно находиться под защитой автомата. Последний не допустит воздействия токов большой силы (токов короткого замыкания) на силовые контакты УЗО, сохраняя тем самым его работоспособность. Поэтому УЗО всегда устанавливается строго после автоматического выключателя.

 

Монтаж и подключение

автоматического выключателя и УЗО производятся по одинаковой схеме. Специальная защелка на корпусе устройства позволяет прочно закрепить его на предназначенной для этого DIN-рейке внутри распределительного щитка.

Никаких дополнительных инструментов и приспособлений не требуется. Провода подсоединяют при помощи стандартного винтового зажима. Оголенный провод вставляют между шляпкой винта и фиксирующей шайбой (для этого в пластиковом корпусе устройства предсумотрены прорези), после чего винт затягивают обычной отверткой.

 

 

На фото:

Так выглядит ДИН-рейка для монтажа УЗО


В статье использованы изображения moeller.net, siemens.com, schneider-electric.com, doepke.de, abb.com, eaton.com


Технические характеристики автоматических выключателей

Рассмотрим технические характеристики автоматических выключателей, установленные требованиями стандартов МЭК 60898‑1 и МЭК 60898‑2, ГОСТ IEC 60898-1-2020 и ГОСТ IEC 60898-2-2011.

Вся информация, которую вы прочитаете ниже основана на материалах из книги Ю.В. Харечко [3], а также соответствующих ГОСТов.

Коммутационная износостойкость.

Коммутационная износостойкость представляет собой способность автоматического выключателя выполнять определенное число циклов оперирования, когда в его главной цепи протекает электрический ток, оставаясь после этого в предусмотренном состоянии.

При номинальном напряжении и токовой нагрузке в своей главной цепи, равной номинальному току, любой автоматический выключатель должен выдерживать не менее 4000 циклов электрического оперирования.

Под циклом оперирования понимают последовательность оперирований автоматического выключателя из одного положения в другое с возвратом в начальное положение. Каждый цикл оперирования состоит из замыкания главных контактов автоматического выключателя с последующим их размыканием.

После выполнения 4000 циклов включения номинальной электрической нагрузки с ее последующим отключением автоматический выключатель не должен быть чрезмерно изношенным, не должен иметь повреждений подвижных контактов главной цепи, а также ослабления электрических и механических соединений. Кроме того, не должна ухудшаться электрическая прочность изоляции автоматического выключателя, которую проверяют соответствующими испытаниями.

Номинальное рабочее напряжение (номинальное напряжение).

Под номинальным рабочим напряжением (номинальным напряжением) Uе понимают установленное изготовителем значение напряжения, при котором обеспечена работоспособность автоматического выключателя, особенно при коротком замыкании. Для одного автоматического выключателя может быть установлено несколько значений номинального напряжения, каждому из которых соответствует собственное значение номинальной коммутационной способности при коротком замыкании.

В стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 установлены следующие предпочтительные значения номинального напряжения для различных видов автоматических выключателей:

  • для однополюсных – 120, 230, 230/400 В;
  • для двухполюсных – 120/240, 230, 400 В;
  • для трехполюсных и четырехполюсных – 240, 400 В.

Предпочтительные значения номинального напряжения, равные 120, 120/240 и 240 В, установлены стандартами для автоматических выключателей, предназначенных для использования в однофазных трехпроводных электрических системах переменного тока с номинальным напряжением 120/240 В.

Автоматические выключатели, имеющие значения номинального напряжения 230, 230/400 и 400 В, применяют в широко распространенных однофазных двухпроводных, трехфазных трехпроводных и четырехпроводных электрических системах переменного тока с номинальным напряжением 230 В, 400 и 230/400 В.

Помимо указанных выше в стандарте МЭК 60898-2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 установлены следующие предпочтительные значения номинального напряжения постоянного тока для универсальных автоматических выключателей:

для однополюсных – 125, 220 В;
для двухполюсных – 125/250, 220/440 В.

В обоих стандартах также сказано, что производитель должен указать в своей документации значение минимального напряжения, на которое рассчитан данный автоматический выключатель.

Номинальное напряжение изоляции Ui.

Номинальное напряжение изоляции Ui представляет собой установленное изготовителем напряжение, к которому отнесены напряжения испытания изоляции и расстояния утечки. Номинальное напряжение изоляции применяют для определения значений напряжения, используемых при испытании изоляции автоматического выключателя. Его также учитывают при установлении расстояний утечки автоматического выключателя. Когда отсутствуют другие указания, номинальное напряжение изоляции соответствует наибольшему номинальному напряжению автоматического выключателя. При этом значение наибольшего номинального напряжения автоматического выключателя не должно превышать значения его номинального напряжения изоляции.

Номинальный ток In.

Номинальный ток In – установленный изготовителем электрический ток, который автоматический выключатель способен проводить в продолжительном режиме при определенной контрольной температуре окружающего воздуха.

Под продолжительным режимом в стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 понимают такой режим, при котором главные контакты автоматического выключателя остаются замкнутыми, проводя установившийся электрический ток без прерывания в течение продолжительного времени (неделями, месяцами и даже годами).

Контрольной температурой окружающего воздуха называют такую температуру окружающего воздуха, при которой устанавливают время-токовую характеристику автоматического выключателя. Стандартная контрольная температура окружающего воздуха принята равной 30 °С.

В стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 установлены следующие предпочтительные значения номинального тока: 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125 А.

Номинальная частота.

Характеристика «номинальная частота» определяет промышленную частоту, для которой разработан автоматический выключатель и с которой согласованы другие его характеристики. Автоматический выключатель может иметь несколько значений номинальной частоты. Автоматические выключатели, соответствующие требованиям стандарта МЭК 60898-2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011, могут также функционировать при постоянном токе. Стандартные значения номинальной частоты автоматических выключателей равны 50 и 60 Гц.

Характеристика расцепления.

Характеристика расцепления каждого автоматического выключателя, с одной стороны, должна обеспечивать надежную защиту проводников электрических цепей от сверхтока. С другой стороны, она не должна допускать в стандартных условиях эксплуатации расцепления автоматического выключателя при протекании в его главной цепи электрического тока, равного номинальному току. Характеристика расцепления автоматического выключателя должна быть стабильной во время его эксплуатации и находиться в пределах соответствующей стандартной время-токовой зоны1.

Примечание 1: Эта характеристика автоматического выключателя в п. 8.6.1 ГОСТ IEC 60898-1-2020 названа нормальной время-токовой характеристикой, а п. 8.6.1 ГОСТ IEC 60898-2-2011 – стандартной время-токовой характеристикой. Однако время-токовая характеристика любого автоматического выключателя имеет вид кривой. В стандартах установлены граничные значения, в пределах которых должны находиться характеристики расцепления всех автоматических выключателей, т. е. в них заданы время-токовые зоны, которые находятся между граничными время-токовыми кривыми. Поэтому рассматриваемую характеристику логичнее поименовать стандартной время-токовой зоной. В п. 8.6.1 стандартов МЭК 60898‑1 и МЭК 60898-2 она названа именно так – «standard time-current zone».

Примечание 1 от Харечко Ю.В. из книги [3]

Основные параметры стандартных время-токовых зон представлены в таблицах 7 стандартов МЭК 60898‑1 и МЭК 60898‑2. Время-токовая характеристика любого качественного автоматического выключателя должна находиться в пределах его стандартной время-токовой зоны.

Ток мгновенного расцепления.

Под током мгновенного расцепления понимают минимальный электрический ток, вызывающий автоматическое срабатывание автоматического выключателя без выдержки времени.

В стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 для каждого типа мгновенного расцепления установлены следующие стандартные диапазоны токов мгновенного расцепления1:

тип В – свыше 3 In до 5 In;
тип С – свыше 5 In до 10 In;
тип D – свыше 10 In до 20 In2.

Примечание 1: В стандарте МЭК 60898‑1 эта характеристика имеет наименование «стандартный диапазон мгновенного расцепления» («standard range of instantaneous tripping»). Однако это название нельзя признать удачным. Мгновенное расцепление не может иметь какой-либо диапазон. Оно либо происходит, либо нет. В требованиях стандарта МЭК 60898‑1 и ГОСТ Р 50345 речь идет о диапазонах, в которых находятся минимальные электрические токи, вызывающие мгновенное расцепление автоматических выключателей, т. е. стандарты устанавливают диапазоны, в которых должны находиться токи мгновенного расцепления. Поэтому рассматриваемую характеристику автоматического выключателя в международном стандарте более правильно назвать стандартным диапазоном токов мгновенного расцепления, как она названа в п. 5.3.5 ГОСТ IEC 60898-1-2020.

Примечание 1 от Харечко Ю.В. из книги [3]

Примечание 2: В стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 указано, что для специальных автоматических выключателей, имеющих тип мгновенного расцепления D, верхняя граница может быть увеличена до 50 In.

Примечание 1 от Харечко Ю.В. из книги [3]

Для универсальных автоматических выключателей требованиями стандарта МЭК 60898‑2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 предусмотрены только два типа мгновенного расцепления – B и C. При этом для постоянного тока даны иные, чем для переменного тока, стандартные диапазоны токов мгновенного расцепления.

тип В – свыше 4 In до 7 In;
тип С – свыше 7 In до 15 In.

Если в главной цепи автоматического выключателя протекает электрический ток, величина которого равна нижней границе стандартного диапазона токов мгновенного расцепления (3 In, 5 In, 10 In переменного тока, а для универсальных автоматических выключателей также 4 In и 7 In постоянного тока), то автоматический выключатель должен расцепиться за промежуток времени более 0,1 с, но менее 45 с или 90 с (тип мгновенного расцепления B), 15 с или 30 с (тип мгновенного расцепления C) и 4 с или 8 с (тип мгновенного расцепления D) соответственно при номинальном токе до 32 А включительно и более 32 А, т. е. нижняя граница стандартного диапазона токов мгновенного расцепления не является током мгновенного расцепления.

При протекании в главной цепи автоматического выключателя электрического тока, равного верхней границе стандартного диапазона токов мгновенного расцепления (5 In, 10 In, 20 In переменного тока или 7 In, 15 In постоянного тока), он должен расцепиться за промежуток времени менее 0,1 с, т. е. верхняя граница стандартного диапазона токов мгновенного расцепления представляет собой максимально допустимое значение тока мгновенного расцепления. Любой сверхток, превышающий верхнюю границу стандартного диапазона токов мгновенного расцепления, тем более
должен вызывать мгновенное расцепление автоматического выключателя.

В том случае, если значение электрического тока, протекающего в главной цепи автоматического выключателя, находится между нижней и верхней границами стандартного диапазона токов мгновенного расцепления, он может расцепиться либо с незначительной выдержкой времени (несколько секунд), либо без выдержки времени (менее 0,1 с). Фактическое время срабатывания конкретного автоматического выключателя определяется его индивидуальной время-токовой характеристикой. Ток мгновенного расцепления автоматического выключателя также определяется его индивидуальной время-токовой характеристикой.

Стандарт МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 классифицируют автоматические выключатели согласно их токам мгновенного расцепления по типам B, С и D, т. е. все автоматические выключатели подразделяют на три типа мгновенного расцепления: тип B, тип С и тип D. Конкретному типу мгновенного расцепления соответствует собственный стандартный диапазон токов мгновенного расцепления, а также собственная стандартная время-токовая зона. Для универсальных автоматических выключателей стандартом МЭК 60898‑2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 предусмотрены два типа мгновенного расцепления B и С.

Импульсное выдерживаемае напряжение.

Под импульсным выдерживаемым напряжением понимают наибольшее пиковое значение импульсного напряжения предписанной формы и полярности, которое не вызывает пробоя изоляции при установленных условиях. Номинальное импульсное выдерживаемое напряжение Uimp автоматического выключателя должно быть равным или превышать стандартные значения номинального импульсного выдерживаемого напряжения, которые установлены в таблицах 3 стандарта МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 в зависимости от номинального напряжения электроустановки (см. табл. 1).

Таблица 1. Стандартные значения номинального импульсного выдерживаемого напряжения
Номинальное импульсное выдерживаемое напряжение (Uimp), кВ Номинальное напряжение электроустановки, В
Трехфазные системы Однофазная система с заземленной средней точкой
2,5 120/240
4 230/400, 250/440 120/240, 240

Предельная отключающая способность при коротком замыкании Icu.

Под предельной отключающей способностью при коротком замыкании Icu1 понимают отключающую способность, для которой предписанные условия соответственно установленной последовательности испытаний не предусматривают способности автоматического выключателя проводить в течение условного времени электрический ток, равный 0,85 его тока нерасцепления.

Примечание 1: В ГОСТ IEC 60898-1-2020 рассматриваемая характеристика автоматического выключателя имеет наименование «предельная наибольшая отключающая способность». В стандарте МЭК 60898‑1 эта характеристика названа иначе – «предельная отключающая способность при коротком замыкании» («ultimate short-circuit breaking capacity»). В национальных стандартах, распространяющихся на автоматические выключатели, вместо термина «предельная наибольшая отключающая способность» следует использовать термин «предельная отключающая способность при коротком замыкании». В требованиях стандарта МЭК 60898‑2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 не используют рассматриваемый термин.

Примечание 1 от Харечко Ю.В. из книги [3]

Номинальная коммутационная способность при коротком замыкании Icn.

Номинальная коммутационная способность при коротком замыкании Icn1 представляет собой значение предельной отключающей способности при коротком замыкании, установленное изготовителем для автоматического выключателя.

Примечание 1: В ГОСТ IEC 60898-1-2020 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 рассматриваемая характеристика автоматического выключателя имеет наименование «номинальная наибольшая отключающая способность». В стандартах МЭК 60898‑1 и МЭК 60898‑2 эта характеристика названа иначе – «номинальная способность при коротком замыкании» («rated short-circuit capacity»). При этом под способностью при коротком замыкании (short-circuit capacity) в международных стандартах понимают (включающую и отключающую) способность при коротком замыкании (short-circuit (making and breaking) capacity), т. е. коммутационную способность автоматического выключателя при коротком замыкании. Для устранения расхождений в наименованиях одной и той же характеристики автоматического выключателя в международных и национальных нормативных документах целесообразно использовать термин «номинальная коммутационная способность при коротком замыкании».

Примечание 1 от Харечко Ю.В. из книги [3]

Характеристика «номинальная коммутационная способность при коротком замыкании» определяет максимальный ток короткого замыкания, который автоматический выключатель должен гарантированно включить, проводить определенное время и отключить при заданных стандартом условиях, например, при установленном в стандарте диапазоне коэффициентов мощности (см. таблицу 17 ГОСТ IEC 60898-1-2020). Автоматический выключатель тем более должен отключить любой ток короткого замыкания, значение которого не превышает его номинальной коммутационной способности при коротком замыкании.

Для понимания характера поведения автоматического выключателя после отключения им максимального тока короткого замыкания обратимся к требованиям, изложенным в п. 9.12.11.4.3 стандартов1. Каждый автоматический выключатель должен обеспечить одно отключение испытательной электрической цепи с ожидаемым током короткого замыкания, равным номинальной коммутационной способности при коротком замыкании, а также одно включение с последующим автоматическим отключением электрической цепи, в которой протекает указанный испытательный ток.

Примечание 1: В стандартах МЭК 60898‑1 и МЭК 60898‑2 этот пункт назван «Испытание при номинальной способности при коротком замыкании (Icn)», в ГОСТ IEC 60898-1-2020 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 − «Испытание при номинальной наибольшей отключающей способности (Icn)». Этот пункт в международных и национальных стандартах целесообразно назвать иначе: «Испытание при номинальной коммутационной способности при коротком замыкании (Icn)».

Примечание 1 от Харечко Ю.В. из книги [3]

После проведения этого испытания качественный автоматический выключатель не должен иметь повреждений, ухудшающих его эксплуатационные свойства, а также должен выдержать установленные стандартом испытания на электрическую прочность и проверку характеристики расцепления.

Рассматриваемую характеристику автоматического выключателя используют для согласования ее численного значения с токами короткого замыкания в электроустановке здания. Значение номинальной коммутационной способности при коротком замыкании должно превышать или быть равным максимальному току короткого замыкания в месте установки автоматического выключателя.

Для автоматических выключателей бытового назначения в стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 установлены следующие значения номинальной коммутационной способности при коротком замыкании:

  • в диапазоне сверхтока до 10 000 А включительно – стандартные значения номинальной коммутационной способности при коротком замыкании, равные 1500, 3000, 4500, 6000, 10 000 А;
  • в диапазоне сверхтока свыше 10 000 А до 25 000 А включительно – предпочтительное значение номинальной коммутационной способности при коротком замыкании, равное 20 000 А.

Указанные значения номинальной коммутационной способности при коротком замыкании имеют и универсальные автоматические выключатели.

Включающая и отключающая способность при коротком замыкании.

Включающую и отключающую способность при коротком замыкании2 автоматического выключателя оценивают в стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 по действующему значению переменной составляющей ожидаемого тока3, который он предназначен включать, проводить в течение его времени размыкания и отключать при определенных условиях.

Примечание 2: В ГОСТ IEC 60898-1-2020 рассматриваемая характеристика автоматического выключателя имеет наименование «наибольшая включающая и отключающая способность». В стандарте МЭК 60898‑1 эта характеристика названа иначе – «(включающая и отключающая) способность при коротком замыкании» («short-circuit (making and breaking) capacity»). В национальных стандартах, распространяющихся на автоматические выключатели, вместо термина «наибольшая включающая и отключающая способность» следует использовать термин «включающая и отключающая способность при коротком замыкании». В стандарте МЭК 60898‑2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 не используют рассматриваемый термин.

Примечание 2 от Харечко Ю.В. из книги [3]

Примечание 3: Ожидаемый ток – электрический ток, который будет протекать в электрической цепи, если каждый полюс коммутационного устройства заменить проводником с пренебрежимо малым полным сопротивлением.

Примечание 3 от Харечко Ю.В. из книги [3]

Время отключения и время дуги.

Для отключения сверхтока автоматическому выключателю требуется определенное время – время отключения, которое представляет собой интервал времени между началом времени размыкания и концом времени дуги. Началом времени размыкания считают момент, когда электрический ток в главной цепи автоматического выключателя достигнет уровня срабатывания его расцепителя сверхтока. Концом времени дуги является момент гашения электрических дуг во всех полюсах автоматического выключателя. Поэтому время отключения однополюсного автоматического выключателя приблизительно равно сумме времени размыкания и времени дуги в полюсе, а многополюсного автоматического выключателя – сумме времени размыкания и времени дуги в многополюсном автоматическом выключателе.

Рабочая отключающая способность при коротком замыкании Ics.

Номинальной коммутационной способности при коротком замыкании автоматического выключателя соответствует определенная рабочая отключающая способность при коротком замыкании Ics1 – отключающая способность, для которой предписанные условия соответственно установленной последовательности испытаний предусматривают способность автоматического выключателя проводить в течение условного времени электрический ток, равный 0,85 его тока нерасцепления.

Примечание 1: В ГОСТ IEC 60898-1-2020 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 рассматриваемая характеристика автоматического выключателя имеет наименование «рабочая наибольшая отключающая способность». В стандартах МЭК 60898‑1 и МЭК 60898‑2 эта характеристика названа иначе – «рабочая отключающая способность при коротком замыкании» («service short-circuit breaking capacity»). Для устранения расхождений в наименованиях одной и той же характеристики автоматического выключателя в национальных нормативных документах вместо термина «рабочая наибольшая отключающая способность» следует использовать термин «рабочая отключающая способность при коротком замыкании».

Примечание 1 от Харечко Ю.В. из книги [3]

В стандарте МЭК 60898‑1 и ГОСТ IEC 60898-1-2020 между номинальной коммутационной способностью при коротком замыкании автоматического выключателя и его рабочей отключающей способностью при коротком замыкании установлены соотношения, представленные в табл. 2. Указанная информация приведена в таблицах 18 стандартов, в которых соотношение между рабочей отключающей способностью и номинальной коммутационной способностью задано посредством коэффициента, равного К = Ics/Icn.

Таблица 2. Соотношения между номинальной коммутационной способностью при коротком замыкании и рабочей отключающей способностью при коротком замыкании

Номинальная коммутационная способность при коротком замыкании IcnРабочая отключающая способность при коротком замыкании Ics
Icn ≤ 6000 АIcs = Icn
6000 А < Icn ≤ 10 000 АIcs = 0,75 Icn, но не менее 6000 А
Icn > 10 000 АIcs = 0,5 Icn, но не менее 7500 А

Рабочая отключающая способность при коротком замыкании значительно меньше номинальной коммутационной способности при коротком замыкании (при Icn > 6000 А). Поэтому каждый автоматический выключатель способен отключить электрический ток, равный рабочей отключающей способности при коротком замыкании, бóльшее число раз, чем электрический ток, равный номинальной коммутационной способности при коротком замыкании.

Однополюсный и двухполюсный автоматические выключатели должны обеспечить два отключения испытательной электрической цепи с ожидаемым током короткого замыкания в ней, равным рабочей отключающей способности при коротком замыкании, и одно включение указанной электрической цепи с последующим ее автоматическим отключением. Трехполюсный и четырехполюсный автоматические выключатели должны обеспечить одно отключение электрической цепи, в которой протекает указанный испытательный ток, а также два ее включения с последующим автоматическим отключением.

Однополюсный и двухполюсный универсальные автоматические выключатели должны обеспечить одно отключение электрической цепи с ожидаемым постоянным током короткого замыкания в ней, равным рабочей отключающей способности при коротком замыкании, а также два ее включения с последующим автоматическим отключением.

После проведения указанного испытания качественный автоматический выключатель не должен иметь повреждений, ухудшающих его эксплуатационные свойства. Автоматический выключатель также должен выдержать предписанные стандартами испытания на электрическую прочность и проверку его характеристики расцепления.

В требованиях подраздела 533.3 «Выбор устройств для защиты электропроводок от коротких замыканий» стандарта МЭК 60364‑5‑53 сказано, что, когда стандарт на защитное устройство определяет и рабочую отключающую способность при коротком замыкании, и номинальную предельную отключающую способность при коротком замыкании, допустимо выбирать защитное устройство на основе предельной отключающей способности при коротком замыкании для максимальных характеристик короткого замыкания.

Однако условия эксплуатации могут сделать желательным выбор защитного устройства по рабочей отключающей способности при коротком замыкании, например, когда защитное устройство устанавливают на вводе низковольтной электроустановки. Аналогичное требование, сформулированное с терминологическими ошибками, имеется в ГОСТ Р 50571.5.53-2013, который разработан на основе стандарта МЭК 60364‑5‑53:2002. Поэтому при согласовании характеристик автоматических выключателей с характеристиками электрических цепей в электроустановке здания значения их рабочих отключающих способностей при коротком замыкании целесообразно выбирать так, чтобы они превышали или были равными максимальным токам короткого замыкания в местах их установки.

Характеристика I2t.

Характеристика I2t представляет собой кривую, отражающую максимальные значения I2t автоматического выключателя как функцию ожидаемого тока в указанных условиях эксплуатации. Эта характеристика позволяет оценить способность автоматического выключателя ограничивать ожидаемый сверхток в защищаемых им электрических цепях. Некоторые виды электрооборудования, например устройства дифференциального тока без встроенной защиты от сверхтока, имеют ограничения по значению характеристики I2t. Поэтому при проектировании электроустановок зданий с помощью рассматриваемой характеристики проводят проверку возможности использования автоматических выключателей для обеспечения защиты подобного электрооборудования от токов короткого замыкания.

Значения характеристики I2t для конкретных электрических токов – так называемый «интеграл Джоуля» – интеграл квадрата силы тока по данному интервалу времени (t0, t1) – определяют по следующей формуле:

В стандарте EN 60898‑1 рассматриваемая характеристика положена в основу классификации автоматических выключателей, устанавливающей способность автоматических выключателей ограничивать ожидаемые сверхтоки в защищаемых ими электрических цепях. Автоматические выключатели подразделяют на три класса ограничения энергии.

Класс ограничения электроэнергии.

Характеристика «класс ограничения электроэнергии» и значения характеристики I2t, по которым автоматические выключатели могут быть отнесены к определенному классу, не предусмотрены ни в стандарте МЭК 60898‑1, ни в ГОСТ IEC 60898-1-2020. Однако в обоих стандартах отмечается, что в дополнение к характеристике I2t, обеспеченной производителем, автоматические выключатели могут быть классифицированы согласно их характеристике I2t. По требованию производитель должен сделать доступным характеристику I2t. Он может указать классификацию I2t и соответственно маркировать автоматические выключатели.

В табл. 3 представлены максимальные значения характеристики I2t автоматических выключателей по классам ограничения электроэнергии, значения которых заимствованы из изменения А11, внесенного в стандарт EN 60898 в 1994 г.

Таблица 3. Предельные значения характеристики I2t для автоматических выключателей, А2с
Номинальная коммутационная способность при коротком замыкании, А Класс ограничения электроэнергии
1 2 3
Тип мгновенного расцепления автоматического выключателя
B и C В С В С
Номинальный ток до 16 А включительно
3000 Предельные значения не установлены 31000 37000 15000 18000
4500 60000 75000 25000 30000
6000 100000 120000 35000 42000
10000 240000 290000 70000 84000
Номинальный ток свыше 16 А до 32 А включительно*
3000 Предельные значения не установлены 40000 50000 18000 22000
4500 80000 100000 32000 39000
6000 130000 160000 45000 55000
10000 310000 370000 90000 110000
* Для автоматических выключателей с номинальным током 40 А могут быть применены максимальные значения, равные 120 % от указанных в таблице. Такие автоматические выключатели могут быть маркированы символом соответствующего класса ограничения электроэнергии.

Автоматические выключатели, имеющие класс ограничения электроэнергии 2 и 3, представляют собой токоограничивающие автоматические выключатели, характеризующиеся малым временем отключения, в течение которого ток короткого замыкания не успевает достичь своего пикового значения. Применение токоограничивающих автоматических выключателей в электроустановках зданий позволяет уменьшить негативное воздействие токов короткого замыкания на низковольтное электрооборудование и, прежде всего, на проводники электрических цепей.

Современные автоматические выключатели бытового назначения, имеющие номинальный ток до 40 А и типы мгновенного расцепления B и C, как правило, представляют собой токоограничивающие автоматические выключатели и соответствуют третьему классу ограничения электроэнергии.

В стандарте МЭК 60898‑2 и ГОСТ IEC 60898-2-2011 дополнительно установлена следующая классификация универсальных автоматических выключателей по постоянной времени:

  • автоматические выключатели, пригодные для электрических цепей постоянного тока с постоянной времени T ≤ 4 мс;
  • автоматические выключатели, пригодные для электрических цепей постоянного тока с постоянной времени T ≤ 15 мс.

В ГОСТ IEC 60898-2-2011 приведено следующее пояснение: «Очевидно, что токи короткого замыкания не превышают значения 1500 А в тех установках, где в силу присоединенных нагрузок постоянная времени при нормальной эксплуатации может быть не более 15 мс. В электроустановках со значениями токов короткого замыкания свыше 1500 А постоянная времени T = 4 мс считается достаточной».

Список использованной литературы

  1. ГОСТ IEC 60898-1-2020
  2. ГОСТ IEC 60898-2-2011
  3. Харечко Ю.В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 5// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». – 2017. – № 2. – 160 c

Каталог продукции: Автоматы силовые

Автоматические выключатели предназначены для проведения электрического тока в нормальном режиме и отключения при токах перегрузки и короткого замыкания, то есть по какой либо причине, величина электрического тока становится выше расчетной для электропроводки, кабельной продукции  или электрооборудования, авт выкл расцепляет электрическую цепь.  После устранения неполадок, автомат вводится в работу, и цепь замыкается.

Основные характеристики автоматических  выключателей.

  • Номинальный ток выключателей – величина  тока, на которую рассчитан корпус и главные контакты автоматов для проведения электрического тока в продолжительном режиме.  Данная характеристика указывается в каталогах производителей, и влияет на предельную коммутационную способность автоматов. Зачастую путают величину номинального тока и величину уставки теплового расцепителя. 
  • Уставка срабатывания при токах перегрузки– величина тока, при превышении которой происходит срабатывания автомата при перегрузке.  В зависимости от  серии и типа расцепителя скорость срабатывания при превышении уставки варьируется
  • Уставка автоматического выключателя по короткому замыканию –величина тока, при котором происходит срабатывании расцепителя  при мгновенном увеличении пропускаемого тока.
  • Время токовая характеристика автоматического выключателя – зависимость скорости выключения автоматов  превышении тока выше выставленных значений. Знание время токовой характеристики необходимо для построения селективной цепи, обеспечивающей отключении нижестоящего в цепи оборудования. При реализованной селективной защите, в случае короткого замыкания в одной из комнат квартиры, срабатывает автомат обеспечивающий защиту только данной цепи, без обесточивания всей квартиры.
  • Номинальное напряжение – напряжении, е на которое рассчитан корпус выключателя. Большинство отечественных автоматов рассчитано на  660В переменного тока, и 220 440В постоянного тока.
  • Предельная коммутационная способность автомата – предельная  величина тока, при которой автомат совершит три срабатывания до полного разрушения. Среди конструкторов российских предприятий по трактовке данной характеристики нет единого мнения, поэтому аналогичные аппараты,  например ВА 5735 и ВА 0436 имеют разную величину ПКС
  • Наибольшая коммутационная способность – предельная величина тока которую выключатель сможет отключить.

Классификация выключателей автоматических

  • По способ установки автоматов
    • Стационарный – корпус автомата жестко фиксируется в щите с помощью винтов, шины крепятся непосредственно к автоматическому выключателю.
    • Выдвижной способ установки –корпус автомата крепится на раме, при проведении ремонта автомат выкатывается на шасси, шины крепятся непосредственно к выдвижной раме (корзине).
  • По типу расцепителей.
    • Тепловой расцепитель – обеспечивает расцепление  при т токах перегрузки, принцип работы основан на неодинаково расширении  при увеличении температуры металлов в биметаллической пластине.  Точность срабатывания критична к температуре окружающей среды.
    • Электромагнитный расцепитель – обеспечивает отключении при токах короткого замыкания, имеет фиксированную уставку, по умолчанию  10-12* In. 
    • Полупроводниковый расцепитель – электронный компонент выключателя, обрабатывающий поток электрического тока проходящий через автомат, и обеспечивающий отключение выше заданных значений. Позволяет выставлять менять уставки отключения при перегрузке и токах короткого замыкания и времени задержки срабатывания для создания селективной цепи. Некритичен к внешней температуре окружающей среды. 
  • По типу привода
    • Ручной привод –  включение автомата производится вручную
    • Электромагнитный привод – включение и отключение привода возможно дистанционно, с помощи подачи напряжения на управляющие контакты.
  • По способу присоединения и типу проводников: переднее и задние присоединение —  расположение присоединяемых проводников
  • По типу комплектов зажимов – присоединение с помощью шины (медной алюминиевой) кабель без кабельного наконечника, кабель с кабельным наконечником.
  • Области применения.
  • В электрических щитах и распред устройствах. например в  РУНН КТП 10 (6) 0,4 

Выбор автоматического выключателя по параметрам сети, подключенной нагрузке (мощности), по току, по сечению провода. Конструктивные элементы и особенности эксплуатации автоматов.

Старая версия статьи здесь

Автоматические выключатели одновременно выполняют функции защиты и управления: защищают кабели, провода, электрические сети и потребителей от перегрузки и короткого замыкания (сверхтоков короткого замыкания), а также обеспечивают нормальный режим протекания электротока в цепи и осуществляют управление участками электроцепей.

Автоматические выключатели выполняют одновременно функции защиты и управления, бывают однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные.

Автоматы имеют защитные (спусковые) устройства двух типов: тепловое реле с выдержкой времени для защиты от перегрузки и электромагнитное реле для защиты от короткого замыкания.

Основные конструктивные узлы автоматических выключателей: главная контактная система, дугогасительная система, привод, расцепляющее устройство, расцепители и вспомогательные контакты. Расцепители представляют собой реле прямого действия, служащее для отключения автоматического выключателя (без выдержки времени или с выдержкой) через механизм свободного расцепления, который в свою очередь состоит из рычагов, защелок, коромысел и отключающих пружин.

 


Только правильно выбранный автоматический выключатель сможет защитить Вас и сработает в случае аварии или при опасной нагрузке на вашу электропроводку. Неверный выбор может привести к пожару или поражению электрическим током.

Не рекомендуется применять «автомат» с видимыми повреждениями корпуса, а также устанавливать автоматические выключатели с завышенным номинальным током срабатывания. Нужно выбирать автоматический выключатель строго под параметры вашей электропроводки и потребителей, только известных производителей и желательно в специализированных магазинах.

Выбираются автоматические выключатели по номинальному току, напряжению и по условиям эксплуатации (исходя из типа исполнения). Если необходимо выбрать автомат для подключения известных нагрузок необходимо рассчитать ток. Автоматический выключатель также должен отключить напряжение при коротком замыкании.

Характеристики срабатывания (отключения) и эксплуатации установлены в европейских стандартах на автоматические выключатели: DIN VDE 0641 часть 11/8.92, EN 60 898, IEC 898 (DIN – Немецкий промышленный стандарт, VDE – Технические правила Общества немецких электриков, EN – Европейский стандарт, IEC – Международная электротехническая комиссия) и в российском стандарте ГОСТ Р 50345-99.

Согласно данным стандартам защитные устройства могут быть трех характеристик срабатывания:

    • Автоматический выключатель с характеристикой срабатывания B рекомендуется применять преимущественно для защиты оборудования, кабелей и цепей в жилых домах (как правило, цепи освещения и розеток)
    • Автоматический выключатель с характеристикой срабатывания C рекомендуется применять  для защиты оборудования, кабелей и цепей в жилых домах (цепи освещения и розеток), а также для защиты цепей с потребителями, обладающими большим пусковым током (группы ламп, электродвигатели и т.д.)
    • Автоматические выключатели с характеристикой срабатывания D преимущественно применяются для защиты кабелей и цепей с потребителями с очень большим пусковым током (сварочные трансформаторы, электродвигатели и т.д.)

Стоит отметить, что подавляющее большинство автоматов на российском рынке предлагается с характеристикой С, с характеристикой B продаются как правило автоматы на малые токи, остальные поставляются в основном под заказ.

 


Согласно стандарту DIN VDE 0100 часть 430/11.91 и его приложений (для устройств защиты кабелей и электрических цепей от перегрузки), защита от чрезмерного нагрева (тепловая защита) в случае перегрузки обеспечивается, если выполняются следующие условия:

    • Потребляемый ток цепи должен быть меньше или равным номинальному току автоматического выключателя, который в свою очередь должен быть не больше, чем максимально допустимая нагрузка электрической цепи или кабеля (Ib<=In<=Iz)
    • Номинальный ток срабатывания автоматического выключателя (для защиты от перегрузки по току) должен быть примерно в 1,5 раза меньше, чем максимально допустимая нагрузка электрической цепи или кабеля (In<=1,45*Iz)

где Ib – потребляемый ток цепи, нагрузка
Iz – допустимая нагрузка электрической цепи или кабеля
In – номинальный или заданный ток устройств защиты от чрезмерного тока

Определить максимальный ток, который выдерживает проводка можно с помощью программы по выбору сечения провода по нагреву и потерям напряжения или по таблицам ПУЭ (Правил устройства электроустановок).

 

 
Характеристики срабатывания автоматических выключателей B и C согласно DIN VDE 0641 и D согласно IEC 947-2

 

Параметры срабатывания линейных защитных автоматов согласно DIN VDE 0641 и IEC 60 898

 

 Характеристика срабатывания  Тепловое реле  Электромагнитное реле
 Малый испытательный ток  Большой испытательный ток  Время срабатывания  Удерживание  Срабатывание Время срабатывания
 B  1,13*In    > 1час  3*In   > 0,1 с
   1,45*In  < 1час    5*In < 0,1 с
 C  1,13*In    > 1час  5*In   > 0,1 с
   1,45*In  < 1час    10*In < 0,1 с
 D  1,13*In    > 1час  10*In   > 0,1 с
   1,45*In  < 1час    20*In < 0,1 с

 

То есть при перегрузке до 13% номинального тока, автоматический выключатель должен отключиться не ранее, чем через час (т.е. выдерживать перегрузку 13% минимум в течение часа), а при перегрузке до 45%, тепловое реле должно отключить «автомат» в течение часа.

Трехкратную перегрузку автоматический выключатель с характеристикой B должен как минимум выдерживать 0,1 секунду, а при пятикратной перегрузке встроенное электромагнитное реле должно отключить автоматический выключатель менее чем за 0,1 секунду.

Из всего этого видно, что номинальный ток выбранного Вами автоматического выключателя, как минимум, не должен превышать допустимых токовых нагрузок для Вашей электропроводки, поэтому, приобретая автоматические выключатели, будьте внимательны с выбором тока. Если Вам продавец советует выбрать автоматический выключатель с током не менее 25А, чтобы при включенном холодильнике, обогревателе, стиральной машине и т.п. его не выбивало, то помните, что в большинстве квартир проводка выполнена из алюминия сечением 2.5 мм2, а такой провод выдерживает максимум 24А. В этом случае единственным разумным решением будет не включать одновременно, например, микроволновую печь и электрочайник или стиральную машину, а не заменять автомат 16А на 25А. Не забывайте, что автоматический выключатель должен выполнять свое основное предназначение — защищать Вашу сеть от перегрузок.

Аналогичным образом подбирается и номинальный ток для дифференциального автомата (так как он объединяет в себе УЗО и автоматический выключатель) — выбор дифференциального автоматического выключателя.

При использовании в цепи постоянного тока характеристики срабатывания теплового расцепителя остаются теми же, что и в сетях переменного напряжения. А характеристики максимального испытательного тока электромагнитного расцепителя изменятся.

Значения максимального испытательного тока электромагнитного расцепителя.

 

 

 

Характеристика выключения

B

C

D

АС/50 Гц (переменный ток)

DC (постоянный ток)

АС/50 Гц (переменный ток)

DC (постоянный ток)

АС/50 Гц (переменный ток)

Минимальный испытательный ток

3,0*In

3,0*In

5*In

5*In

10*In

Максимальный испытательный ток

5,0*In

7,5*In

10*In

15*In

20*In


Допустимая нагрузка на автоматические выключатели
, установленные в ряд один за другим

Поправочный коэффициент (K) в случае взаимного теплового влияния автоматических выключателей, установленных рядом друг с другом, при расчетной нагрузке.

 Число автоматических выключателей  Коэффициент К
 1  1
 2…3  0,95
 4…5  0,9
 ≥6  0,85


Влияние окружающей температуры на тепловое срабатывание автоматического выключателя (приведенные в столбце 30°С токи соответствуют номинальным токам автоматического выключателя, так как при этой температуре задается режим срабатывания). В таблице приведены уточненные значения расчетного тока в зависимости от окружающей температуры.

 

In (А) 30°С 35°С 40°С 45°С 50°С 55°С 60°С
0,5 0,5 0,47 0,45 0,4 0,38
1 1 0,95 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5
2 2 1,9 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3
3 3 2,8 2,5 2,4 2,3 2,1 1,9
4 4 3,7 3,5 3,3 3 2,8 2,5
6 6 5,6 5,3 5 4,6 4,2 3,8
10 10 9,4 8,8 8 7,5 7 6,4
16 16 15 14 13 12 11 10
20 20 18,5 17,5 16,5 15 14 13
25 25 23,5 22 20,5 19 17,5 16
32 32 30 28 26 24 22 20
40 40 37,5 35 33 30 28 25
50 50 47 44 41 38 335 32
63 63 59 55 51 48 44 40

 

См. каталог:
Модульные устройства коммутации и управления HAGER
Автоматические выключатели, УЗО и дифф. автоматы Hager
Линейные защитные автоматы — для защиты кабелей и проводов
Автоматические выключатели Hager HMF на токи 80-125А
Автоматические выключатели SASSIN
Автоматы дифференциальные SASSIN серии C45L, C45N

Статьи по теме:

Выбор устройства защитного отключения (УЗО)
Выбор дифференциального автомата
Проведение электромонтажных работ


Внимание! При полном или частичном копировании материалов данной статьи или другой информации с сайта www.electromirbel.ru, обязательно наличиеактивной ссылки, ведущей на главную страницу www.electromirbel.ru или на страницу с копируемым материалом. Гиперссылка не должна быть запрещена к индексации поисковыми системами (например, с помощью тегов noindex, nofollow и т.д.)!!!


© ООО «Электромир», 2010.

A, B, C, D, K и Z

На сегодняшний день автоматические выключатели стали незаменимым частью электрической цепи как на производстве, так и в быту. Все автоматические выключатели обладают множеством параметров, один из которых – время токовая характеристика. В данной статьи мы рассмотрим, чем отличаются автоматы с время токовой характеристиками категории A, B, C, D и где данные выключатели применяются.


Работа автоматического выключателя

Независимо от того к какому классу относится автоматический выключатель, его основная задача — это срабатывание в случае появления чрезмерного тока в сети, и прежде, чем произойдет повреждение защитного оборудования и кабеля автомат должен обесточить сеть.

 В сети бывают 2 вида опасных для сети токов:

Сверхтоки вызванный КЗ. Причиной возникновения короткого замыкания является замыкание нейтрального и фазного проводника между собой. В обычном состоянии фазный и нейтральный провод подключены к нагрузке отдельно друг от друга.

Токи перегрузки. Появление таких токов зачастую происходит в том случае, если суммарная мощность подключенных устройств к линии превышает предельно допустимую норму.

 Токи перегрузки

Токи перегрузки зачастую бывают немного больше номинального значения тока автомата, поэтому токи перегрузки как правило не вызывают повреждение цепи в случае недолговременной продолжительности действия. Следовательно, нам не нужно мгновенно отключать сеть в данном случае (зачастую величина тока быстро приходит в норму). В каждом автоматическом выключателе предусмотрено определенное превышение силы тока, которое приводит к срабатыванию автомата.

Время срабатывания автоматического выключателя связано с величиной перегрузки. При значительном превышении номинала выключение автомата происходит за считанные секунды, а при небольшом превышении нормы, срабатывание автомата может произойти в течении часа и больше. Данная особенность обусловлена использованием в автомате биметаллической пластины, которая изгибается при нагреве током превышающего норму и тем самым приводит к срабатыванию автомата. Чем большее значение тока, тем быстрее изгибается пластина и тем раньше срабатывает автомат.

Токи КЗ

При правильном выборе автомата, ток КЗ должен приводить к его мгновенному срабатыванию. За обнаружение и немедленную реакцию автомата отвечает электромагнитный расцепитель. Конструктивно расцепитель представляет собой соленоид с сердечником. Под воздействием сверхтока сердечник вызывает мгновенное срабатывание автомата и данное отключение должно происходить в течении доли секунд.

Здесь мы плавно переходим к основному вопросу, которому посвящен наш материал. Существует, как мы уже говорили, несколько классов АВ, различающихся по времятоковой характеристике. Наиболее распространенными из них, которые применяются в бытовых электросетях, являются устройства классов B, C и D. Автоматические выключатели, относящиеся к категории A, встречаются значительно реже. Они наиболее чувствительны и используются для защиты высокоточных аппаратов.

Теперь мы плавно переходим к главному вопросу связанному с срабатыванием автоматических выключателей в зависимости от его времятоковой характеристики. Между собой эти устройства различаются по току мгновенного расцепления. Его величина определяется кратностью тока, проходящего по цепи, к номиналу автомата.

 Автоматы типа МА

Главная особенность подобных устройств – отсутствие в них теплового расцепителя. Обычно подобные устройства ставят для защиты электрических моторов и прочих мощных устройств.

Устройства класса А

Автоматы класса А имеют самый высокий порог чувствительности. В устройствах с времятоковой характеристикой А, тепловой расцепитель, как правило срабатывает в случае превышении воздействующей силы тока на 30% больше номинала выключателя.

Стоит учесть, что подобные автоматы устанавливаются в линии, в которой не допустимы даже кратковременные перегрузки. К примеру, это может быть цепь с полупроводниковыми элементами.

Защитные устройства класса B

Все устройства категории В имеют меньшую чувствительность, в сравнении с устройствами категории А. Срабатывание электромагнитного расцепителя в них происходит при превышении номинала автомата на 200%. При этом время срабатывания данных устройств составляет 0,015 сек.

Устройства категории В используются для установки в линиях, в которые включены приборы освещения, розетки и также в других цепях, в которых отсутствует пусковые токи или они имеют минимальное значение.

Устройства категории С

Устройства типа С весьма распространены в бытовых сетях. Устойчивость к перегрузкам у данных устройств выше, нежели у всех вышеперечисленных. Чтобы произошло срабатывание соленоида электромагнитного расцепителя, требуется превышение проходящего через расцепитель тока в 5 раз выше номинального значения. Тепловой расцепитель срабатывает в случае превышения номинала в 5 раз через 1,5 сек.

Как упоминалось ранее выключатели с времятоковой характеристикой С обычно устанавливаются в бытовых сетях. Данные устройства отлично работают в роли вводных устройств для защиты общей сети.

Вы можете купить автоматические выключатели категории С от лучших производителей:

Автоматы CHINT

Автоматы IEK

Автоматические выключатели категории D

Выключатели категории D имеют наиболее высокую перегрузочную способность. Электромагнитная катушка в устройстве срабатывает при превышении номинала автомата, как минимум в 10 раз.

Тепловой расцепитель срабатывает через 0,4 сек.

Зачастую устройства категории D применяются в общих сетях зданий и сооружений в роли страховки. Данные устройства срабатывают в том случае, если не произошло своевременное срабатывание автоматов защиты цепи в отдельных помещениях. Также автоматы категории D могут устанавливаться в цепях с большими пусковыми токами.

Вы можете купить автоматические выключатели категории D здесь:

Автоматы CHINT

Автоматы IEK

 Защитные устройства категории K и Z

Автоматы категории K и Z встречаются довольно редко. Устройства категории К имеют большой разброс в значениях тока, требуемых для электромагнитного расцепителя. К примеру, для цепи переменного тока данный показатель должен превышать номинал в 12 раз, а в случае применения в цепи постоянного тока, в 18 раз. Электромагнитный соленоид срабатывает через 0,02 сек. Тепловой расцепитель может сработать при превышении номинала всего на 5%.

Из-за своих свойств устройства категории К применяются в цепях с исключительно индуктивной нагрузкой.

Устройства категории Z также имеют различные токи срабатывания соленоида электромагнитного расцепителя, но разброс для данного варианта, не настолько большой, как в выключателях с категорией К. В цепи постоянного тока величина тока должна быть в 4,5 раза выше номинала, а в сетях переменного тока для срабатывания автомата, ток должен превысить автомат в 3 раза. Устройства категории Z обычно используют для защиты электроники.

Автоматические выключатели (автоматы)

Содержание

Устройство модульного автомата

Автоматический выключатель (на языке электриков «автомат») является основой защиты в силовых электрических цепях низкого (до 1000 Вольт) напряжения. Это комбинированный электроприбор, сочетающий в себе функции выключателя и защитного устройства. Практически вся система распределения и защиты бытовой электропроводки построена на автоматах. Хочу сразу заметить, что основное применение автомата — это защита того участка электропроводки, который находится между выходом из автомата и потребителем. Если далее по линии находится другой автомат, то наш автомат должен защищать участок между этими двумя автоматами. При возникновении перегрузки или короткого замыкания на каком-то участке цепи, должен сработать только один автомат, защищающий конкретно данный участок цепи.

На фото выше представлен классический модульный автомат со снятой крышкой. По центру видна мощная токовая катушка электромагнитнго расцепителя, защищающего электропроводку от токов короткого замыкания. Справа от него — дугогасительная камера, под ним — биметаллическая пластина теплового расцепителя, защищающего цепь от длительных перегрузок.

Если нужна более подробная информация, посмотрите короткий видеоролик:

Как подобрать автомат?

Возьмем классический пример. Делаем ремонт в квартире (или в частном доме), меняем электропроводку и хотим ее защитить от перегрузок и коротких замыканий. Обычная в наши дни практика — разделение проводки на несколько ветвей с защитой каждой из них отдельным автоматом. В квартирах часто разделяют на отдельные линии освещение и розетки. Помимо этого, отдельная линия может быть выделена под электроплиту, еще одна под кухонные розетки и розетки хозблока, в которые обычно включают самые мощные в квартире электроприборы: электрочайник, микроволновая печь, стиральная машина и т.д. Надо заметить, что стандартные электророзетки, применяемые в наших домах, обычно рассчитаны на максимальный ток 10 или 16А, и зачастую являются самым слабым звеном электропроводки. Поэтому и номинал автомата, защищающего линию с такими розетками, не может быть выше 16А, какой бы толстый провод ни был.

О материале и толщине провода — это отдельная тема, здесь лишь скажу кратко: медь и только медь, для квартир и частных домов берем сечение 1.5 кв.мм на освещение, 2.5 кв.мм — на стандартные розетки. Соответственно, номиналы автоматов для линий освещения 10А, для линий, питающих розетки, 16А (при условии, что розетки тоже 16-амперные). При этом возникает ряд вопросов. Получается, что каждая розетка может одна выдержать 16 Ампер, но при этом суммарный ток всей группы розеток также не должен превышать те же самые 16 Ампер.

Некоторым такой расклад не нравится, и они ставят автоматы на больший ток — 25А и даже выше. По некоторым соображениям, этого не стоит делать, даже если сечение провода будет позволять пропускать такой ток длительное время. Представим ситуацию, что в одну из розеток воткнули какой-то мощный электроинструмент, который потребляет ток до 25-30А. Понятно, что при таком токе в розетке могут пойти неприятные процессы, вплоть до возгорания, а 25-амперный автомат этой перегрузки не почувствует. Ну или почувствует, но тогда, когда все уже будет гореть синим пламенем. Кто-то может возразить, что нет стандартного электроинструмента с таким током потребления, но ведь инструмент может быть и нестандартным, и неисправным. А может случиться и такое, что через удлинитель к розетке подключат несколько мощных электроприборов одновременно, с таким же результатом.

Поэтому, если предполагается, что суммарный ток оборудования, одновременно включенного в розетки, будет больше 16А, то правильным решением будет разделить розетки на несколько групп и запитать каждую группу через отдельный автомат. Надо иметь в виду, что в продаже имеются как 16-ти, так и 10-амперные розетки. Я не скажу, что те, которые на 10А, плохого качества — просто они рассчитаны на максимальный ток нагрузки, равный 10 А. Для таких розеток допустимо прокладывать проводку сеченим 1.5 мм2, но и автомат в данном случае должен быть 10-амперный. По поводу удлинителей. Очень часто можно встретить дешевые варианты, сечение шнура такого удлинителя 1 мм2, бывает и меньше. Сами удлинители обычно никакой защиты не имеют. Поэтому используйте такие удлинители с особой осторожностью, понимая то, что автомат их может и не защитить.

Маркировка автоматических выключателей

На корпусе автомата мы можем увидеть некоторые загадочные надписи. Ниже обозначены цифрами главные из них:

Расшифровка:

  1. Номинальный ток автомата
  2. Характеристика срабатывания
  3. Максимальный ток отключения
  4. Класс отключения.

Помимо вышеперечисленных надписей, на корпусе обычно находится логотип производителя и тип автомата, номинальное напряжение, а также краткое схематическое обозначение, показывающее, где находится неподвижный контакт (при вертикальном расположении его принято располагать сверху) и как расположены расцепители относительно контактов. Зажимные контактные винты могут закрываться шторками (см. крайний слева автомат), это удобно для опломбирования. Корпус обычно делается из полистирола — на мой взгляд, не самый подходящий материал для устройства, которое может прилично нагреваться. Наиболее распространенное название таких автоматов ВА47-29 (ВА47-63), ВА47-29М (BA47-125). Почему 47 и почему 29? Это еще идет из советских времен, в одном из проектировочных институтов придумали кодировку серий автоматических выключателей: ВА означало выключатель автоматический, далее шел номер серии. Существует множество серий: ВА51, ВА52, ВА55, ВА60, ВА61, ВА66, ВА88… А вторые две цифры обозначали максимальный номинал автоматов данного типа: 25 – 50А, 29 – 63А, 31 – 100А, 35, 36 – 400А, 38 – 500А, 39 – 630А, 41 – 1000А, 43 – 2000А. И хотя модульные автоматы появились намного позже, маркировка пошла по наследству. Так их маркируют IEK, TDM и многие другие производители. У ульяновского «Контактора» они называются ВА47-063Про и ВА47-100Про. У курского КЭАЗа они же называются OptiDin BM63 и OptiDin BM125, а у дивногорского ДЗНВА соответственно ВА61F29M и ВА61F31M. Что касается всяческих леграндов и иже с ними, то там у каждого своя система и так часто меняются названия, что и не уследишь.

Номинальный ток автомата

Пришло время разобраться с тем, что на деле означает номинальный ток автомата и какой при этом будет ток срабатывания защиты. Для тех, кто понимает разницу между действующим и мгновенным значениями, уточняю, что все параметры автоматов, связанные с током или напряжением — это действующие значения, если это особо не оговорено. Согласно ГОСТ Р 50345-2010 (п.3.5.1), Номинальный ток автоматического выключателя есть значение тока, определяющее рабочие условия, для которых он спроектирован и построен. Кратко и точно.

Распространенная ошибка — часто люди считают, что номинальный ток и есть ток срабатывания. На самом деле, исправный автоматический выключатель никогда при номинальном токе не сработает. Более того, он не сработает даже при 10% перегрузке. При большей перегрузке автомат отключится, но это не значит, что он отключится быстро. Обычный модульный автомат имеет 2 расцепителя: медленный тепловой и быстро реагирующий электромагнитный.

Тепловой расцепитель в своей основе содержит биметаллическую пластину, которая нагревается от проходящего через нее тока. От нагрева пластина изгибается, и при определенном положении воздействует на защелку, и выключатель отключается. Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку со втягивающимся сердечником, который при большом токе также воздействует на защелку, отключающую автомат. Если назначение теплового расцепителя — отключать автомат при перегрузках, то задача электромагнитного — быстрое отключение при коротких замыканиях, когда значение тока в разы превышает номинальное.

Ряд значений номинальных токов

Мне приходилось устанавливать автоматические выключатели номиналом от 0.2А. Вообще, мне встречались модульные автоматы следующих номиналов: 0.2, 0.3, 0.5, 0.8, 1, 1.6, 2, 2.5, 3, 3.15, 4, 5, 6, 6.3, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125 Ампер. Максимальный номинал автомата, предназначенного для работы в сетях 0.4 кВ, который я видел — 6300А. Это соответствует трансформатору мощностью 4МВА, ну а более мощных трансформаторов под это напряжение у нас не делают, это предел. Cказать, что номиналы строго соответствуют какому-то единому стандартному ряду, как например Е6, Е12 у радиоэлементов, я не могу. Создается впечатление, что лепят кто во что горазд. С автоматами выше 100А ситуация примерно такая же. Тем не менее, существует и действует поныне стандарт ГОСТ 8032-84 «Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел». Согласно этому стандарту, номиналы должны соответствовать определенным рядам значений. Основной ряд R5, который определяет следующую шкалу номинальных значений:
1, 1.6, 2.5, 4, 6.3, 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160 и т.д.
Как видим, ряд состоит из пяти повторяющихся значений, просто после каждого цикла сдвигается десятичная точка. Если есть спрос на более точный подбор, ГОСТом предусмотрены ряды
R10 (1, 1.25, 1.6, 2, 2.5, 3.15, 4, 5, 6.3, 8) и
R20 (1, 1.12, 1.25, 1.4, 1.6, 1.8, 2, 2.24, 2.5, 2.8, 3.15, 3.55, 4, 4.5, 5, 5.6, 6.3, 6.3, 7.1, 8, 9).
При этом, в обоснованных случаях, допускается некоторое округление (например 3.2 вместо 3.15 или 6 вместо 6.3). Думаю, нет нужды расписывать стандарт более подробно, каждый желающий может его найти и почитать.

Но и это еще не все. В том же ГОСТ Р 50345-2010 есть глава 5.3 под названием «Стандартные и предпочтительные значения». Согласно ей, предпочтительными значениями номинального тока модульных автоматов являются: 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125 А.

Характеристика срабатывания

Чувствительность электромагнитных расцепителей регламентируется параметром, называемым характеристикой срабатывания, иногда ее называют группой срабатывания, обозначается одной латинской буквой, на корпусе автомата ее пишут прямо перед его номиналом, например надпись C16 означает, что номинальный ток автомата 16А, характеристика С (наиболее, кстати, распространенная). Менее популярны автоматы с характеристиками B и D, в основном на этих трех группах и строится токовая защита бытовых сетей. Но есть автоматы и с другими характеристиками.

Это усредненные графики, на самом деле допускается некоторый разброс по времени срабатывания тепловой защиты. Если вас интересуют подробности, то жмите сюда.

Класс токоограничения

Движемся дальше. Электромагнитный расцепитель, хоть и называется мгновенным, но тоже имеет определенное время срабатывания, которое отражает такой параметр, как класс ограничения. Он обозначается одной цифрой и у многих моделей эту цифру можно найти на корпусе аппарата. В основном сейчас выпускаются автоматы с классом токоограничения 3 — это значит, что со времени достижения током значения срабатывания до полного разрыва цепи пройдет время не более чем 1/3 полупериода. При стандартной у нас частоте 50 Герц это получается около 3,3 миллисекунд. Класс 2 соответствует значению 1/2 (порядка 5 мс). По некоторым источникам, отсутствие маркировки этого параметра равносильно классу 1. Самый высокий класс, который мне попадался — это 4-й у автоматов OptiDin производства КЭАЗ.

Селективность защит

Эта тема вынесена в отдельную статью

Максимальный ток отключения

Очень важный параметр — максимальный ток отключения. Этот параметр в большой степени отражает качество силовой части автомата. Обычно в розничной сети нам предлагаются автоматы с током отключения до 4.5 или 6 кА. Иногда попадаются дешевые модели с отключающей способностью в 3 кА. И хотя в бытовых условиях ток КЗ редко достигает таких величин, все-таки я не советую использовать автоматы с отключающей способностью менее 4.5 кА. Потому что, если отключающая способность мала, то следует ожидать и контакты меньшей площади, и дугогасительные камеры похуже и т.д.

Номинальное (максимальное) напряжение автомата

Обычно на автомате имеется надпись, указывающая номинальное напряжение сети,для которой он предназначен. На однополюсных автоматах обычно указывается фазное и линейное напряжения примерно так: 230/400V~ , это означает, что основное назначение автомата в цепях с номинальным фазным напряжением 220-230В, соответственно линейным 380-400В. Конечно, автомат способен разомкнуть цепь при любых перенапряжениях в этих сетях, предусмотренных ГОСТ 32144-2013. При напряжениях ниже номинального автоматы работают нормально, т.е. автомат, на котором указано напряжение 400В, будет без проблем работать в цепях напряжением 110 или 12 Вольт. Как показала практика, автоматические выключатели, предназначенные для сетей переменного напряжения, нормально работают в цепях постоянного напряжения, причем ток и характеристики срабатывания будут при этом не сильно отличаться.

Ток короткого замыкания

Для правильного выбора автомата — в частности, его характеристики срабатывания — нам желательно знать ток короткого замыкания в конце линии, защищаемой этим автоматом. При проектировании токи короткого замыкания рассчитывают, исходя из параметров питающей сети, сечения проводов и т.д. Электрику-практику обычно трудно добыть эти данные, но он может провести некоторые измерения, которые позволят вычислить ток КЗ. Я не призываю это делать обязательно, но покажу, как это можно сделать. По понятным причинам мы не можем просто устроить КЗ и измерить его силу тока. Поэтому будем делать косвенно. Представим питающую сеть в виде некого генератора, обладающего каким-то внутренним сопротивлением. Тогда ток КЗ будет равен ЭДС генератора, деленной на его внутреннее сопротивление. ЭДС генератора считаем равной напряжению сети без нагрузки, его мы легко можем измерить вольтметром.

Рассмотрим левый рисунок. Пусть точки a и b — это розетка, в районе которой мы хотим узнать ток короткого замыкания. G — некий эквивалент генератора, подающего напряжение в сеть, Z1 — его внутреннее сопротивление. Z2 — это включенная в сеть нагрузка, которая при коротком замыкании будет равна нулю. Переходим к правой схеме. В цепь включили амперметр и подключили вольтметр. Для удобства добавили выключатель (рубильник или автомат). Теперь, подключая вместо Z2 разную нагрузку (желательно активную — нагреватели и т.д.), снимаем показания амперметра и вольтметра, после чего рисуем график зависимости напряжения от тока. Для хорошего результата нужно сделать не меньше пяти замеров, причем максимальное значение тока взять как можно больше, чтобы напряжение ощутимо просело. Конечно же, при большом токе у вас может сработать защита по перегрузке, поэтому нужно быстро снять показания и сразу же отключить S1. Осталось только продолжить график до нулевого значения напряжения и узнать ожидаемый ток короткого замыкания. В качестве вольтметра и амперметра можно применить мультиметр и токоизмерительные клещи.

Автоматы в цепях постоянного тока

При использовании обычных автоматов в цепях постоянного тока следует учитывать несколько факторов. В первую очередь это связано с гашением дуги. Переменный ток 100 раз в секунду уменьшается до нуля, поэтому его дуга не так устойчива, как дуга постоянного тока. Хуже всего, когда автомат разрывает цепь с большой индуктивностью — например, электромагнит. Контактная система может не справиться с дугой, серебро на контактах быстро выгорит, и автомат выйдет из строя раньше срока. Бывает, когда контакты привариваются друг к другу. Для предотвращения подобного принимаются дополнительные меры по гашению ЭДС самоиндукции (конденсаторы, RС-цепочки, варисторы и т.д.), а также последовательное соединение полюсов для увеличения суммарной длины дуги. Что касается токов и характеристик срабатывания автоматов, то они будут такими же, как и на переменном токе. Испытания подтверждают, что на постоянном токе отсечка становится более грубой примерно в 1.41 раза (связано с отношением максимального значения к действующему).

Где купить автоматы?

Автоматический выключатель с характеристикой C обычно купить не проблема — они в достаточном ассортименте представлены в строительных и хозяйственных магазинах и на рынках. Автоматы с характеристиками B, D тоже встречаются в этих местах, но достаточно редко. Их можно заказать на фирмах или в небольших специализированных магазинах. А можно купить в интернет-магазине АВС-электро. В этом магазине в разделе «Аппараты и устройства защиты» есть практически все автоматы всех номиналов и характеристик. Приятно, что есть не только привычные нам номиналы 6, 10, 16, 25, но и 8, 13, 20 Ампер, которых зачастую так не хватает для обеспечения хорошей селективности.

Зависимость срабатывания от окружающей температуры

Еще один момент, о котором часто забывают — это зависимость тепловой защиты автомата от температуры окружающей среды. А она очень существенная. Когда автомат и защищаемая линия находятся в одном помещении, то обычно ничего страшного: при понижении температуры чувствительность автомата уменьшается, но зато увеличивается нагрузочная способность провода, и баланс более-менее сохраняется. Проблемы могут быть тогда, когда провод в тепле, а автомат на холоде. Поэтому, если такая ситуация имеет место, то нужно сделать соответствующую поправку. Примеры таких зависимостей показаны ниже на графике. Более точную информацию по конкретной модели нужно смотреть в паспорте от завода-изготовителя.

Испытания автоматических выключателей

Эта тема вынесена в отдельную статью

Количество полюсов. Когда следует применять 2-х и 4-х полюсные автоматы?

У автоматического выключателя может быть от 1 до 4 полюсов. Каждый полюс имеет свой как тепловой, так и электромагнитный расцепитель. При срабатывании одного из них отключаются одновременно все полюса. Включить также можно только все полюса вместе одной общей рукояткой. Существует еще одна разновидность автоматов — так называемые 1p+n. Этот автомат синхронно коммутирует 2 провода: фазный и нулевой, но расцепитель в нем один — только на фазном контакте. При срабатывании расцепителя оба контакта размыкаются.

В большинстве случаев нет необходимости размыкать нулевой провод. Поэтому самыми популярными являются однополюсные автоматы для однофазных и трехполюсные для трехфазных цепей. Но в некоторых случаях вместе с фазными нужно отключать нулевой провод. Например, согласно ПУЭ-7 п.7.3.99 это необходимо во взрывоопасных зонах класса В-I. Также двухполюсный автомат нужно обязательно ставить там, где оба питающих проводника — фазные. Следует отметить, что категорически нельзя пускать через автомат нулевой защитный (PE) или совмещенный нулевой (PEN) провод. Разрывать можно только рабочий нулевой провод (N).

Последовательное и параллельное соединение полюсов и автоматов

Можно ли соединять полюса параллельно или последовательно? Можно. Но для этого нужно иметь веские причины. Например, при отключении индуктивной нагрузки или просто в случаях перегрузки или короткого замыкания — то есть тогда, когда приходится разрывать большой ток, возникает электрическая дуга. Для ее разрыва имеются дугогасительные камеры, но все равно это не проходит бесследно — контакты могут подгорать, может появляться копоть. Если мы соединим полюса последовательно, то дуга разделится между ними, она будет быстрее погашена, износ контактов будет меньше. К недостаткам данного способа можно отнести повышенные потери — все-таки какое-то падение напряжения на контатках есть, и чем выше ток, тем больше на них теряется мощности (в пределах нескольких ватт на токах 10-100А, обычно изготовитель включает данную информацию в паспорт). Параллельное соединение полюсов обычно применяют тогда, когда нет автомата нужного номинала, но есть автомат меньшего номинала, но с «лишними» полюсами. При этом обычно, для подсчета суммарного номинального тока, рекомендуют для 2-х параллельных полюсов умножать номинальный ток одного полюса на 1.6, для 3-х — на 2.2, для 4-х — на 2.8. Возможно, в некоторых аварийных случаях это выход из положения, но при первой же возможности нужно заменить такой суррогат на автомат нужного номинала. Понятно, что вышесказанное относится к автоматам с одинаковыми полюсами и не относится к автоматам типа 1p+n и т.п.

Еще сложней дело обстоит при параллельном и последовательном соединении автоматов. Конечно, можно придумать ситуацию и как-то даже обосновать параллельное соединение двух или нескольких автоматов, но я бы не советовал даже рассматривать такой вариант. Как распределятся токи, что будет после отключения одного из автоматов — все это сомнительно и трудно предсказуемо. Последовательно включать автоматы более разумно. Например, это можно рассматривать как повышение надежности защиты: в случае неисправности одного из автоматов другой его подстрахует. Но обычно так не делают, а в качестве страховки рассматривается групповой автомат. К тому же сам автоматический выключатель потребляет некоторое количество электроэнергии, поэтому дополнительный автомат — это еще и дополнительные потери.

Мощность рассеивания автоматических выключателей

Рассеивание — это потери электроэнергии, которые в виде тепла уходят в окружающую среду. Для примера приведу паспортные значения рассеиваемой мощности для автоматов ВА 47-63 (для новых автоматов при значениях тока, равных номинальному):

Номинальный ток In, A Мощность рассеивания, Вт
1-полюсные 2-полюсные 3-полюсные 4-полюсные
1 1,2 2,4 3,6 4,8
2 1,3 2,6 3,9 5,2
3 1,3 2,6 3,9 5,2
4 1,4 2,8 4,2 5,6
5 1,6 3,2 4,8 6,4
6 1,8 3,6 5,5 7,2
8 1,8 3,6 5,5 7,33
10 1,9 3,9 5,9 7,9
13 2,5 5,3 7,8 10,3
16 2,7 5,6 8,1 11,4
20 3,0 6,4 9,4 13,6
25 3,2 6,6 9,8 13,4
32 3,4 7,5 11,2 13,8
35 3,8 7,6 11,4 15,3
40 3,7 8,1 12,1 15,5
50 4,5 9,9 14,9 20,5
63 5,2 11,5 17,2 21,4

Как видим, автоматический выключатель тоже хочет есть. Поэтому не стоит увлекаться и втыкать автоматы везде, где это возможно. Где же происходят потери? Основная часть приходится на тепловой расцепитель. Но не надо излишне драматизировать ситуацию. Эти потери пропорциональны протекающему току. Поэтому, если например нагрузка в 2 раза меньше номинальной, то и потери будут соответственно в 4 раза меньше, а при отсутствии нагрузки не будет и потерь. Если их представить в процентном виде, то будут величины порядка 0,05-0.5%, причем наименьший процент у самых мощных автоматов. В самих контактах, пока автомат новый, потери незначительны. Но в процессе эксплуатации контакты будут подгорать, переходное сопротивление будет расти, а с ним будут расти и потери. Поэтому у старого автомата потери могут быть заметно больше. Как измерить потери — читайте здесь

Выбор автомата по мощности (току) нагрузки

Хотя основное назначение автомата — это защита электропроводки, при определенных условиях целесообразно рассчитывать автомат по току нагрузки. Это возможно в тех случаях, когда отходящая от автомата линия предназначена для питания одного конкретного электроприбора. В бытовых сетях это может быть электроплита или кондиционер, какой-либо станок, электрокотел и т.д. Как правило, нам известен номинальный ток электроприбора, либо мы можем вычислить его, зная мощность нагрузки. Так как проводка выбирается с определенным запасом, то в данном случае номинал автомата обычно меньше того, который мы бы получили, рассчитывая по допустимому току провода. Поэтому при каких-либо замыканиях внутри электроприбора или его перегрузках наша защита сработает, защитив его от дальнейшего разрушения.

Выбор автомата для электропривода (электродвигатель, электромагнитный клапан и т.д.)

Если нагрузкой в цепи является электродвигатель, то нужно помнить, что пусковой ток двигателя в несколько раз больше номинального, поэтому в данном случае нужно использовать автоматы с характеристикой C, а в отдельных случаях (не бытовых) даже D. Номинал автомата выбираем по номинальному току двигателя. Его можно прочитать на табличке или измерить вышеупомянутыми клещами. Измерять ток нужно при нагруженном двигателе, не забывайте. Понятно, что точного соответствия автомата току двигателя не получится, выбирайте ближайшее значение. Некоторые производители заявляют автоматы с особыми характеристиками, специально для электродвигателей. Хотя, при детальном рассмотрении, эти характеристики обычно являются чем-то средним между C и D. Конечно, такой автомат не защитит двигатель должным образом и, если, к примеру, заклинит вал, то произойдет следующее: отсечка не сработает, т.к. ток не будет выше пускового, а тепловая защита может не успеть — перегрев обмоток в двигателе идет очень быстро. Поэтому электродвигателю необходима дополнительная защита в виде специального быстродействующего теплового (или электронного) реле. Таких же правил следует придерживаться и при выборе автомата для электромагнитного привода (различные клапаны, шторки и т.д.).

Производители автоматических выключателей

Большие автоматы — это отдельная тема, здесь рассматриваем производителей исключительно в контексте модульной продукции. На постсоветском пространстве хорошо зарекомендовали себя такие бренды, как ABB, Legrand, Shneider Electric. Обычно продукцию этих фирм вам порекомендуют, когда вы попросите что-то понадежней. Из российских производителей вполне приличные аппараты изготавливают КЭАЗ, Контактор, DEKraft. Больше всего нелестных отзывов собрал IEK — наверное, справедливо, хотя в продаже они, пожалуй, самые покупаемые, благодаря низкой цене.

Модули, расширяющие возможности автоматов

К автоматам можно «пристегивать» дополнительные модули. Это могут быть контактные группы, расцепители минимального напряжения или электропривод, дающий возможность дистанционного управления автоматическим выключателем. Для наглядности приведу небольшой видеоролик, показывающий совместную работу автомата и моторного привода к нему.

Автоматические выключатели АП-50

Стандарты для автоматических выключателей

ГОСТ Р 50031— 2012 (МЭК 60934:2007) — Автоматические выключатели для электрооборудования. Серьезный, большой документ. Очень много интересной информации для углубленного изучения данной темы.
ГОСТ Р 50345-2010(МЭК 60898-1:2003) — Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения.

Усенко К.А., инженер-электрик,

[email protected]

Типы характеристика классификация виды автоматических выключателей. Устройство автоматического выключателя: маркировка, токи, обозначение

Типы автоматических выключателей

Автоматический выключатель – защитный прибор, срабатывающий от короткого замыкания или тепловой перегрузки линии к которой подключен.
Типы:
Основные типы или виды автоматических выключателей:
– Модульный автоматический выключатель. Устройство стандартного, модульного типа с установкой в электрический щиток на din-рейку. Применяется для защиты в бытовых целях, а так же в коммерческих и промышленных сетях энергораспределения.
– Промышленные автоматические выключатели в корпусе. Предназначены для защиты распределительных сетей 50/60 Гц с напряжением до 660 В, рабочим током до 1600 А. Применяется в больших щитовых подстанциях и на производстве используются для подключения мощного оборудования или как главный вводной автоматический выключатель.
– Автоматические выключатели для защиты электрических двигателей.
Все вышеперечисленные типы автоматических выключателей имеют свои характеристики для определенных параметров срабатывания.
Остановимся более подробнее на модульном автоматическом выключателе. Это основной элемент защиты в электрораспределении для жилищных, коммерческих помещений.
Сразу обозначим, что внешний вид модульных автоматических выключателей одного и того же производителя будет одинаков, характеристики срабатывания на внешний вид не влияют.
Различают автоматические выключатели по характеристике срабатывания:
Характеристика срабатывания это настройка магнитного расцепителя, более простыми словами – настройка чувствительности на ток короткого замыкания.

Токи автоматических выключателей

Для бытовых условий электрораспределения (в жилом доме, квартире) применяются номинальные токи автоматических выключателей от 0,5 до 63 Ампер. Такие параметры автоматических выключателей являются достаточными для обеспечения защиты и правильного распределения электрических линий. Если, в жилом доме, возникает потребность установки автоматического выключателя на токи выше 63 Ампера, то такие приборы так же существует, но уже в промышленных сериях. Устанавливая в доме такой мощный автомат, убедитесь что сечение вводного кабеля позволяет устанавливать автоматический выключатель на такой ток. К примеру, для автоматического выключателя на ток 100 Ампер сечение кабеля, которого он защищает должно быть не менее 16 mm² медного проводника или же 25 mm² алюминиевого. Более точное определение номинального тока автомата защиты к сечению кабеля зависит от ряда таких факторов, как длина токоведущей линии, количество жил в проводнике (одножильный, двухжильный, трехжильный провод и т.д) и способ прокладки кабеля. Приняв во внимание потерю мощности, от длины линии, и условие охлаждения от способа прокладки кабеля вы сможете правильно подобрать номинальный ток автоматического выключателя для надежной и безопасной работы.

Технические характеристики автоматического выключателя:

Рассмотрим самые востребованные время-токовые характеристики автоматических выключателей в бытовых сериях:

Классификация автоматических выключателей:

Итак, время-токовая характеристика автоматических выключателей, такая характеристика дает возможность индивидуального подбора защиты к каждому прибору или линии. – Кривая «B». В автоматическом выключатели такого типа срабатывания настройка магнитного расцепителя установлена в пределах 3÷5 Iноминального значения автомата. Автоматические выключатели с характеристикой отключения B, способны защищать от тока короткого замыкания с малым значением и подойдут для установки практически во всех случаях, где на линии нет устройств с большими пусковыми токами. Защита освещения, бойлеров, нагревательных приборов, электрочайника, тостера, бытовых электрических плит и других электроприборов за исключением электроприборов где присутствуют электродвигатели, насосы.
Кривая «C». Автоматический выключатель характеристики отключения у которого тип С — настройка 5÷10 от Iноминального значения. В современных квартирах и домах, практически везде стоят автоматические выключатели с такой характеристикой. Это обусловлено тем, что автомат с такими настройками способен надежно защищать линии практически со всеми электроприборами, включая те приборы, где при старте включения появляются большие пусковые токи (приборы в конструкции которых есть электродвигатели, большое количество дросселей и пр.). Например, бытовые электроприборы с большими пусковыми токами: стиральная машина, пылесос, холодильник, блендер и т.п.
Кривая «D». Категория автоматических выключателей с характеристикой D предназначена для защиты электрических двигателей в однофазной и трёхфазной сети. Это устройства защиты с более грубыми настройками чувствительности к токам короткого замыкания: в пределах от 10 до 20 Iноминального значения.
Автоматические выключатели характеристики которых мы не упомянули в этой статье («MA», «A», «K», «Z») относятся к промышленным сериям и о них мы расскажем в отдельной статье.
Напишем немного о том, зачем такая градация по типам срабатывания.
В электрораспределительных щитах, при распределении с большого количества потребителей, для правильной работы системы, необходимо соблюдение селективности. Селективность автоматического выключателя — можно назвать словом «избирательность».
Селективность — согласование работы установленных последовательно защитных аппаратов, таким образом, чтобы в случае перегрузки или короткого замыкания (к.з.) отключалась только та часть установки, где возникла неисправность.

Маркировка автоматических выключателей

– Расшифруем основные показатели бытового, модульного автоматического выключателя по маркировке. Обращаем ваше внимание на то, что у фирменных, оригинальных устройств защиты, маркировка выполнена четко и нестирающейся краской. Бывают случаи когда вам предлагают автоматический выключатель маркировка которого не четкая, цифры напечатаны расплывчатой краской или вовсе стертые, знайте это подделка! На корпусе изделия должно быть все обозначение автоматических выключателей, даже такие технические характеристики, как отключающая способность автоматического выключателя и характеристика отключения. Например, напечатанный символ «C», рядом с номиналом, указывает на то, что автоматический выключатель С типа.

Каталог автоматических выключателей

Интернет-магазин «Электрика-Шоп» — это специализированный магазин электрики. В каталоге наших товаров вы найдете самые популярные, надежные, проверенные временем и практикой, автоматические выключатели европейских брендов. Например, автоматические выключатели Schneider Electric, считаются одними из самых лучших средств защиты от короткого замыкания и тепловой перегрузки. В каждой карточке товара автомата защиты Шнайдер Электрик можно скачать каталог автоматических выключателей Schneider Electric.
Автоматические выключатели Moeller / Eaton – еще один качественный, надежный, а главное доступный по цене бренд автоматов защиты. Производитель Moeller / Eaton предлагает несколько серий для бытового и коммерческого сектора, подробнее о продуктах можно ознакомиться перейдя по ссылке – Автоматические выключатели Moeller

Устройство автоматического выключателя

Мало кому приходилось разбирать автомат и исследовать устройство автоматических выключателей. Для общей информативности, мы решили показать вам, как должно выглядеть это защитное устройство изнутри, и как на практике выглядят разобранные автоматы оригинального фирменного бренда и обычный китайский (из дешевого ценового сегмента).
Предлагаем фото и схему этих автоматических выключателей в разрезе с краткими комментариями.
Клеммы подключения у фирменного автоматического выключателя это два полноценных винтовых зажима, а у китайского одна верхняя клемма для подключения провода с нормальным креплением и одна нижняя с явной халтурой, зачем делать экономию на зажимах проводов мы не знаем, но даже такой ньюанс может повлиять на продолжительность работы автомата. Не будем подробно описывать достоинства и недостатки конкретно этих автоматических выключателей, но в результате увиденного, сделаем такое описательное заключение, что при разборке двух автоматов защиты (фирменного и с категории «подешевле») механические части, такие как подвижный и неподвижный силовой контакт, крепление гибкого проводника, плавность хода ручки управления и клеммы подключения даже визуально имеют явное отличие качества. Мы не тестировали тепловой и электромагнитный расцепитель автомата китайского, дешевого образца, но не идеальное качество применяемых деталей показал даже визуальный осмотр устройства этого автоматического выключателя.

Что такое электрическая машина?

Электрическая машина — это устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую или наоборот. Электрические машины также включают трансформаторы, которые фактически не преобразуют механическую и электрическую форму, а преобразуют переменный ток с одного уровня напряжения на другой.
Электрогенератор:
Электрогенератор — это электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую.Генератор работает по принципу электромагнитной индукции. Он утверждает, что всякий раз, когда проводник движется в магнитном поле, внутри проводника индуцируется ЭДС. Это явление называется генератором.

Генератор в основном состоит из статора и ротора. Механическая энергия передается на ротор генератора с помощью первичного двигателя (то есть турбины). Турбины бывают разных типов, такие как паровая турбина, водяная турбина, ветряная турбина и т. Д. Механическая энергия также может быть обеспечена двигателями внутреннего сгорания или аналогичными другими источниками.

Чтобы узнать больше о том, как работают генераторы, прочтите следующие статьи.
  • Генератор переменного тока (преобразует механическую энергию в электричество переменного тока)
  • Генератор постоянного тока (преобразует механическую энергию в электричество постоянного тока)
Электродвигатель:
Двигатель — это электрическая машина, которая преобразует электрическую энергию в механическую. Когда проводник с током помещается в магнитное поле, на проводник действует механическая сила, и это принцип действия двигателя.

Как и генераторы, двигатели состоят из двух основных частей: статора и ротора. Во многих типах двигателей необходимо обеспечить электропитание как обмотки статора, так и обмотки ротора. Но в некоторых типах двигателей, таких как двигатели с фиксированным магнитом и асинхронные двигатели, может потребоваться питание только для одной обмотки. Электромагнитная сила между двумя обмотками заставляет ротор вращаться.

Чтобы узнать больше об электродвигателях, прочтите следующие статьи.

Трансформаторы:

Трансформаторы фактически не преобразуют механическую энергию в электрическую, но они передают электрическую энергию из одной цепи в другую.Они могут увеличивать или уменьшать (повышать или понижать) напряжение при передаче мощности без изменения частоты, но с соответствующим уменьшением или увеличением тока. Входная мощность и выходная мощность электрического трансформатора в идеале должны быть одинаковыми.

Повышающие трансформаторы повышают уровень напряжения от первичной к вторичной, но с соответствующим уменьшением тока. В то время как понижающий трансформатор снижает уровень напряжения с соответствующим увеличением тока, чтобы поддерживать постоянную мощность.


Вы можете найти статьи, связанные с электрическими машинами, по следующей ссылке —

Index of Electrical Machines.

Электрические машины — Виды и принцип работы

Электричество в природе не существует в какой-либо полезной форме. Он должен вырабатываться из любых других источников энергии, таких как солнечная, ветровая, гидро-, тепловая, атомная и т. Д. Фотоэлектрические элементы помогают нам улавливать энергию солнечного света, а генераторы используются для преобразования механической энергии, доступной в других формах, в электричество.Механическая энергия может быть получена от ветра, проточной воды и пара с помощью турбин. Двигатели используются для обратного преобразования электричества в механическую энергию. Итак, в совокупности электрических машин — это устройства, преобразующие механическую энергию в электрическую и наоборот.

Давайте начнем с трансформаторов, чтобы вы могли понять основную концепцию электромагнитной индукции, которая возникает в каждой электрической машине.

Классификация электрических машин

В основном электрические машины подразделяются на

  • Статические электрические машины — трансформаторы
  • Вращающиеся электрические машины — двигатели (преобразование электрической энергии в механическую) и генераторы (преобразование механической энергии в электрическую)

Трансформаторы

Любое статическое устройство, которое может передавать переменный ток из одной цепи в другую за счет электромагнитной индукции, можно рассматривать как трансформатор.Трансформаторы используются для преобразования переменного тока с одного уровня напряжения на другой.

Базовый трансформатор состоит из двух катушек, соединенных магнитным сердечником. В случае трехфазных трансформаторов будет присутствовать два набора катушек на фазу. Один набор катушек известен как первичная обмотка, а другой — как вторичная обмотка. Эти две обмотки изолированы друг от друга и магнитно связаны через железный сердечник.

К первичной обмотке подключено переменное напряжение. При подключении создается переменный магнитный поток с амплитудой, пропорциональной величине приложенного напряжения, частоте и количеству витков. Этот поток связывается с вторичной обмоткой и индуцирует напряжение, пропорциональное количеству витков вторичной обмотки.

Отношение числа витков первичной обмотки и витков вторичной обмотки известно как отношение витков трансформатора . Возможен любой коэффициент трансформации напряжения, который достигается за счет правильного соотношения количества витков первичной и вторичной обмоток.

Коэффициент трансформации напряжения определяется выражением:

Если вторичное напряжение больше первичного, трансформатор называется повышающим трансформатором. Если первичное напряжение больше вторичного, трансформатор называется понижающим трансформатором.

Для обеспечения эффективного связывания магнитного потока сердечник (конструкция, поддерживающая обмотки) изготовлен из высокопроницаемого железа или стального сплава.Трансформаторы доступны в различных размерах, формах и конструкциях, но основной принцип остается неизменным.

Электроэнергия вырабатывается на станции среднего напряжения (6,6 кВ, 11 кВ, 33 кВ). Чтобы минимизировать потери передачи , генерируемое напряжение повышается до более высоких напряжений. Здесь используются повышающие трансформаторы. Понижающие трансформаторы используются для понижения передаваемого напряжения вблизи центров нагрузки. Это делает трансформатор самой важной электрической машиной.

Машины электрические вращающиеся

Вращающиеся электрические машины, используемые для преобразования механической энергии в электрическую или наоборот. Существует три основных типа вращающихся электрических машин .

  1. Электрические машины постоянного тока — двигатели постоянного тока и генераторы постоянного тока
  2. Синхронные машины — генераторы переменного тока и синхронные двигатели
  3. Асинхронные двигатели или асинхронные машины

Все вращающиеся электрические машины имеют две общие основные части.Первая — это вращающаяся часть, известная как ротор, а вторая — неподвижная часть, называемая статором. Эти детали изготовлены из высокопроницаемого магнитного материала, такого как кремнистая сталь. Давайте углубимся в детали каждого из них.

Машины постоянного тока Машины

постоянного тока доступны в различных размерах и формах от небольших шаговых двигателей в принтерах до огромных тяговых двигателей. Машина постоянного тока состоит из обмотки возбуждения на статоре и якоря на роторе.

Вид в разрезе электрических машин постоянного тока

Как вы знаете, электромагнитное преобразование требует относительного движения между обмотками возбуждения и якоря.Для достижения относительного движения между статором и ротором якорь вращается снаружи с помощью первичного двигателя (турбины или двигатели). Когда якорь вращается мимо полюсов возбужденного поля, в якоре индуцируется ЭДС.

Наведенная ЭДС носит переменный характер. Чтобы преобразовать его в постоянный ток, два конца якоря подключаются к коммутатору. Коммутаторы представляют собой металлические стержни, прикрепленные к валу машин и подключенные к обмотке якоря, которые изменяют направление тока на каждые пол-оборота.Коммутатор разделен на несколько сегментов, и каждый сегмент изолирован друг от друга. Угольные щетки используются для сбора тока от коммутатора.

В машинах постоянного тока якорь всегда остается на роторе, чтобы преобразовать индуцированное переменное напряжение в постоянное. Якорь состоит из нескольких пазов и установлен на валу, который опирается на подшипник.

Двигатели постоянного тока

и генераторы постоянного тока имеют одинаковую конструкцию. Обычно двигатель можно использовать в качестве генератора и наоборот.По соединению обмоток статора и ротора машину постоянного тока можно классифицировать следующим образом:

  • Машины постоянного тока с независимым возбуждением
  • Машины постоянного тока с самовозбуждением

Машины постоянного тока с независимым возбуждением

В этом типе обмотки якоря и возбуждения возбуждаются отдельно. Обмотку возбуждения можно также заменить постоянным магнитом.

Двигатели с самовозбуждением

Якорь и обмотки возбуждения самовозбуждающегося двигателя возбуждаются от одного источника питания.Возможны следующие подключения.

  • Шунтирующее соединение — Якорь и поле подключены параллельно.
  • Последовательное соединение — Якорь и поле соединены последовательно.
  • Составное соединение
Соединение с машиной постоянного тока

Двигатели постоянного тока

Конструктивные особенности двигателей постоянного тока такие же, как и у генераторов. Они работают над свойством притяжения между разноименными магнитными полюсами и отталкивания между одинаковыми магнитными полюсами.Регулируя напряжение возбуждения и напряжение якоря, можно управлять скоростью двигателя постоянного тока. Кроме того, различные типы методов возбуждения делают двигатели постоянного тока более универсальными.

Скоростные характеристики двигателей постоянного тока

Синхронные машины

Генераторы переменного тока, присутствующие почти на всех турбинных электростанциях по всему миру, являются синхронными машинами. Генератор также может работать как двигатель, если на ротор подается постоянный ток, а на статор — переменное напряжение.Кратко рассмотрим принцип работы синхронных машин.

Изображение предоставлено: https://www.tonex.com/

Якорь синхронной машины находится на статоре, а поле — на роторе. На ротор (обмотку возбуждения) подается постоянный ток, который превращает его в электромагнит. В машинах PMDC (постоянный магнит постоянного тока) обмотка возбуждения ротора заменена постоянным магнитом.

Ротор может быть цилиндрического или явнополюсного типа. Цилиндрический; роторы механически устойчивы на высоких скоростях и используются в больших турбогенераторах, тогда как машины с явным полюсом используются в низкоскоростных гидроэлектрических генераторах.

Принцип работы синхронных машин

Генераторы

Когда на ротор подается постоянное напряжение, он становится электромагнитом. Если ротор приводится в движение первичным двигателем, происходит относительное движение между магнитным потоком ротора и проводником статора. Следовательно, согласно закону Фарадея в обмотке статора индуцируется ЭДС. Индуцированная ЭДС носит переменный характер, и частота чередования будет пропорциональна скорости вращения ротора.

Источник: www.wikimedia.org

В трехфазном генераторе переменного тока три набора катушек намотаны на полюсах статора с относительным электрическим расстоянием 120 градусов. Следовательно, ЭДС, наведенная в каждом наборе катушек, должна иметь фазовый сдвиг 120 градусов.

Двигатели синхронные

Как упоминалось ранее, постоянное напряжение подается на обмотку возбуждения синхронного двигателя, а переменный ток подается на статор для создания крутящего момента. Крутящий момент создается из-за тенденции ротора выравниваться по магнитному полю, создаваемому статором.

Когда на статор подается трехфазное переменное напряжение, создается вращающееся магнитное поле. Поскольку ротор уже имеет постоянное магнитное поле, он пытается выровняться с вращающимся магнитным полем поля статора, создавая крутящий момент.

Ротор не может мгновенно набрать скорость из-за инерции. Кроме того, скорость вращения поля статора очень высокая (50 Гц или 60 Гц). Следовательно, ротору становится трудно первоначально набрать крутящий момент. Это делает синхронный двигатель несамостоятельным.Двигатель должен приводиться в движение другим вспомогательным средством, близким к его синхронной скорости. При скорости, близкой к синхронной, поля ротора и статора блокируются друг с другом, и ротор начинает вращаться с синхронной скоростью, после чего вспомогательные средства, используемые для запуска двигателя, могут быть разъединены.

Другой особенностью синхронного двигателя является то, что при перевозбуждении он действует как конденсатор и может использоваться для компенсации реактивной мощности. Двигатель, используемый для компенсации реактивной мощности, известен как синхронный конденсатор и используется в крупных энергетических установках для коррекции коэффициента мощности.

Асинхронные двигатели или асинхронные двигатели Асинхронные двигатели

широко используются во всех отраслях промышленности. Без сомнения, можно сказать, что это самая используемая электрическая машина в мире. Однофазный асинхронный двигатель можно найти в каждом доме в виде потолочных вентиляторов, насосов и т. Д. Самое большое преимущество асинхронных двигателей заключается в том, что они не требуют отдельного источника питания для ротора.

Принцип работы асинхронных двигателей

Асинхронные двигатели имеют трехфазную обмотку на статоре, как в синхронных машинах.Когда на катушки статора подается трехфазное напряжение, образуется вращающееся магнитное поле. Это переменное магнитное поле вступает в контакт с проводниками ротора и индуцирует в нем ЭДС.

Концы обмотки ротора закорочены, так что по ним протекает ток, пропорциональный наведенной ЭДС. Из-за протекания тока создается другое магнитное поле, вращающееся в том же направлении, что и у статора. Взаимодействие между этими двумя магнитными полями создает крутящий момент, который стремится вращать двигатель в направлении вращающегося магнитного поля статора.Асинхронные двигатели — это самозапускаемые двигатели.

Скорость ротора всегда меньше синхронной скорости приложенного напряжения статора. Следовательно, эти двигатели известны как асинхронные двигатели. Разница на единицу между синхронной скоростью и фактической скоростью ротора называется скольжением.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

В асинхронных двигателях возможны два типа конструкции ротора. Первый — это ротор с обмоткой, а второй — ротор с короткозамкнутым ротором. Ротор состоит из пазов для размещения проводов.Ротор с обмоткой состоит из трех фазных обмоток, аналогичных обмоткам статора в этих пазах. Один конец каждой фазы закорочен, образуя соединение типа «звезда» или «звезда», а другие концы подведены к контактному кольцу, прикрепленному к валу.

Угольные щетки используются для нарезания контактных колец на внешней клеммной коробке. К ротору можно добавить внешнее сопротивление для ограничения пускового тока.

Роторы с короткозамкнутым ротором состоят из сплошных стержней из проводящего материала, помещенных в пазы ротора.Эти проводники закорочены на обоих концах. Этот тип роторов не имеет внешних электрических соединений. Кроме того, двигатели с короткозамкнутым ротором имеют меньший пусковой момент, чем роторы с обмоткой.

Индукционные генераторы

Когда асинхронный двигатель, вращающийся с определенной скоростью, вынужден вращаться выше своей синхронной скорости под действием внешней механической энергии, он действует как генератор. Такие машины известны как асинхронные генераторы. Они находят свое применение в ветроэнергетике и малых гидроэлектростанциях.

Двигатели постоянного тока с постоянным магнитом

Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами состоят из радиально расположенных постоянных магнитов на статоре. Ротор состоит из обмотки постоянного тока, подключенной к коммутатору. Принцип работы двигателей с постоянным постоянным током такой же, как и у параллельных двигателей постоянного тока, за исключением того, что они не требуют отдельного питания возбуждения. Отсутствие возбуждения снижает потери мощности, повышает эффективность и уменьшает размер по сравнению с обычными двигателями постоянного тока того же размера.

Бесщеточный двигатель постоянного тока

Бесщеточный двигатель постоянного тока имеет набор постоянных магнитов на роторе и полупроводник, переключаемый на статоре.Полупроводниковые переключатели преобразуют входной источник постоянного тока в пульсирующий постоянный ток для создания максимального крутящего момента при заданной скорости.

В этих двигателях положение ротора и статора инвертировано. Поле присутствует в роторе, а якорь присутствует в начале. Датчики используются для позиционирования ротора, и в зависимости от его положения полупроводниковые переключатели включаются и выключаются для выполнения требований по скорости и крутящему моменту. Эти двигатели более дороги, чем обычные двигатели постоянного тока, требуют меньшего обслуживания и имеют более длительный срок службы, чем обычные двигатели постоянного тока.

Серводвигатель Серводвигатели

используются для точного управления положением. Это бесщеточные двигатели постоянного тока в сочетании с датчиками положения, такими как энкодеры и потенциометры. Серводвигатели используются для управления положением с обратной связью. Они находят свое применение в морской навигации, автоматических станках, самолетах, роботах, регуляторах скорости и т. Д.

Шаговые двигатели

Шаговые двигатели — это двигатели с импульсным приводом, используемые для управления положением.Эти двигатели могут перемещаться под определенным углом для каждой применяемой фазы управления. Для них не требуются датчики положения.

Типы электрических машин — Все о технике

Что такое Различные типы электрических машин

Электрическая машина:

Устройство, способное к взаимному преобразованию между электрической и механической энергией, называется электрической машиной.

Проще говоря, электрическая машина преобразует электрическую энергию в механическую и наоборот.Трансформатор также является электрической машиной, за исключением того, что он преобразует уровни напряжения и тока.

Типы электрических машин:

Электрические машины подразделяются на два основных типа:

  • Стационарные электрические машины
  • Динамические электрические машины
Стационарные электрические машины:

Стационарная электрическая машина — это такая машина, у которой нет движущихся частей, и они остаются неподвижными на протяжении всей своей работы.

Трансформатор :

Трансформатор — это стационарная электрическая машина, не имеющая движущихся частей. Это машина, потому что между обмотками трансформатора происходит преобразование электрической и магнитной энергии.

Он преобразует электрическую энергию в магнитную энергию и снова в электрическую энергию с увеличением или уменьшением уровня переменного напряжения / тока и поддержанием постоянной электрической частоты.

Имеет две обмотки i.е. Первичная и вторичная обмотка. Обе обмотки намотаны вокруг неподвижного стального сердечника.

Изменяющийся переменный ток подается на первичную обмотку, что создает переменный магнитный поток в сердечнике трансформатора. Этот изменяющийся магнитный поток индуцирует ЭДС во вторичной обмотке трансформатора, в результате чего на выходе возникает переменный ток.

Динамические электрические машины:

Машины такого типа состоят из подвижных и неподвижных частей.

Есть два типа динамических электрических машин, т. Е.

  • Электродвигатель
  • Электрогенератор
Электродвигатель:

Двигатель — это тип динамической машины, преобразующей электрическую энергию в механическую.

Электродвигатели имеют подвижную часть, называемую ротором, и неподвижную часть, называемую статором.

Электродвигатели создают механическую силу из-за взаимодействия магнитного поля и тока в проводнике.

Существует два основных типа электродвигателей: электродвигатели постоянного тока и электродвигатели переменного тока.

Двигатели постоянного тока:

Везде, где проводник с током помещен в магнитное поле, он испытывает механическую силу. Двигатель постоянного тока работает по этому принципу. Ротор состоит из нескольких витков проводников, на которые подается питание от источника постоянного тока . Ротор помещен в магнитное поле. На проводник действует сила, благодаря которой ротор вращается.

Двигатели переменного тока:

В двигателях переменного тока статор состоит из обмотки, подключенной к источнику переменного напряжения. Он создает вращающееся магнитное поле.

Ротор состоит из проводника, который может легко проводить электричество. Ротор размещен внутри статора.

В отличие от двигателя постоянного тока, электрическое питание подключается к статору двигателей переменного тока.

Из-за вращающегося магнитного поля, создаваемого обмоткой статора, в роторе индуцируется ЭДС.Это, в свою очередь, создает собственное магнитное поле, противодействующее магнитному полю статора в соответствии с законом Ленца. Это магнитное поле пытается нейтрализовать вращающееся магнитное поле статора, вращая ротор с точно такой же скоростью вращения.

Электрогенераторы:

Генераторы — это такие типы электрических машин, которые преобразуют механическую энергию в электрическую.

Его работа прямо противоположна электродвигателю. Согласно закону Фарадея, проводник, помещенный в переменное магнитное поле, будет испытывать наведенную ЭДС.Другими словами, перемещение проводника в постоянном магнитном поле вызовет в проводнике ЭДС.

Ротор вращается в магнитном поле любым способом, известным как первичный двигатель. Результирующий индуцированный ток (электрическая энергия) течет через проводник.

Вы также можете прочитать:

Electric Machines — Ludois Research — UW – Madison

Электродвигатели и генераторы, или, в более общем смысле, электрические машины, являются фундаментальным строительным блоком современного общества.Электрические машины преобразуют электричество в движение (двигатель) или движение в электричество (генератор). По состоянию на 2015 год более 99% всей электроэнергии на планете вырабатывается электрогенераторами независимо от того, как он вращается (ветер, уголь, атомная энергия и т. Д.), И примерно 45% этой энергии уходит на питание электродвигателей в некоторых странах. заявление. В промышленности на двигатели приходится две трети потребляемой электроэнергии. Поскольку потребление электроэнергии ежегодно неуклонно растет, эти вездесущие рабочие лошадки продолжают массово производиться для выполнения откачки, нагрева, охлаждения, сверления, прессования, резки, шлифования и перемещения, которые происходят каждую минуту каждого дня.Наша группа фокусируется на инновациях, чтобы сделать электрические машины более экологичными и производительными, что позволяет использовать новейшие технологии в области транспорта, возобновляемых источников энергии, климат-контроля и промышленной автоматизации.

Электростатические машины

Можно ли построить электрическую машину без медных обмоток, стали или магнитных материалов? Можно ли использовать пластик, алюминий или керамику? Ответ положительный. В электростатических машинах для создания крутящего момента используются кулоновские силы, которые возникают из-за электрических полей, действующих на заряд, а не магнитных полей, действующих на электрические токи.Хотя электростатические машины датируются еще Бенджамином Франклином (~ 1750 г.), сегодня они обычно не используются из-за их низкой объемной плотности крутящего момента по сравнению с обычными электрическими машинами на основе магнетизма. Для создания большего крутящего момента и перехода к конкурентной позиции электростатическая машина должна обладать большой площадью поверхности ротора-статора, погруженной в диэлектрическую среду для хранения электрического заряда под высоким потенциалом. Наша группа использует диэлектрические жидкости, трехмерные печатные структуры с большой площадью поверхности и силовую электронику среднего напряжения для разработки электростатических машин с высоким крутящим моментом для низкоскоростных приложений с прямым приводом.Электростатическая машина, управляемая напряжением, позволяет снизить теплопроводность или джоулевые потери на нагревание по сравнению с магнитной машиной. Кроме того, электростатические машины практически не потребляют энергии в условиях остановки, в отличие от своих магнитных аналогов, обмотки которых постоянно нагреваются при нулевой скорости.

Синхронные машины для раневого поля

Для электрических машин, основанных на магнитных силах, обычно требуются три элемента: 1) проводники для проведения электрического тока (например, медные обмотки), 2) источник магнитного поля (постоянные магниты или электромагниты) и 3) средства для направления / направления потока магнитного поля. источник поля и опора обмоток (например,грамм. стальные листы). Хотя есть много вариантов этого рецепта, машины, использующие редкоземельные постоянные магниты (ПМ), особенно популярны из-за их высокой эффективности и удельной мощности. Однако редкоземельные материалы могут быть относительно дорогими, а их извлечение и переработка сопряжены с серьезными экологическими проблемами. Наша группа пересматривает предшественницу машины с постоянным магнитом, в которой использовались электромагниты, так называемую синхронную машину с волновым полем (WFSM). Благодаря современным материалам, оптимизации и беспроводной передаче энергии на ротор, WFSM обещают конкурировать со своими аналогами с PM, но без редкоземельных материалов.На фотографиях машины показан прототип WFSM мощностью ~ 100 л.с., предназначенный для электромобилей.

Электрические машины и трансформаторы | Список важных статей | ППц | Журналы

Об электрических машинах и трансформаторах

Электрические машины — это исследование электродвигателей и электрогенераторов. Электрическая машина является синонимом электродвигателя или электрогенератора, все из которых являются электромеханическими преобразователями энергии: преобразование электричества в механическую энергию (т.е. электродвигатель) или механическую энергию в электричество (т. е. электрический генератор). Движение, связанное с механической силой, может быть вращательным или линейным. Электрические машины и трансформаторы содержат такие темы, как двигатель переменного тока и двигатель постоянного тока, генератор переменного тока и генератор постоянного тока, силовые и распределительные трансформаторы, повышающий и понижающий трансформатор. Хотя трансформаторы не содержат движущихся частей, они также входят в семейство электрических машин, поскольку в них используются электромагнитные явления.Электрические машины (то есть электродвигатели) потребляют примерно 60 процентов всей производимой электроэнергии. Электрические машины (т.е. электрические генераторы) производят практически всю потребляемую электроэнергию. Электрические машины стали настолько распространены, что их практически не замечают как неотъемлемую часть всей инфраструктуры электроснабжения. Разработка все более эффективных технологий электрических машин и влияние на их использование имеют решающее значение для любой глобальной стратегии энергосбережения, экологически чистой энергии или альтернативной энергетики.Трансформатор — это электрическое устройство, которое передает электрическую энергию между двумя или более цепями посредством электромагнитной индукции. Электромагнитная индукция создает электродвижущую силу через проводник, который подвергается воздействию изменяющихся во времени магнитных полей. Обычно трансформаторы используются для увеличения или уменьшения напряжения переменного тока в электроэнергетике. Переменный ток в первичной обмотке трансформатора создает переменный магнитный поток в сердечнике трансформатора и переменное магнитное поле, воздействующее на вторичную обмотку трансформатора.Это изменяющееся магнитное поле во вторичной обмотке индуцирует изменяющуюся электродвижущую силу (ЭДС) или напряжение во вторичной обмотке из-за электромагнитной индукции. Таким образом, по закону Фарадея в сочетании с характеристиками сердечника с высокой магнитной проницаемостью трансформаторы могут быть спроектированы для эффективного переключения напряжения переменного тока с одного уровня напряжения на другой в электрических сетях.

ВВЕДЕНИЕ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ | SpringerLink

Часть Энергетические системы серия книг (POWSYS)

Реферат

В этой главе рассматриваются основные принципы работы так называемого «классического» набора машин. Этот набор машин представляет собой асинхронные (индукционные), синхронные машины, машины постоянного тока и машины с переменным сопротивлением. О последнем будет рассказано в книге «Усовершенствованные электрические приводы», которая в настоящее время разрабатывается авторами этой книги.Из этих классических машин асинхронная машина наиболее широко используется в большом диапазоне приложений. Обратите внимание, что здесь используется термин «машина», который означает, что устройство может работать как двигатель (преобразование электрической энергии в механическую) или как генератор (преобразование механической энергии в электрическую). Машина может питаться от силового электронного преобразователя или подключена напрямую к источнику переменного или постоянного тока.

Ключевые слова

Электрический привод Электрическая машина Модуль преобразования вектора тока Положение ротора

Эти ключевые слова были добавлены машиной, а не авторами.Это экспериментальный процесс, и ключевые слова могут обновляться по мере улучшения алгоритма обучения.

Это предварительный просмотр содержимого подписки,

войдите в

, чтобы проверить доступ.

Предварительный просмотр

Невозможно отобразить предварительный просмотр. Скачать превью PDF.

Информация об авторских правах

Авторы и аффилированные лица

  1. 1.Отдел. электротехникиTechnische Universiteit EindhovenEindhoven Нидерланды

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ | ЭДИБОН ®

Edibon использует аналитические, рекламные и профилирующие файлы cookie в зависимости от привычек пользователей при просмотре.Если вы продолжите просмотр, мы понимаем, что вы принимаете установку всех файлов cookie. Вы можете настроить файлы cookie или отклонить их, нажав на настройки и отказ. Дополнительная информация о политике в отношении файлов cookie.

Обязательные файлы cookie

Всегда активен

Эти файлы cookie строго необходимы для работы сайта, вы можете отключить их, изменив настройки своего браузера, но вы не сможете использовать сайт в обычном режиме.

Используемые файлы cookie

Функциональные файлы cookie

Эти файлы cookie предоставляют необходимую информацию приложениям самого веб-сайта или интегрированы третьими сторонами, если вы отключите их, вы можете столкнуться с некоторыми проблемами в работе страницы.

Используемые файлы cookie

Рабочие файлы cookie

Эти файлы cookie используются для анализа трафика и поведения клиентов на сайте, помогают нам понять и понять, как вы взаимодействуете с сайтом, чтобы повысить производительность.

Используемые файлы cookie

Управляемое печенье

Эти файлы cookie могут исходить от самого сайта или от третьих лиц, они помогают нам создать профиль ваших интересов и предложить вам рекламу, нацеленную на ваши предпочтения и интересы.

Используемые файлы cookie

Аналитические файлы cookie

Это те, которые позволяют анализировать поведение пользователей на Сайте.

Используемые файлы cookie

Вы можете включить, узнать, заблокировать или удалить файлы cookie, установленные на вашем компьютере, настроив параметры браузера, установленного на вашем компьютере.

Например, вы можете найти информацию о процедуре, которой необходимо следовать, если вы используете следующие браузеры:

Firefox отсюда: http://support.mozilla.org/es/kb/hibitedar-y-deshibitedar-cookies-que-los-sitios-web

Chrome отсюда : https: // support.google.com/chrome/answer/95647?hl=es

Explorer отсюда : https://support.microsoft.com/es-es/help/17442/windows-internet-explorer-delete-manage-cookies

Safari отсюда : http://support.apple.com/kb/ph5042

Opera отсюда : http: // help.opera.com/Windows/11.50/es-ES/cookies.html

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.