Как работает электрический автомат: Устройство и принцип работы автоматического выключателя | Полезные статьи

Содержание

Автоматический выключатель: устройство, принцип действия, назначение

На сегодняшний день при монтаже электропроводки невозможно обойтись без защитных аппаратов. В любом распределительном щите обязательно устанавливают вводной автомат и несколько дополнительных на освещение, розетки и другие группы проводов. Далее мы рассмотрим устройство, назначение и принцип действия автоматического выключателя.

Назначение

Прежде всего, разберемся с тем, что такое автоматический выключатель (АВ). Автомат представляет собой защитный аппарат, отключающий электроэнергию на определенном участке проводки по следующим причинам:

Помимо этого данное устройство может использоваться для того, чтобы «снять» напряжение на определенном участке электропроводки путем оперативного отключения (мероприятие проводиться крайне редко). Простыми словами, назначение автоматического выключателя заключается в защите электроприборов при выходе проводки из строя.

Что касается области применения автоматов, она возможна как в бытовых условиях (защита домов и квартир), так и на промышленных предприятиях.

Автоматические выключатели применяются во всех сферах электроэнергетики.

К вашему вниманию видео урок, в котором находиться полное объяснение того, что такое автоматический выключатель и какой у него принцип действия:

Обзор существующих изделий

Конструкция

На сегодняшний день существует множество различных изделий для отключения тока в сети. Каждый из аппаратов имеет свою специфическую конструкцию, поэтому в данной статье мы рассмотрим пример с модульным автоматом.

Итак, устройство автоматического выключателя состоит из четырех основных частей:

  • Система контактов (подвижный и неподвижный). Подвижный контакт соединен с рычагом управления, а неподвижный установлен в самом корпусе. Отключение электроэнергии происходит путем выталкивания подвижного контакта пружиной, после чего размыкается сеть.
  • Тепловой (электромагнитный) расцепитель. Элемент, с помощью которого и размыкаются контакты. Тепловой расцепитель – это биметаллическая пластина, которая изгибаясь, размыкает контакты. Изгибание происходит вследствие нагревания током (если его значение превышает номинальное). Такое расцепление происходит при повышенных нагрузках на линию электропередач. Действие магнитного расцепителя является мгновенным, вследствие возникновения короткого замыкания. Сверхток провоцирует движение сердечника соленоида, который приводит в действие механизм расцепления контактов.
  • Система дугогашения. Данная часть автомата представлена двумя пластинами из металла, которые нейтрализуют электрическую дугу. Последняя возникает тогда, когда осуществляется разрыв цепи.
  • Механизм управления. Для ручного отключения используется специальный механический рычаг либо кнопка (в других типах АВ).

Также предоставляем к Вашему вниманию более подробную конструкцию автоматического выключателя:

В данном видео примере наглядно предоставлена конструкция и принцип действия автомата:

Подробный принцип действия

Технические характеристики

Любой автоматический выключатель имеет свои индивидуальные характеристики, по которым мы и осуществляем выбор подходящей модели.

 

Основными техническими характеристиками автоматического выключателя являются:

  • Номинальное напряжение (Uн). Данная величина устанавливается производителем и указывается на передней панели аппарата.
  • Номинальный ток (Iн). Также устанавливается заводом и представляет собой максимальное значение тока, при котором защита не будет срабатывать.
  • Номинальный рабочий ток расцепителя (Ipн). При увеличении тока в сети до значений 1,05*Iрн либо 1,2*Iрн некоторое время срабатывание не будет происходить. Данная величина обязательно должна быть ниже номинального тока.
  • Время срабатывания при коротком замыкании (КЗ). При возникновении КЗ автомат выключается после определенного времени прохождения данного тока через аппарат (время срабатывания). Также устанавливается заводом изготовителем.
  • Предельная коммутационная способность автоматического выключателя. Значение проходящих токов короткого замыкания, при которых устройство еще может нормально функционировать.
  • Уставка по току срабатывания. При превышении данного значения аппарат моментально срабатывает и разъединяет цепь. Тут изделия делятся на 3 типа: B, C, D. Первый тип используется при монтаже длинной линии электропередач, диапазон срабатывания 3-5 номинальный рабочих токов расцепителя (Iрн). Устройство типа С работает в диапазоне 5-10 значений и используется в осветительных цепях. Тип D применяют для защиты трансформаторов и электродвигателей. Его диапазон работы составляет от 10 до 20 Iрн.

Общая классификация

Также хотелось бы предоставить Вам наиболее обобщенную классификацию автоматических выключателей для дома. На сегодняшний день изделия принято разделять по следующим признакам:

  • Число полюсов: один, два, три либо четыре. Однополюсные и двухполюсные автоматические выключатели принято использовать в однофазной электропроводке. Последние два варианта применяются для трехфазной электросети.
  • Тип привода. Аппаратом можно управлять вручную (ручной привод) либо на определенном расстоянии (электрический привод).
  • Присутствие/отсутствие токоограничителя. В первом случае разрыв цепи при КЗ происходит быстрее, т.к. токоограничитель защищает проводку от предельных значений тока короткого замыкания.
  • Вид расцепителя. Назначение и виды данных элементов конструкции автоматических выключателей мы рассмотрели выше. Еще раз повторимся, что электромагнитный расцепитель служит для защиты от токов КЗ, а тепловой – от токов перегрузки.
  • Селективность/неселективность изделия. Данная функция позволяет регулировать время срабатывания АВ.
  • Способ крепления. Обычно крепление представлено выдвижным либо стационарным фиксатором. В первом случае АВ устанавливается на известную всем электрикам DIN-рейку (как показано на фото), во втором случае монтаж осуществляется в раму электрического щита.

Также изделия могут классифицироваться по степени защиты IP, амперажу, предельному току КЗ и способу подключения проводов.

Вот и все, что вы должны знать об устройстве, принципе действия и назначении автоматических выключателей. Надеемся, что информация стала для вас полезной и теперь вы знаете, как работает автомат, из чего состоит и для чего нужен.

Также читают:

Принцип работы автоматического выключателя

Как работает автоматический выключатель

Нормальный рабочий режим автомата при номинальном или низком токе. Рабочий ток проходит по верхней клемме автомата, через подвесной контакт, по катушке электромагнитного расцепителя, затем проходит тепловой механизм расцепителя и нижнюю клемму автомата. При размерах тока превышающих номинал, срабатывает электромагнитная или тепловая защита.

Разновидности автоматических выключателей

С целью защиты от перегрузки по току в автомате используется тепловой расцепитель как защита от перегрузки, — это биметаллическая узкая полоса пластины собранная из двух типов сплавов, имеющих разные коэффициенты температурного расширения.

Составная биметаллическая пластина нагревается протекающим током и выгибается в сторону металла с маленьким расширением. Когда ток больше номинальной величины, то со временем пластина выгибается настолько, что этого изгиба хватает для реагирования тепловой защиты. Время, при котором среагирует расцепитель, зависит от степени превышения относительно номинального тока.

При значительном увеличении от номинала тока, тепловая защита отключит автомат быстрее, чем при малом превышении от номинала.  Второй тип защиты автомата срабатывает на короткое замыкание в нагрузке – это электромагнитный расцепитель. Он состоит из медной катушки с металлическим сердечником. Относительно величины проходящего тока растет и электромагнитное поля катушки, которое намагничивает стальной сердечник.

Демонстрация механизмов автомата

Намагниченный сердечник притягивается, преодолевая усилие удерживающей его пружины, толкает механизм электромагнитной защиты и разрывает контакты. Номинального тока и тока немного выше не хватает для намагниченности сердечника, чтобы сработал механизм расцепителя. А ток короткого замыкания создает намагниченность сердечника достаточную для отключения автомата за сотые доли секунды или даже меньше.

Защита автомата при разных перегрузках

Механизм теплового расцепителя не сработает при небольшом и недолгом токе выше номинального. При большой продолжительности тока больше номинального сработает тепловой расцепитель. Время, отключения автомата тепловой защитой, может доходить до часу.

Механизмы автоматического выключателя

Временная задержка позволяет не отключать автоматы при значительных пусковых токах двигателя и кратковременных бросках тока. Время токовая характеристика тепловых расцепителей зависит также от окружающей температуры. При повышенных температурах тепловая защита отработает быстрее, чем на холоде.

Вызвать перегрузку можно включением нескольких бытовых приборов — это чайник, стиральная машина, кондиционер, электроплита. При перегрузке автомат отключается, но сразу включить его невозможно, нужно ждать, чтобы остыла биметаллическая пластина.

Работа автомата при коротком замыкании

Большие токи короткого замыкания могут оплавить электропроводку или сжечь изоляцию. Чтобы сохранить электропроводку, используют электромагнитный расцепитель. При коротких замыканиях механика электромагнитного расцепителя срабатывает мгновенно, защищая электропроводку, и она не успевает нагреться.

Однако во время размыкания контактов появляется электрическая дуга с огромной температурой. Для защиты от обгорания контактов, разрушения корпуса предназначена дугогасительная камера. Конструктивно камера состоит из элемента с набором медных тонких пластин с небольшим зазором.

Электромагнитная и тепловая защита автоматического выключателя

Электрическая дуга касаясь набора пластин через медный провод соединенного с контактом, рассыпается на части, остывает и исчезает. При коротком замыкании образуются газы, которые выходят через отверстия в камере. Для повторного включения автомата, нужно устранить причину короткого замыкания, или автомат опять выбъет.

Виновника короткого замыкания можно определить последовательным выключением бытовых электроприборов. Но если после отключения всех приборов короткое замыкание не исчезает, то большая вероятность его происхождения в электропроводке. Состояние короткого замыкания могут вызвать электроосветительные приборы, которые также необходимо отключать.

Автоматический выключатель — принцип работы простыми словами

Статья написана максимально простым языком для тех, кто планирует монтаж электропроводки в доме или квартире. И хочет разобраться в основных элементах электрощита, без глубоких технических подробностей.

Автоматический выключатель — что это, для чего необходим и где применяется. Разберем на простом и понятном языке.

Автоматический выключатель, в простонародии «автомат», по сути является продвинутым аналогом обычного предохранителя, на подобии тех, что применяются в автомобилях.

Если обычный предохранитель является одноразовым, то автомат многоразовым

В случае короткого замыкания (КЗ), обычный предохранитель подлежит замене, ввиду того, что в нём перегорает тонкая нить, которая имеет определенную пропускную способность тока в амперах.
В то же время, автоматический выключатель внутри устроен сложнее, при этом он защищает по двум параметрам:
1. При токе перегрузки линии (с учётом поправочных коэффициентов)
2. При коротком замыкании.

Современный электрощит для дома не представляется без автоматических выключателей.


Однако среди тех, кто впервые столкнулся с электрикой при строительстве или ремонте дома или квартиры, существует заблуждение — что для полноценной защиты проводки достаточно лишь автоматических выключателей.

На самом деле, для полноценной защиты жилья, в щите, вместе с автоматами устанавливаются ВДТ (ошибочно называемые УЗО), реле напряжения, УЗИП и другие устройства.

Резюмируем.


Автоматический выключатель защищает только кабель.
Для защиты человека и бытовой техники применяются другие устройства.

Выбор номинала автомата исходит из сечения кабеля на линии.

В каждом щите должны быть установлены автоматы, с правильно подобранными номиналами.

Если начал срабатывать автомат — скорее всего на линии КЗ, либо она перегружена.

Также причиной отключения автомата в редких случаях, может быть пусковой ток электродвигателя, компрессора или стабилизатора, но это бывает при неправильно подобранной характеристики автоматического выключателя.

P.S. Напишите, понравился ли вам такой формат?

Автомат защиты от короткого замыкания. Принцип работы автоматического выключателя

Несмотря на многообразие типов автоматических выключателей (автоматов), многие работают по схожим принципам и построены на базе стандартного набора функциональных элементов. В связи с широким применением автоматов модульного типа (особенно, в бытовых и низковольтных электросетях), изучать работу автоматического выключателя резонно на их примере. В качестве подопытного образца будет выступать недорогого однополюсный автомат марки ДЭК типа ВА-101-1 C3.

Автомат модульного типа внешне представляет собой стандартизированный по габаритам аппарат в пластмассовом корпусе, имеющий две или более входных клемм (в зависимости от количества полюсов) для подключения питания с одной стороны (обычно, сверху) и подсоединения нагрузки с другой (снизу). На передней панели автомата находится рычаг управления, с помощью которого осуществляется включение и отключение автомата (нагрузки) вручную. По бокам корпуса имеются технологические отверстия для установки дополнительных устройств, например, контактов состояния автомата, независимого расцепителя и некоторых других. Сверху автомат имеет отверстия для доступа к регулировочному винту теплового расцепителя и выхода продуктов горения дугового разряда. Монтаж (крепление) модульного автомата в электрошкафу осуществляется на так называемую DIN-рейку — металлический или пластмассовый профиль определенной формы.



Крепление автомата на DIN-Рейку и снятие в неё.



Окна для подсоединений дополнительных устройств к автомату.



Автомат ДЭК. Вид сверху.
1 — отверстие выхода продуктов горения дуги; 2 — отверстие с регулировочным винтом теплового расцепителя.

В электрическую цепь автомат подключается последовательно — в разрыв цепи питания нагрузки (потребителей). Принцип действия автоматического выключателя состоит в контроле силы электрического тока через автомат и, в случае необходимости, разрыве цепи (отключении нагрузки) с той или иной скоростью (задержкой), начиная с момента превышения тока и в зависимости от «серьезности» (кратности) этого превышения.


Схема подключения однополюсного автомата в цепь питания лампы накаливания.

Корпус модульного автомата, в большинстве случаев, неразборный. Для его вскрытия, с целью изучения, потребуется удалить (высверлить и извлечь) все заклепки и разделить корпус на две части. Элементы корпуса выполнены из пластмассы, не поддерживающей горение, с достаточной (расчетной) электроизоляционной способностью. С внутренней стороны полукорпусов имеются пазы и направляющие для установки функциональных элементов автомата.



Процесс вскрытия автомата.



Автоматический выключатель ДЭК внутри.



Автомат полностью разобран.



Устройство автоматического выключателя с подписями его функциональных элементов.

Механизм взвода и расцепления — механическая система из пружин и рычажков, выполняющая две основные функции: удержание контактов в сомкнутом состоянии при штатном режиме работы, и, при возникновении аварийной ситуации, по командам расцепителей или оператора (ручное отключение) быстро отвести подвижный контакт от неподвижного.


Автомат включен, механизм взведен.

Электромагнитный расцепитель представляет собой электромагнит с подвижным сердечником (якорем), который работает как толкатель. Когда ток через обмотку достигает определенного значения, якорь надавливает на рычажок спускового механизма, что приводит к его срабатыванию и отключению нагрузки. Число витков катушки и сечение обмоточной проволоки электромагнита рассчитано так, чтобы срабатывать только при относительно больших превышениях номинального тока автомата (например, при коротком замыкании), а так же чтобы выдерживать такие превышения неоднократно.


Нижняя клемма, катушка электромагнитного расцепителя и биметаллическая пластина соединены сваркой.


Якорь электромагнитного расцепителя в собранном (слева) и разобранном (справа) виде.



При движении якоря вниз в направлении красной стрелки, курок спускового механизма выходит из зацепления (красный кружок).



При движении якоря вниз, он увлекает за собой подвижный контакт, чем помогает механизму расцепления развести контакты.

Тепловой расцепитель — , изгибающаяся в определенную сторону при нагреве в результате прохождения тока через специальный проводник повышенного сопротивления, намотанный поверх неё (биметаллическая пластина косвенного нагрева). При определенном угле изгиба пластины, её кончик надавливает на рычажок спискового механизма — автомат отключается. В отличие от электромагнитного расцепителя, тепловой расцепитель более медлителен и не способен срабатывать за доли секунды, однако, он более точен и поддается тонкой настройке.


При изгибании кончика биметаллической пластины в направлении красной стрелки, курок спускового механизма выходит из зацепления (красный кружок).

Дугогасительная камера , имеющаяся в устройстве автоматического выключателя, обеспечивает быстрое гашение дугового разряда, который может образовываться при размыкании контактов. Она представляет собой набор металлических пластин, находящихся на небольшом расстоянии друг от друга. Попадая на пластины, дуга разделяется, завлекается внутрь дугогасительной камеры и тухнет. Продукты горения дуги и избыточное давление сбрасываются наружу через специальный канал в корпусе автомата.

Автоматический выключатель устроен и работает по принципу постоянного слежения за силой электрического тока, использует сразу два детектора-расцепителя: электромагнитный и тепловой. Первый обладает высокой скоростью реакции, которая необходима для защиты от быстрорастущих сверхтоков, вторая — точностью и определенной задержкой в срабатывании, что позволяет исключить ложные отключения нагрузки при кратковременном и небольшом превышении силы тока.

Автоматические выключатели – это устройства, которые предназначаются для защитного отключения цепей постоянного и переменного тока в случаях короткого замыкания, токовой перегрузки, снижения напряжения или его исчезновения. В отличии от плавких предохранителей автоматические выключатели имеют более точный ток отключения, могут многократно использоваться, а также при трехфазном исполнении при срабатывании предохранителя какая – то из фаз (одна либо две) могут остаться под напряжением, что является тоже аварийным режимом работы (особенно при питании трехфазных электродвигателей).

Автоматические выключатели классифицируют по выполняемым функциям, таким как:

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

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

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

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

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

Конструкции автоматических выключателей

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

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

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

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

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

Где: 1 – электромагнит, 2 – биметаллическая пластина.

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

Ниже приведено видео подробно описывающее работу автоматического выключателя:

С самого начала возникновения электричества инженеры стали думать над безопасностью электрических сетей и устройств от токовых перегрузок. Вследствие этого было сконструировано много разных устройств, которые отличаются надежной и качественной защитой. Одними из последних разработок стали электрические автоматы.

Этот прибор называется автоматическим по причине того, что он оснащен функцией отключения питания в автоматическом режиме, при возникновении коротких замыканий, перегрузок. Обычные предохранители после срабатывания подлежат замене на новые, а автоматы после устранения причин аварии можно снова включить.

Такое защитное устройство необходимо в любой схеме электрической сети. Защитный автомат защитит здание или помещение от разных аварийных ситуаций:

  • Пожаров.
  • Ударов человека током.
  • Неисправностей электропроводки.
Виды и конструктивные особенности

Необходимо знать информацию о существующих видах автоматических выключателей, чтобы во время приобретения правильно выбрать подходящее устройство. Имеется классификация электрических автоматов по нескольким параметрам.

Отключающая способность

Это свойство определяет ток короткого замыкания, при котором автомат разомкнет цепь, тем самым отключит сеть и приборы, которые были подключены к сети. По этому свойству автоматы подразделяются:

Автоматы на 4500 ампер, применяются для предотвращения неисправностей силовых линий жилых домов старой постройки.
Автоматы на 6000 ампер, используются для предотвращения аварий при замыканиях в сети домов в новостройках.
Автоматы на 10000 ампер, применяются в промышленности для защиты электрических установок. Ток такой величины может образоваться в непосредственной близости от подстанции.

Срабатывание автоматического выключателя возникает при замыканиях, сопровождающихся возникновением определенной величины тока.


Автомат защищает электропроводку от повреждения изоляции большим током.

Число полюсов

Это свойство говорит нам о наибольшем количестве проводов, которые возможно подключить к автомату для обеспечения защиты. При аварии, напряжение на этих полюсах отключаются.

Особенности автоматов с одним полюсом

Такие автоматы наиболее простые по своей конструкции, и служат для защиты отдельных участков сети. К такому автоматическому выключателю можно подсоединить два провода: вход и выход.

Задачей таких устройств является защита электрической проводки от перегрузок и КЗ проводов. Нейтральный провод подключается к нулевой шине, в обход автомата. Заземление подключается отдельно.

Электрические автоматы с одним полюсом не являются вводными, так как при его отключении разрывается фаза, а нулевой провод по-прежнему остается соединенным с питанием. Это не обеспечивает защиту на 100%.

Свойства автоматов с двумя полюсами

В случаях, когда при аварии требуется полное отсоединение от электрической сети, используют автоматические выключатели с двумя полюсами. Они используются как вводные. В аварийных случаях, либо при коротком замыкании вся электрическая проводка отключается в одно время. Это дает возможность осуществлять работы по ремонту и обслуживанию, а также проведения работ по подключению оборудования, так как гарантирована полная безопасность.

Двухполюсные электрические автоматы используют, когда необходимо наличие отдельного выключателя для устройства, работающего от сети 220 вольт.

Автомат с двумя полюсами подключают к устройству с помощью четырех проводов. Из них два приходят от сети питания, а другие два выходят из него.

Трехполюсные автоматы

В электрической сети, имеющей три фазы, применяются 3-полюсные автоматы. Заземление оставляют незащищенным, а проводники фаз соединяют с полюсами.

Трехполюсный автомат служит вводным устройством для любых трехфазных потребителей нагрузки. Чаще всего такой вариант исполнения автомата применяют в промышленных условиях для питания электричеством электродвигателей.

К автомату можно подключить 6 проводников, три из которых – фазы электрической сети, а остальные три выходящие от автомата, и обеспеченные защитой.

Использование четырехполюсного автомата

Чтобы обеспечить защитой трехфазную сеть с четырехпроводной системой проводников (например, электродвигатель, включенных по схеме «звезды»), применяют 4-полюсный автоматический выключатель. Он играет роль вводного устройства четырехпроводной сети.

Имеется возможность подключения к устройству восьми проводников. С одной стороны – три фазы и ноль, с другой стороны – выход трех фаз с нолем.

Время-токовая характеристика

Когда устройства, потребляющие электроэнергию, и электрическая сеть работают в нормальном режиме, то происходит обычное протекание тока. Это явление касается и электрического автомата. Но, в случае повышения силы тока по разным причинам выше номинального значения, происходит срабатывание расцепителя автомата, и цепь разрывается.

Параметр этого срабатывания называется время-токовой характеристикой электрического автомата. Она является зависимостью времени сработки автомата и соотношения между реальной силой тока, проходящей через автомат, и номинальным значением тока.

Важность этой характеристики заключается в том, что обеспечивается наименьшее число ложных срабатываний с одной стороны, и осуществляется защита по току, с другой стороны.

В энергетической промышленности бывают ситуации, когда кратковременное повышение тока не связано с аварией, и защита не должна срабатывать. Также происходит и с электрическими автоматами.

Время-токовые характеристики определяют, через какое время сработает защита, и какие параметры силы тока при этом возникнут.

Электрические автоматы с маркировкой «В»

Электрические автоматы со свойством, обозначенным буквой «В», способны отключаться за 5 – 20 с. При этом значение тока составляет до 5 номинальных значений тока. Такие модели автоматов используются для защиты бытовых устройств, а также всей электропроводки квартир и домов.

Свойства автоматов с маркировкой «С»

Автоматические выключатели с этой маркировкой могут выключиться за время в интервале 1 – 10 с, при 10 кратной токовой нагрузке. Такие модели применяют во многих областях, наиболее популярны для домов, квартир и других помещений.

Значение маркировки « D» на автомате

С таким классом автоматы используются в промышленности и выполнены в виде 3-полюсных и 4-полюсных исполнений. Их применяют для того, чтобы защитить мощные электрические моторы и разные трехфазные устройства. Время их сработки составляет до 10 секунд, при этом ток срабатывания может превышать номинальное значение в 14 раз. Это дает возможность с необходимым эффектом использовать его для защиты различных схем.

Электродвигатели со значительной мощностью чаще всего подключают через электрические автоматы с характеристикой «D».

Номинальный ток

Имеется 12 вариантов исполнения автоматов, которые различаются по характеристике номинального тока работы, от 1 до 63 ампер. Этот параметр определяет скорость выключения автомата при достижении предельного значения тока.


Автомат по этому свойству выбирают с учетом поперечного сечения жил проводов, допускаемому току.

Принцип действия электрических автоматов
Обычный режим

При обычной работе автомата управляющий рычаг взведен, ток поступает через провод питания на верхней клемме. Далее ток идет на неподвижный контакт, через него на подвижный контакт и по гибкому проводу на катушку соленоида. После него по проводу ток идет на биметаллическую пластину расцепителя. От него ток проходит на нижнюю клемму и дальше на нагрузку.

Режим перегрузки

Этот режим возникает при превышении номинального тока автомата. Биметаллическая пластина нагревается большим током, изгибается и размыкает цепь. Для действия пластины требуется время, которое зависит от значения проходящего тока.

Автоматический выключатель является аналоговым устройством. При его настройке есть определенные сложности. Ток срабатывания расцепителя настраивается на заводе специальным регулировочным винтом. После остывания пластины автомат снова может функционировать. Температура биметаллической пластины зависит от окружающей среды.

Расцепитель действует не сразу, давая возможность току к возврату номинального значения. Если ток не снижается, то расцепитель срабатывает. Перегрузка может возникнуть из-за мощных устройств на линии, либо подключении сразу нескольких устройств.

Режим короткого замыкания

При этом режиме ток возрастает очень быстро. Магнитное поле в катушке соленоида движет сердечник, приводящий в действие расцепитель, и отключает контакты сети питания, тем самым снимает аварийную нагрузку цепи и защищает сеть от возможного пожара и разрушения.

Электромагнитный расцепитель действует мгновенно, чем отличается от теплового расцепителя. При размыкании контактов рабочей цепи появляется электрическая дуга, величина которой зависит от тока в цепи. Она вызывает разрушение контактов. Чтобы предотвратить это отрицательное действие, сделана дугогасительная камера, которая состоит из параллельных пластин. В ней дуга затухает и исчезает. Возникающие газы отводятся в специальное отверстие.

Электрические автоматы защиты, они же автоматические выключатели, необходимы для предохранения электросети от перегрузок и короткого замыкания. Они помогают избежать чрезмерной нагрузки на электросеть , если к ней подключен мощный электроприбор или несколько электроприборов с высокой суммарной мощностью.

Автоматические выключатели не дают электропроводке перегреться и, соответственно, предотвращают выход из строя проводников, электроприборов, возгорание и пожар.

Состав автоматов защиты. Типы расцепителей

Современные электрические автоматические выключатели в большинстве своём состоят из теплового и электромагнитного расцепителей, которые и обеспечивают их работу. Давайте остановимся на этом поподробнее.

Электромагнитный расцепитель представляет собой соленоид: катушку со стальным сердечником, обмотанную несколькими витками изолированного проводника. Как мы знаем из школьного курса, электрический ток при прохождении по катушке возбуждает электромагнитное поле вокруг нее. Как только он превышает заданное значение, сердечник втягивается внутрь, и выключатель срабатывает . Если значение оказывается меньше номинальной силы электромагнитного поля, расцепление цепи не происходит, и прибор остается включенным.

Тепловой расцепитель имеет другой состав и принцип действия. По сути, он представляет собой биметаллическую пластину, стороны которой имеют разные коэффициенты температурного расширения (обычно используют сплавы железа и меди).

Снова обратимся к курсу школьной физики : ток, проходя по проводнику, вызывает его нагрев. Т.к. коэффициент температурного расширения для разных сторон пластины разный, то при достижении номинального тока она выгнется в сторону металла с меньшим значением коэффициента (медно-железная пластина изогнётся в сторону меди), толкнет специальный рычаг и тем самым разрывает цепь.

Также нельзя не упомянуть полупроводниковые расцепители, хотя используются они в быту редко. Их применяют в защитном выключателе электропроводки частного дома или на линии мощного электродвигателя. Величину тока в них распознают трансформаторы — для сети переменного, — или дроссельные усилители, если аппарат установлен на линии постоянного тока. Расцепление производит блок полупроводниковых реле. Но, как уже упоминалось, встречаются они редко.

Помимо вышеперечисленных, есть минимальные и дистанционные расцепители, но они более дорогие в сравнении с остальными.
Наиболее оптимальным для работы автоматического выключателя является сочетание электромагнитного и теплового расцепителей.

Устройство электрического автомата защиты

В верхней части прибора располагается защищенный от короткого замыкания контакт. Дело в том, что при коротком замыкании в проводнике возникает электрический ток большого номинала, и могут обгореть контакты. Для их защиты используется специальный сплав металлов, а также камера для сброса плазмы , которая образуется вследствие короткого замыкания на конце проводника.

В более дешевых автоматических устройствах используются сплавы, выдерживающие около 4500 A, в более дорогих — сплавы, выдерживающие ток короткого замыкания 6500. Именно по причине разницы в сплавах бока дешевых автоматов желтеют с течением времени. Определить установку по току у прибора можно благодаря обозначению в рамке снаружи на корпусе.

Каждый автомат рассчитан на определенное количество коротких замыканий, и использовать их для включения и выключения нагрузки слишком часто не рекомендуется.

Современные электрические автоматические выключатели содержат две ступени защиты: после защищенного контакта в современных автоматах располагаются электромагнитный размыкатель, а за ним тепловой.

За тепловым размыкателем следует контакт для подключения нагрузки. К данному контакту разрешено подключать только по одному проводнику в отверстие , в то время как в верхний (защищенный) контакт разрешено подсоединять не более двух.

Обозначения на электрических автоматах защиты

Выключатели различаются между собой по максимально-токовой нагрузке, которую они могут выдержать, и типу подключаемой нагрузки. Разумеется, очень важно заранее определить, какой именно тип вам нужен.

Сделать это можно по буквенным и цифровым значениям на корпусе. Давайте разберемся в их значении.
Возьмём, к примеру, маркировку «С16». Она означает, что данное устройство пропускает номинальный ток (Iн) работы автоматы 16 А (Ампер). Теперь давайте попробуем разобраться с буквенным обозначением по следующей таблице:


Тепловой расцепитель

(> 0.1 сек.)



Электромагнитный расцепитель

(




Обозначение на электрическом автомате защиты «С16» означает, что при достижении показателя, равного 16 * 10 = 160 А, сработает электромагнитный расцепитель за время Характеристики автоматов защиты

Российские производители изготавливают выключатели с характеристиками B, C и D, европейские имеют дополнительную характеристику «А».

Выключатели с обозначением «А» предназначены для установки в цепях удаленной нагрузки и для подключения электроники (например, в серверной). Такой прибор работает как предохранитель, он наиболее чувствителен к перепадам тока. Он ставится в загородных деревянных домах на оборудование, которое остается включенным во время длительного отсутствия хозяев.

Выключатели с обозначением «В» предназначены для установки в деревянном строительстве на дачах для всего остального оборудования (помимо тех, где установлены автоматы с характеристикой «А»). Кроме того, их используют для электропечей, обогревателей, устанавливают на розетки.

Автоматические выключатели с обозначением «С» необходимы тем, где нагрузка смешанная: в квартирах и домах с постоянным проживанием или дачах из негорючих материалов. Их используют для трансформаторов и цепей освещения, там, где используется бытовая техника типа холодильников, посудомоечных машин и так далее. Это наиболее распространённый тип выключателей .

Приборы с обозначением «D» слабо чувствительны к перепадам тока и поэтому предназначены для установки на производствах с мощными электродвигателями : токарные станки, фреза, для компрессоров, сварочных агрегатов и т.д.

Дополнительно есть приборы с характеристиками MA (где отсутствует тепловой расцепитель), Z и К, но их используют куда реже, поэтому рассматривать их подробно мы не будем.

Для защиты электропроводки в квартирах и частных домах от короткого замыкания и токовой перегрузки практически всегда используют электрические автоматические выключатели модульной конструкции. Они компактны, легко монтируются и заменяются, в случае необходимости, этим и объясняется их широкое применение в быту.
На вид автомат (АВ) представляет собой корпус из термостойкой пластмассы. На лицевой поверхности расположена рукоятка (флажок) включения и выключения, на тыльной стороне — фиксатор-защелка для крепления на DIN-рейке, а сверху и снизу — металлические винтовые клеммы.
В данной статье рассмотрим , устанавливаемого в наших квартирах и домах.

Принцип работы автоматического выключателя

В режиме штатной работы через автомат протекает ток, меньший или равный номинальному значению. Питающее напряжение от внешней сети подается на верхнюю клемму, соединенную с неподвижным контактом. С неподвижного контакта ток поступает на замкнутый с ним подвижный контакт, а от него, через гибкий медный проводник — на катушку соленоида. После соленоида ток подается на тепловой расцепитель и уже после него — на нижнюю клемму, с подключенной к ней сетью нагрузки.
В аварийных режимах отключает защищаемую цепь за счет срабатывания механизма свободного расцепления, приводимого в действие тепловым или электромагнитным расцепителем. Причиной такого срабатывания является перегрузка или короткое замыкание.
Тепловой расцепитель — это биметаллическая пластина, состоящая из двух слоев сплавов с различными коэффициентами термического расширения. При прохождении электрического тока пластина нагревается и изгибается в сторону слоя с меньшим коэффициентом термического расширения. При превышении заданного значения силы тока, изгиб пластины достигает величины, достаточной для приведения в действие механизма расцепления, и цепь размыкается, отсекая защищаемую нагрузку.
Электромагнитный расцепитель состоит из соленоида с подвижным стальным сердечником, удерживаемым пружиной. При превышении заданного значения тока, по закону электромагнитной индукции в катушке наводится электромагнитное поле, под действием которого сердечник втягивается внутрь катушки соленоида, преодолевая сопротивление пружины, и вызывает срабатывание механизма расцепления. В нормальном режиме работы в катушке также наводится магнитное поле, но его силы недостаточно, чтобы преодолеть сопротивление пружины и втянуть сердечник.

Принцип работы автомата в режиме перегрузки цепи

Режим перегрузки возникает, когда ток в подключенной к автомату цепи превышает номинальное значение, на которое рассчитан автоматический выключатель. При этом повышенный ток, проходящий через тепловой расцепитель, вызывает повышение температуры биметаллической пластины и, соответственно, увеличение ее изгиба вплоть до срабатывания механизма расцепления. Автомат отключается и размыкает цепь.
Срабатывание тепловой защиты не происходит мгновенно, поскольку на разогрев биметаллической пластины потребуется некоторое время. Это время может варьироваться в зависимости от величины превышения номинального значения тока от нескольких секунд до часа.
Такая задержка позволяет избежать отключения питания при случайных и непродолжительных повышениях тока в цепи (например, при включении которые имеют большие пусковые токи).
Минимальное значение тока, при котором должен сработать тепловой расцепитель, устанавливается при помощи регулировочного винта на заводе-изготовителе. Обычно это значение в 1,13-1,45 раз превышает номинал, указанный на маркировке автомата.
На величину тока, при котором сработает тепловая защита, влияет и температура окружающей среды. В жарком помещении биметаллическая пластина прогреется и изогнется до срабатывания при меньшем токе. А в помещениях с низкими температурами ток, при котором сработает тепловой расцепитель, может оказаться выше допустимого.
Причиной перегрузки сети является подключение к ней потребителей, суммарная мощность которых превышает расчетную мощность защищаемой сети. Одновременное включение различных видов мощной бытовой техники (кондиционер, электрическая плита, стиральная и посудомоечная машина, утюг, электрочайник и т.д.) — вполне может привести к срабатыванию теплового расцепителя.
В этом случае определитесь, какие из потребителей можно отключить. И не спешите снова включать автомат. Вы все равно не сможете взвести его в рабочее положение, пока он не остынет, а биметаллическая пластина расцепителя не вернется в свое исходное состояние. Теперь вы знаете как работает автоматический выключатель при перегрузках

Работа выключателя во время короткого замыкания

В случае короткого замыкания принцип работы автоматического выключателя иной. При коротком замыкании ток в цепи резко и многократно возрастает до значений, способных расплавить проводку, а точнее изоляцию электропроводки. Для того чтобы предотвратить такое развитие событий необходимо мгновенно разорвать цепь. Электромагнитный расцепитель именно так и срабатывает.
Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку соленоида, внутри которой расположен стальной сердечник, удерживаемый в фиксированном положении пружиной.
Многократное возрастание тока в обмотке соленоида, происходящее при в цепи, приводит к пропорциональному возрастанию магнитного потока, под действием которого сердечник втягивается в катушку соленоида, преодолевая сопротивление пружины, и нажимает на спусковую планку механизма расцепления. Силовые контакты автомата размыкаются, прерывая питание аварийного участка цепи.
Таким образом, срабатывание электромагнитного расцепителя защищает от возгорания и разрушения электропроводку, замкнувший электроприбор и сам автомат. Время его срабатывания составляет порядка 0,02 секунды, и электропроводка не успевает разогреться до опасных температур.
В момент размыкания силовых контактов автомата, когда по ним проходит большой ток, между ними возникает электрическая дуга, температура которой может достигать 3000 градусов.
Чтобы защитить контакты и другие детали автомата от разрушительного воздействия этой дуги, в конструкции автомата предусмотрена дугогасительная камера. Дугогасительная камера представляет собой решетку из набора металлических пластин, которые изолированы друг от друга.
Дуга возникает в месте размыкания контакта, а затем один ее конец движется вместе с подвижным контактом, а второй скользит сначала по неподвижному контакту, а потом по соединенному с ним проводнику, ведущему к задней стенке дугогасительной камеры.
Там она делится (дробится) на пластинах дугогасительной камеры, слабеет и гаснет. В нижней части автомата предусмотрены специальные отверстия для отвода газов, образующихся при горении дуги.
В случае отключения автомата при срабатывании электромагнитного расцепителя, вы не сможете пользоваться электричеством до тех пор пока не найдете и не устраните причину короткого замыкания. Вероятнее всего причина в неисправности одного из потребителей.
Отключите все потребители и попробуйте включить автомат. Если вам это удалось и автомат не выбивает, значит, действительно — виноват один из потребителей и вам осталось выяснить какой именно. Если же автомат и с отключенными потребителями снова выбивает, значит все гораздо сложнее, и мы имеем дело с пробоем изоляции проводки. Придется искать, где это произошло.

Автоматический выключатель: устройство, принцип действия

Несмотря на многообразие типов автоматических выключателей (автоматов), многие работают по схожим принципам и построены на базе стандартного набора функциональных элементов. В связи с широким применением автоматов модульного типа (особенно, в бытовых и низковольтных электросетях), изучать работу автоматического выключателя резонно на их примере. В качестве подопытного образца будет выступать недорогого однополюсный автомат марки ДЭК типа ВА-101-1 C3.

 

Автомат модульного типа внешне представляет собой стандартизированный по габаритам аппарат в пластмассовом корпусе, имеющий две или более входных клемм (в зависимости от количества полюсов) для подключения питания с одной стороны (обычно, сверху) и подсоединения нагрузки с другой (снизу). На передней панели автомата находится рычаг управления, с помощью которого осуществляется включение и отключение автомата (нагрузки) вручную. По бокам корпуса имеются технологические отверстия для установки дополнительных устройств, например, контактов состояния автомата, независимого расцепителя и некоторых других. Сверху автомат имеет отверстия для доступа к регулировочному винту теплового расцепителя и выхода продуктов горения дугового разряда. Монтаж (крепление) модульного автомата в электрошкафу осуществляется на так называемую DIN-рейку – металлический или пластмассовый профиль определенной формы.



Крепление автомата на DIN-Рейку и снятие в неё.

 



Окна для подсоединений дополнительных устройств к автомату.

 


Автомат ДЭК. Вид сверху.
1 — отверстие выхода продуктов горения дуги; 2 — отверстие с регулировочным винтом теплового расцепителя.

 

В электрическую цепь автомат подключается последовательно — в разрыв цепи питания нагрузки (потребителей). Принцип действия автоматического выключателя состоит в контроле силы электрического тока через автомат и, в случае необходимости, разрыве цепи (отключении нагрузки) с той или иной скоростью (задержкой), начиная с момента превышения тока и в зависимости от «серьезности» (кратности) этого превышения.


Схема подключения однополюсного автомата в цепь питания лампы накаливания.

 

Корпус модульного автомата, в большинстве случаев, неразборный. Для его вскрытия, с целью изучения, потребуется удалить (высверлить и извлечь) все заклепки и разделить корпус на две части. Элементы корпуса выполнены из пластмассы, не поддерживающей горение, с достаточной (расчетной) электроизоляционной способностью. С внутренней стороны полукорпусов имеются пазы и направляющие для установки функциональных элементов автомата.



Процесс вскрытия автомата.


Автоматический выключатель ДЭК внутри.


Автомат полностью разобран.

 


Устройство автоматического выключателя с подписями его функциональных элементов.

Механизм взвода и расцепления – механическая система из пружин и рычажков, выполняющая две основные функции: удержание контактов в сомкнутом состоянии при штатном режиме работы, и, при возникновении аварийной ситуации, по командам расцепителей или оператора (ручное отключение) быстро отвести подвижный контакт от неподвижного.


Автомат включен, механизм взведен.

 

Электромагнитный расцепитель представляет собой электромагнит с подвижным сердечником (якорем), который работает как толкатель. Когда ток через обмотку достигает определенного значения, якорь надавливает на рычажок спускового механизма, что приводит к его срабатыванию и отключению нагрузки. Число витков катушки и сечение обмоточной проволоки электромагнита рассчитано так, чтобы срабатывать только при относительно больших превышениях номинального тока автомата (например, при коротком замыкании), а так же чтобы выдерживать такие превышения неоднократно.


Нижняя клемма, катушка электромагнитного расцепителя и биметаллическая пластина соединены сваркой.


Якорь электромагнитного расцепителя в собранном (слева) и разобранном (справа) виде.

 


При движении якоря вниз в направлении красной стрелки, курок спускового механизма выходит из зацепления (красный кружок).


При движении якоря вниз, он увлекает за собой подвижный контакт, чем помогает механизму расцепления развести контакты.

 

Тепловой расцепитель – биметаллическая пластина, изгибающаяся в определенную сторону при нагреве в результате прохождения тока через специальный проводник повышенного сопротивления, намотанный поверх неё (биметаллическая пластина косвенного нагрева). При определенном угле изгиба пластины, её кончик надавливает на рычажок спискового механизма – автомат отключается. В отличие от электромагнитного расцепителя, тепловой расцепитель более медлителен и не способен срабатывать за доли секунды, однако, он более точен и поддается тонкой настройке.


При изгибании кончика биметаллической пластины в направлении красной стрелки, курок спускового механизма выходит из зацепления (красный кружок).

 

Дугогасительная камера, имеющаяся в устройстве автоматического выключателя, обеспечивает быстрое гашение дугового разряда, который может образовываться при размыкании контактов. Она представляет собой набор металлических пластин, находящихся на небольшом расстоянии друг от друга. Попадая на пластины, дуга разделяется, завлекается внутрь дугогасительной камеры и тухнет. Продукты горения дуги и избыточное давление сбрасываются наружу через специальный канал в корпусе автомата.

 

Автоматический выключатель устроен и работает по принципу постоянного слежения за силой электрического тока, использует сразу два детектора-расцепителя: электромагнитный и тепловой. Первый обладает высокой скоростью реакции, которая необходима для защиты от быстрорастущих сверхтоков, вторая – точностью и определенной задержкой в срабатывании, что позволяет исключить ложные отключения нагрузки при кратковременном и небольшом превышении силы тока.

Похожие статьи:

Однофазный автомат защиты по превышению тока. Что такое автомат защиты от перепадов напряжения сети? Принцип действия электрических автоматов

С самого начала возникновения электричества инженеры стали думать над безопасностью электрических сетей и устройств от токовых перегрузок. Вследствие этого было сконструировано много разных устройств, которые отличаются надежной и качественной защитой. Одними из последних разработок стали электрические автоматы.

Этот прибор называется автоматическим по причине того, что он оснащен функцией отключения питания в автоматическом режиме, при возникновении коротких замыканий, перегрузок. Обычные предохранители после срабатывания подлежат замене на новые, а автоматы после устранения причин аварии можно снова включить.

Никогда не забывайте, что электричество — ваш друг, только с полной защитой на месте, и тренер работает, чтобы сопровождать вас во всех ваших проектах. Они оптимально отвечают растущим требованиям к открытым выключателям, особенно в отношении работы и мониторинга сетевых процессов, связанных с электронными системами управления. Из-за своего качества этот диапазон является эталоном во всем мире.

Международные стандарты и официальные утверждения

Все модели имеют одинаковую конструкцию, тот же режим работы и общий ассортимент аксессуаров. Термомагнитный разъединитель использует биметаллические и электромагнитные приводы. В случае короткого замыкания создается большое электромагнитное поле для запуска электромагнитного привода.

Такое защитное устройство необходимо в любой схеме электрической сети. Защитный автомат защитит здание или помещение от разных аварийных ситуаций:

  • Пожаров.
  • Ударов человека током.
  • Неисправностей электропроводки.
Виды и конструктивные особенности

Необходимо знать информацию о существующих видах автоматических выключателей, чтобы во время приобретения правильно выбрать подходящее устройство. Имеется классификация электрических автоматов по нескольким параметрам.

Выполнение с помощью микропроцессорного или электронного управления осуществляется путем мониторинга фактического фактического значения тока. Он получается путем расчетов по пиковым токам, которые регистрируются микропроцессором. Прямой механизм отсечки — рабочая сила является результатом прямого соединения рычажного механизма с основными контактами. Независимое ручное включение осуществляется пружинами, но прерывание не зависит от них. Механизм прямого выключения является обязательным для разъединителей, аварийных выключателей, предохранительных концевых выключателей и предохранительных дверных замков.

Отключающая способность

Это свойство определяет ток короткого замыкания, при котором автомат разомкнет цепь, тем самым отключит сеть и приборы, которые были подключены к сети. По этому свойству автоматы подразделяются:

Автоматы на 4500 ампер, применяются для предотвращения неисправностей силовых линий жилых домов старой постройки.
Автоматы на 6000 ампер, используются для предотвращения аварий при замыканиях в сети домов в новостройках.
Автоматы на 10000 ампер, применяются в промышленности для защиты электрических установок. Ток такой величины может образоваться в непосредственной близости от подстанции.

Основными техническими характеристиками выключателей являются номинальный ток, номинальное напряжение, ток короткого замыкания и время отключения. Большинство мирян представляют черный, серый или синий ящик с рычагом в центре, который находится в коммутаторе дома в коридоре. И некоторые из них, с их ненавязчивым взглядом на электрическое оборудование, могли бы оснастить себя темнотой, пытаясь ввести этот элемент в действие, когда лампочка лопнула вечером, и вся их квартира была в полной темноте. Это было сделано в большинстве случаев, а если нет, то к нему должен был присоединиться квалифицированный рабочий.

Срабатывание автоматического выключателя возникает при замыканиях, сопровождающихся возникновением определенной величины тока.


Автомат защищает электропроводку от повреждения изоляции большим током.

Число полюсов

Это свойство говорит нам о наибольшем количестве проводов, которые возможно подключить к автомату для обеспечения защиты. При аварии, напряжение на этих полюсах отключаются.

Несколько часов спустя он пришел на почту, а затем вся его работа продолжалась несколько мгновений, потому что это включало включение автоматического выключателя. Многие из нас задавались вопросом: «Не может ли это быть сделано дистанционно?» Но как только свет включался, и проблема была решена, большинство из нас отпустило ее.

Однако, если есть аналогичная проблема с отказом на входе в большой объект, такой как панельный дом, производственный цех или промышленное здание, ремонт уже не так прост. Вы не можете просто включить функцию безопасности, не обнаружив причины сбоя. Проверьте устройство и устраните причину. Это приводит к экономическим потерям из-за задержки, сбоя производства и т.д. поэтому были разработаны различные диагностические устройства, которые позволяют причину этих сбоев обнаруживать, оценивать и отключать только поврежденную часть оборудования, в то время как остальная часть оборудования восстанавливается.

Особенности автоматов с одним полюсом

Такие автоматы наиболее простые по своей конструкции, и служат для защиты отдельных участков сети. К такому автоматическому выключателю можно подсоединить два провода: вход и выход.

Задачей таких устройств является защита электрической проводки от перегрузок и КЗ проводов. Нейтральный провод подключается к нулевой шине, в обход автомата. Заземление подключается отдельно.

Можно утверждать, что это также может быть достигнуто за счет правильной селективности между отдельными запирающими элементами, так что выключатель, ближайший к точке отказа, отключается. Это верно, но в этом случае необходимо перезапустить предохранительное устройство после устранения неисправности, поэтому включите его.

В некоторых случаях это может вызвать проблемы, поскольку расстояние между неисправностью и автоматическим выключателем иногда значительно. Следовательно, это попытка оснастить выключатели дистанционным выключателем; вот как мы добираемся до достоинств вещи, то есть дистанционного управления элементами безопасности.

Электрические автоматы с одним полюсом не являются вводными, так как при его отключении разрывается фаза, а нулевой провод по-прежнему остается соединенным с питанием. Это не обеспечивает защиту на 100%.

Свойства автоматов с двумя полюсами

В случаях, когда при аварии требуется полное отсоединение от электрической сети, используют автоматические выключатели с двумя полюсами. Они используются как вводные. В аварийных случаях, либо при коротком замыкании вся электрическая проводка отключается в одно время. Это дает возможность осуществлять работы по ремонту и обслуживанию, а также проведения работ по подключению оборудования, так как гарантирована полная безопасность.

В настоящее время автоматические выключатели используются не только для защиты от коротких замыканий или сверхтоков, но и для обеспечения многих других функций. Например, использование автоматического выключателя в качестве защиты от пониженного напряжения или в качестве защиты от перенапряжений в сочетании с реле перенапряжения. Автоматические выключатели также могут выполнять функцию главного выключателя с дистанционным отключением. В случаях, когда большое количество переключателей не требуется, они могут заменить контакторы.

Он монтируется на автоматических выключателях дополнительно либо в производстве, либо при сборке у заказчика. Пульт дистанционного управления, закоротивший короткое замыкание, имеет все основные производители выключателей в своем ассортименте. При разработке этих приводов были учтены несколько основных условий, характеризующих автоматические выключатели режима. Прежде всего, это был принцип модульности. Это означает не только возможность замены привода, но и принцип монтажа привода клиентом без необходимости специальных знаний или сборочных средств.

Двухполюсные электрические автоматы используют, когда необходимо наличие отдельного выключателя для устройства, работающего от сети 220 вольт.

Автомат с двумя полюсами подключают к устройству с помощью четырех проводов. Из них два приходят от сети питания, а другие два выходят из него.

Это также принцип универсальности — приводы могут использоваться как для 3-полюсных, так и для 4-полюсных версий. Это также требование обеспечить максимальное время отсечки. Этого можно достичь только с помощью пружинной защелки. Однако благодаря специальной коробке передач ее можно включить до 100 мс. Он может работать как в локальном, так и в удаленном режимах. Локальный контроль доступен после того, как прозрачная крышка накопителя была сложена. Складывание автоматически блокирует цепи дистанционного управления.

Положение откидной крышки можно сигнализировать дистанционно. Под защитной крышкой находится предустановленный переключатель для автоматической работы привода. Электронные схемы возбуждения блокируют неправильные процессы управления, например, циклическое включение привода после перегрузки по току или вспомогательных версий. Привод можно заблокировать в выключенном положении автоматического выключателя до трех замков. Блокировка также может быть передана дистанционно.

Трехполюсные автоматы

В электрической сети, имеющей три фазы, применяются 3-полюсные автоматы. Заземление оставляют незащищенным, а проводники фаз соединяют с полюсами.

Трехполюсный автомат служит вводным устройством для любых трехфазных потребителей нагрузки. Чаще всего такой вариант исполнения автомата применяют в промышленных условиях для питания электричеством электродвигателей.

Прозрачная защитная крышка — это уплотнение. Чтобы обеспечить питание важных схем, мощность часто используется из двух независимых источников. Для того, чтобы оба активных источника не выполнялись параллельно, на практике используются разные методы обеспечения безопасности.

Одним из наиболее часто используемых решений является использование автоматического выключателя с механической блокировкой. Однако, если необходимо подключить источник питания к нагрузке с помощью автоматического выключателя с механическим приводом с помощью автоматизации, этот метод блокировки является недостаточным.

К автомату можно подключить 6 проводников, три из которых – фазы электрической сети, а остальные три выходящие от автомата, и обеспеченные защитой.

Использование четырехполюсного автомата

Чтобы обеспечить защитой трехфазную сеть с четырехпроводной системой проводников (например, электродвигатель, включенных по схеме «звезды»), применяют 4-полюсный автоматический выключатель. Он играет роль вводного устройства четырехпроводной сети.

Для этого требуется механическая блокировка другой конструкции. Это механический замок, предназначенный для предотвращения использования других аксессуаров, таких как привод для дистанционного управления. Заблокированные автоматические выключатели соединены двумя пучками. Механизм блокировки — это модульный аксессуар, который может быть настроен самим клиентом. Преимущество нового механизма блокировки — легкая настройка и возможность блокировки функции «блокировки».

Механическая блокировка на большем расстоянии

Варианты механической блокировки автоматических выключателей режима с боудином. Эксплуатационная практика также часто требует механической блокировки между двумя автоматическими выключателями, между которыми имеется большее расстояние, чем длина луков. До 5 ручных приводов с одним и тем же ключом блокировки можно доставить по заказу. Без блокировки привода в разомкнутом положении выключателя ключ нельзя выталкивать из замка. Таким образом, можно включить только одну из группы заблокированных автоматических выключателей.

Имеется возможность подключения к устройству восьми проводников. С одной стороны – три фазы и ноль, с другой стороны – выход трех фаз с нолем.

Время-токовая характеристика

Когда устройства, потребляющие электроэнергию, и электрическая сеть работают в нормальном режиме, то происходит обычное протекание тока. Это явление касается и электрического автомата. Но, в случае повышения силы тока по разным причинам выше номинального значения, происходит срабатывание расцепителя автомата, и цепь разрывается.

Механическая блокировка и автоматизация

В некоторых случаях необходимо параллельно переключаться между двумя независимыми цепями. Во время установки необходимо соблюдать расстояние между автоматическими выключателями и инструкциями по эксплуатации. В промышленной практике автоматическое переключение ресурсов часто используется в одной нагрузке. Чтобы не переводить два источника в нагрузку в любом случае, механическая блокировка часто используется в качестве предохранителя безопасности в случае отказа оператора. Автоматический выключатель также электрически соединен с автоматическим выключателем.

Параметр этого срабатывания называется время-токовой характеристикой электрического автомата. Она является зависимостью времени сработки автомата и соотношения между реальной силой тока, проходящей через автомат, и номинальным значением тока.

Важность этой характеристики заключается в том, что обеспечивается наименьшее число ложных срабатываний с одной стороны, и осуществляется защита по току, с другой стороны.

Современные защитные устройства очень чувствительны. Общие типы для цепей сокетов в жилых помещениях имеют заданную чувствительность 30 мА и работают в диапазоне от 15 мА до 30 мА от тока утечки. Основным принципом защиты тока является, как правило, подключение трансформатора. В нормальных рабочих условиях векторная сумма токов, протекающих через трансформатор, равна нулю, так как ток, текущий в схему, уравновешивает влияние тока, вытекающего из цепи. Результирующий магнитный поток в сердечнике трансформатора равен нулю.

В то время, когда часть тока отводится в другом месте, возникает разность токов между двумя проводами или вообще ненулевая сумма результирующего тока на нескольких проводниках. Этот дифференциальный ток затем детектируется автоматическим выключателем, и цепь отключается.

В энергетической промышленности бывают ситуации, когда кратковременное повышение тока не связано с аварией, и защита не должна срабатывать. Также происходит и с электрическими автоматами.

Время-токовые характеристики определяют, через какое время сработает защита, и какие параметры силы тока при этом возникнут.

Электрические автоматы с маркировкой «В»

Электрические автоматы со свойством, обозначенным буквой «В», способны отключаться за 5 – 20 с. При этом значение тока составляет до 5 номинальных значений тока. Такие модели автоматов используются для защиты бытовых устройств, а также всей электропроводки квартир и домов.

В большинстве домохозяйств существующие средства защиты по-прежнему используются довольно ограниченно, только для некоторых схем, в качестве дополнения к стандартным выключателям. Однако в новых установках использование прокладок является обязательным для подключения ванных комнат и для цепей розетки оборудованием, используемым вне здания. Как правило, поэтому для различных косилок, небольших строительных машин, насосов. Блок питания также должен быть оснащен подвижными распределительными щитами.

Автоматический выключатель представляет собой электрическое устройство, которое автоматически отключает электрическую цепь в случае чрезмерного электрического тока и, таким образом, защищает ее от повреждений. В ограниченной степени он защищает электрические устройства и, наконец, людей или животных.

Свойства автоматов с маркировкой «С»

Автоматические выключатели с этой маркировкой могут выключиться за время в интервале 1 – 10 с, при 10 кратной токовой нагрузке. Такие модели применяют во многих областях, наиболее популярны для домов, квартир и других помещений.

Значение маркировки « D» на автомате

С таким классом автоматы используются в промышленности и выполнены в виде 3-полюсных и 4-полюсных исполнений. Их применяют для того, чтобы защитить мощные электрические моторы и разные трехфазные устройства. Время их сработки составляет до 10 секунд, при этом ток срабатывания может превышать номинальное значение в 14 раз. Это дает возможность с необходимым эффектом использовать его для защиты различных схем.

Автоматический выключатель обеспечивает эти основные функции в электрической цепи. Автоматический автоматический прерыватель цепи автоматический автоматический выключатель автоматического выключателя автоматического выключателя цепи является только выключателем и не предназначен в первую очередь для выключения и включения цепи. Характерными значениями автоматического выключателя являются.

Для некоторого использования существуют стандартизованные характеристики автоматического выключателя. Контактор — это устройство для переключения или отключения электрического соединения. Контакторы используются в цепях управления, например, в качестве управляющих контакторов для средней мощности. Более мощные устройства, такие как двигатели, питаются от силовых контакторов.

Электродвигатели со значительной мощностью чаще всего подключают через электрические автоматы с характеристикой «D».

Номинальный ток

Имеется 12 вариантов исполнения автоматов, которые различаются по характеристике номинального тока работы, от 1 до 63 ампер. Этот параметр определяет скорость выключения автомата при достижении предельного значения тока.


Автомат по этому свойству выбирают с учетом поперечного сечения жил проводов, допускаемому току.

Принцип действия электрических автоматов
Обычный режим

При обычной работе автомата управляющий рычаг взведен, ток поступает через провод питания на верхней клемме. Далее ток идет на неподвижный контакт, через него на подвижный контакт и по гибкому проводу на катушку соленоида. После него по проводу ток идет на биметаллическую пластину расцепителя. От него ток проходит на нижнюю клемму и дальше на нагрузку.

Режим перегрузки

Этот режим возникает при превышении номинального тока автомата. Биметаллическая пластина нагревается большим током, изгибается и размыкает цепь. Для действия пластины требуется время, которое зависит от значения проходящего тока.

Автоматический выключатель является аналоговым устройством. При его настройке есть определенные сложности. Ток срабатывания расцепителя настраивается на заводе специальным регулировочным винтом. После остывания пластины автомат снова может функционировать. Температура биметаллической пластины зависит от окружающей среды.

Расцепитель действует не сразу, давая возможность току к возврату номинального значения. Если ток не снижается, то расцепитель срабатывает. Перегрузка может возникнуть из-за мощных устройств на линии, либо подключении сразу нескольких устройств.

Режим короткого замыкания

При этом режиме ток возрастает очень быстро. Магнитное поле в катушке соленоида движет сердечник, приводящий в действие расцепитель, и отключает контакты сети питания, тем самым снимает аварийную нагрузку цепи и защищает сеть от возможного пожара и разрушения.

Электромагнитный расцепитель действует мгновенно, чем отличается от теплового расцепителя. При размыкании контактов рабочей цепи появляется электрическая дуга, величина которой зависит от тока в цепи. Она вызывает разрушение контактов. Чтобы предотвратить это отрицательное действие, сделана дугогасительная камера, которая состоит из параллельных пластин. В ней дуга затухает и исчезает. Возникающие газы отводятся в специальное отверстие.

Электрические автоматы защиты, они же автоматические выключатели, необходимы для предохранения электросети от перегрузок и короткого замыкания. Они помогают избежать чрезмерной нагрузки на электросеть , если к ней подключен мощный электроприбор или несколько электроприборов с высокой суммарной мощностью.

Автоматические выключатели не дают электропроводке перегреться и, соответственно, предотвращают выход из строя проводников, электроприборов, возгорание и пожар.

Состав автоматов защиты. Типы расцепителей

Современные электрические автоматические выключатели в большинстве своём состоят из теплового и электромагнитного расцепителей, которые и обеспечивают их работу. Давайте остановимся на этом поподробнее.

Электромагнитный расцепитель представляет собой соленоид: катушку со стальным сердечником, обмотанную несколькими витками изолированного проводника. Как мы знаем из школьного курса, электрический ток при прохождении по катушке возбуждает электромагнитное поле вокруг нее. Как только он превышает заданное значение, сердечник втягивается внутрь, и выключатель срабатывает . Если значение оказывается меньше номинальной силы электромагнитного поля, расцепление цепи не происходит, и прибор остается включенным.

Тепловой расцепитель имеет другой состав и принцип действия. По сути, он представляет собой биметаллическую пластину, стороны которой имеют разные коэффициенты температурного расширения (обычно используют сплавы железа и меди).

Снова обратимся к курсу школьной физики : ток, проходя по проводнику, вызывает его нагрев. Т.к. коэффициент температурного расширения для разных сторон пластины разный, то при достижении номинального тока она выгнется в сторону металла с меньшим значением коэффициента (медно-железная пластина изогнётся в сторону меди), толкнет специальный рычаг и тем самым разрывает цепь.

Также нельзя не упомянуть полупроводниковые расцепители, хотя используются они в быту редко. Их применяют в защитном выключателе электропроводки частного дома или на линии мощного электродвигателя. Величину тока в них распознают трансформаторы — для сети переменного, — или дроссельные усилители, если аппарат установлен на линии постоянного тока. Расцепление производит блок полупроводниковых реле. Но, как уже упоминалось, встречаются они редко.

Помимо вышеперечисленных, есть минимальные и дистанционные расцепители, но они более дорогие в сравнении с остальными.
Наиболее оптимальным для работы автоматического выключателя является сочетание электромагнитного и теплового расцепителей.

Устройство электрического автомата защиты

В верхней части прибора располагается защищенный от короткого замыкания контакт. Дело в том, что при коротком замыкании в проводнике возникает электрический ток большого номинала, и могут обгореть контакты. Для их защиты используется специальный сплав металлов, а также камера для сброса плазмы , которая образуется вследствие короткого замыкания на конце проводника.

В более дешевых автоматических устройствах используются сплавы, выдерживающие около 4500 A, в более дорогих — сплавы, выдерживающие ток короткого замыкания 6500. Именно по причине разницы в сплавах бока дешевых автоматов желтеют с течением времени. Определить установку по току у прибора можно благодаря обозначению в рамке снаружи на корпусе.

Каждый автомат рассчитан на определенное количество коротких замыканий, и использовать их для включения и выключения нагрузки слишком часто не рекомендуется.

Современные электрические автоматические выключатели содержат две ступени защиты: после защищенного контакта в современных автоматах располагаются электромагнитный размыкатель, а за ним тепловой.

За тепловым размыкателем следует контакт для подключения нагрузки. К данному контакту разрешено подключать только по одному проводнику в отверстие , в то время как в верхний (защищенный) контакт разрешено подсоединять не более двух.

Обозначения на электрических автоматах защиты

Выключатели различаются между собой по максимально-токовой нагрузке, которую они могут выдержать, и типу подключаемой нагрузки. Разумеется, очень важно заранее определить, какой именно тип вам нужен.

Сделать это можно по буквенным и цифровым значениям на корпусе. Давайте разберемся в их значении.
Возьмём, к примеру, маркировку «С16». Она означает, что данное устройство пропускает номинальный ток (Iн) работы автоматы 16 А (Ампер). Теперь давайте попробуем разобраться с буквенным обозначением по следующей таблице:


Тепловой расцепитель

(> 0.1 сек.)



Электромагнитный расцепитель

(




Обозначение на электрическом автомате защиты «С16» означает, что при достижении показателя, равного 16 * 10 = 160 А, сработает электромагнитный расцепитель за время Характеристики автоматов защиты

Российские производители изготавливают выключатели с характеристиками B, C и D, европейские имеют дополнительную характеристику «А».

Выключатели с обозначением «А» предназначены для установки в цепях удаленной нагрузки и для подключения электроники (например, в серверной). Такой прибор работает как предохранитель, он наиболее чувствителен к перепадам тока. Он ставится в загородных деревянных домах на оборудование, которое остается включенным во время длительного отсутствия хозяев.

Выключатели с обозначением «В» предназначены для установки в деревянном строительстве на дачах для всего остального оборудования (помимо тех, где установлены автоматы с характеристикой «А»). Кроме того, их используют для электропечей, обогревателей, устанавливают на розетки.

Автоматические выключатели с обозначением «С» необходимы тем, где нагрузка смешанная: в квартирах и домах с постоянным проживанием или дачах из негорючих материалов. Их используют для трансформаторов и цепей освещения, там, где используется бытовая техника типа холодильников, посудомоечных машин и так далее. Это наиболее распространённый тип выключателей .

Приборы с обозначением «D» слабо чувствительны к перепадам тока и поэтому предназначены для установки на производствах с мощными электродвигателями : токарные станки, фреза, для компрессоров, сварочных агрегатов и т.д.

Дополнительно есть приборы с характеристиками MA (где отсутствует тепловой расцепитель), Z и К, но их используют куда реже, поэтому рассматривать их подробно мы не будем.

Автоматический выключатель устройство и принцип работы

Приветствую, дорогие гости моего сайта по электрике ElektrikaBlog.ru.

В моей новой статье я рассказываю про номиналы автоматов и время токовые характеристики автоматических выключателей Рекомендую прочитать.

Сегодня же я расскажу как выглядит устройство и в чем принцип работы автоматических выключателей.

Мы наглядно увидим для чего вообще нужно это устройство, как он функционирует, будет много подробных фотографий устройства автоматического выключателя.


Предлагаю начать с главного. Что же это такое?

  Функции автоматического выключателя

Автоматический выключатель (часто в быту и разговорной речи его называют сленговым словом «автомат») – это устройство, которое несет в себе функции по отключению и последующему включению элементов электрической цепи. Так же он служит для обеспечения защиты проводов и кабелей, в различных бытовых и производственных помещениях, от больших токов перегрузки и от возможного короткого замыкания.

Получается мы можем выделить 3 основные функции автоматического выключателя:

1) При появлении чрезмерных уровней токов короткого замыкания, он отключает защищаемую линию, защиту которой он осуществляет, от главной сети.

2) При протекании тока сильно превышающего разрешенные возможные уровни (когда в линию подключено много мощных приборов), он предоставляем защиту от чрезмерных токов перегрузки.

3) С его помощью можно отключать и обратно включать отдельный участок электрической проводки. Другими словами эту функции можно назвать – коммутация цепи.

Как мы видим, автоматы — это многофункциональный устройства. Они сочетают в себе функции как управления цепью, так и защиты этой электрической цепи.

Можно выделить несколько типов автоматических выключателей согласно конструктивному выполнению.

1) Автоматы выполненные в целостном корпусе (они характеризуются тем, что пригодны для использования с рабочими токами от 15 до более 1100 ампер)


2) Воздушные автоматы (их часто можно встретить в крупной промышленности, с очень крупными токами нагрузки в 1000-ти ампер.


3) Модульные автоматы – всем нам знакомые по бытовой электрике устройство. Используются повсеместно в квартирах и частных домах, так же на небольших предприятиях и производствах.


Мы же сегодня будем говорить и рассматривать в чем заключается принцип работы непосредственно модульных автоматических выключателей. Они носят такое название, потому что их параметр ширины (т.е. ширина) стандартен и зависит от кол-ва полюсов делится на 17,5 миллиметров. Но об этом я рассказывал в предыдущей статье. Она есть на этом сайт. Тут мы подробно это этом говорить не будем.

  Устройство автоматического выключателя

Изготавливаются автоматические выключателя из диэлектрического материала. Спереди на лицевой панели указываются марка-бренд изготовителя. Номер изделия из каталога изготовителя. Так же написаны основные характеристики, такие как: номинал (в данном рассматриваемом случае – номинальный ток 6 ампер) и время токовая характеристика (на моей фотографии С)

устройство автоматического выключателя

Так же указываются и несколько других параметров, но о них мы поговорим в следующих статьях, более подробно и предметно.
Для того чтобы сделать монтажа автоматического выключателя в электрощит мы на DIN-рейку, которая расположена на его задней стенке, при помощи специального крепления, защелкиваем и надежно фиксируем аппарат на DIN-рейке.

Дин-рейка – металлическая пластина, имеющая специфическую форму. Ее шириной составляем 35 миллиметров. Ее изображение вы можете видеть на фотографии ниже.

монтаж автоматического выключателя

Именно на нее крепятся модульные устройства. Чтобы установить автомат на нее, нужно верхнею часть аппарата завести за верхнею часть этой рейки и после этого произвести не сильное нажатие на нижнею автоматического выключателя. Как только мы услышим щелчок фиксатора, мы будем знать, что автомат надежно установлен. Подробно я это показываю на видео ниже. Рекомендую посмотреть.

Если нам нужно демонтировать автомат обратно с дин рейки, нужно снизу плоской отверткой поддернуть эту защелку за фиксатор и после этого автомат легко снимается в обратном порядке.

принцип автоматического выключателя

Автоматические выключатели различных производителей имеют разную защелку по степени нажатия и ее «тугости», но принцип монтажа и демонтажа у всех одинаковый. На некоторых эта защелка автоматическая, на других же ее нужно будет заводить, для крепления, самостоятельно отвёрткой.

Для того чтобы мы могли разобрать сам выключатель, нужно поддеть или высверлить заклепки на его боковой стороне. Сам выключатель состоит из 2-х половинок, которые соединяются 4-мя креплениями, их нам и нужно отсоединить. После удаления этих заклепок половинки аппарата легко разъединяются. См. изображение

устройство автоматических защитных выключателей

  Конструкция автоматического выключателя

Сразу после того, как разъединили половинки автоматического выключателя. Нам доступно к рассмотрению устройство и конструкция автоматического выключателя. 

конструкция автоматического выключателя

Он состоит из:
1) верхняя винтовая клемма;
2) нижняя винтовая клемма;
3) подвижный контакт;
4) неподвижный контакт;
5) катушка электромагнитного расцепителя;
6) сердечник электромагнитного расцепителя;
7) гибкий проводник;
8) биметаллическая пластинка теплового расцепителя;
9) механизм расцепителя;
10) винт для регулирования теплового расцепителя;
11) рычаг управления;
12) дугогасительная (дугогасящая) камера;
13) отверстие для вывода газов;
14) фиксирующая защелка;
15) гибкий проводник;

Как работает рукоятка (иначе — рычаг) для управления?

Когда мы ее поднимаем вверх, автомат производит подключение к цепи. Когда же мы ее опускаем вниз – он разъединяет ее.


Электромагнитный расцепитель – это механизм, который по сути является катушкой, обмотанный проволокой. Ток в нашей цепи в случае появления короткого замыкания растет быстрыми темпами. В обмотке этой катушки возникает магнитный поток, далее благодаря воздействию этого потока начинает смешаться сердечник, который преодолев механическое сопротивление пружины, оказывает действие на его механизм и приводит к отключению автоматического выключателя и быстро разрывает питающую цепь.

Тепловой расцепитель – является по сути биметаллической пластинкой. В случае прохождения через нее тока больших уровней, деформируется и загибается, что в свою очередь приводит к срабатыванию расцепителя, тем самым отсоединяя автомат и следующие за ним линии и защищая электрическую цепь, в которую он поставлен.
Принципе работы (действия) автоматического выключателя
При работе в штатном(нормальном) режиме функционирования автоматический выключатель, при взведенном вверх рычаге. Ток, приходит в автомат сквозь питающий кабель, зафиксированный к клемме, расположенной в верхней части аппарата. После этого ток доходит к неподвижному контакту, после этого доходит на контакт, потом пройдя гибкий проводник, ток идет на катушку электромагнитного расцепителя, следом нее по гибкому проводнику идет на биметаллическую пластинку от теплового расцепителя, следом на клемму, расположенную снизу, и потом уходит в дальнейшую цепь, от которой питаются потребители.
На фотографии расположен автоматический выключатель в «работающем» включенном состоянии. Рычаг коммутации у поднят на вверх.

  Тепловой расцепитель автоматического выключателя

В случае если, уровень тока в цепи, которую контролирует наш автомат, избыточно выше его номинального тока – это называется перегрузка.

В такой ситуации в биметаллической пластинке теплового расцепителя повышается значение температуры, т.е. пластина нагревается, из-за протекающего через нее избыточного уровня тока. Из-за этого пластинка деформируется и загибается. Когда это продолжается длительное время и уровень тока не снижается, то пластина надавливает на механизм теплового расцепителя. После этого автомат выключается и разрывает защищаемую электрическую цепь.

тепловой расцепитель автоматического выключателя

Чтобы биметаллическая пластинка деформировалась и загнулась нужно определенно время. Это время будет зависеть от кол-ва и уровня тока, протекающего через эту пластинку. Это время составляет от пару минут, до даже нескольких часов. Чем больше уровень тока, тем меньше времени нужно на размыкание теплового расцепителя. Вообще, для отработки теплового расцепителя нужно избыточность тока автоматического выключателя от 13% до 45% его номинального значения.

  Как работает автоматический выключатель

Чем можно объяснить такое большое разнообразие параметров устройства автоматического выключателя? Связано это с тем, что автомат по конструктивным особенностям — это аналоговое устройство. При его высокоточной калибровке и настройке есть много технических сложностей. На заводе изготовителя производят установку тока срабатывания теплового расцепителя специальным регулировочным винтом. Следует понимать, что сразу после остывания биметаллической пластинки наш автомат уже готов к правильному функционированию.


На температурах хочется остановиться поподробнее. Дело в том, что при различных температурах окружающей среды будут варьироваться и температурные уровни биметаллической пластинки. Например, в случае если автомат расположен в теплом здании с повышенной температурой, то его тепловой расцепитель будет отрабатывать и при меньших уровнях тока. Логично сделать вывод, что в прохладных и холодных помещениях токи срабатывая теплового расцепителя будет иных уровней, несколько выше допустимых значений. Более подробно об этом написано в статье в моем блоге.


Обратите внимание, что тепловой расцепитель автоматического выключатели отрабатывает не прям мгновенно, а после определенного времени. Это заложено специально в функции автоматических выключателе, что бы у автомата имелось время пока ток возвратиться к первоначальным уровням после токов перегрузки. Чтобы их не выбивало слишком часто.


Если мы включим в защищаемую цепь слишком «прожорливые» приборы, например: в обычную розеточную линию сечение 2,5 мм2 и автоматом на 16 ампер. Мы подключим электроплиту на 6,4 кВт (в данному случае, мощность плиты превышает расчетную мощность линии, которая равно 3,5 кВт).

Мы получим перегрузку на линии. Так же перегрузка может возникнуть. Когда мы подключаем несколько не столь мощных приборов. Например, в эту же розеточную сеть мы подключим перфоратор + стиральную машину + 2 телевизора + несколько чайников. Тогда мы опять же получим перегрузку в цепи.

  Электромагнитный расцепитель автоматического выключателя

Делая сравнения с тепловым, который срабатывает за время в районе 1 часа. Электромагнитный расцепитель отрабатывает можно сказать моментально (примерно 0,02-0,03 секунды). Однако для его срабатывания нужно гораздо больше значения тока (2-4 раза больше от номинального уровня тока).

 Из-за этого короткого времени и чрезмерной нагрузке провода даже не могут успеть нагреться до температуры, чтобы начала плавиться изоляция.

электромагнитный расцепитель автоматического выключателя

Функция электромагнитного расцепителя заключается в том, что он приводит к отключению цепи, которую защищает, в случае появления короткого замыкания. Он размыкает линию, тем самым размыкает поврежденную цепь и спасает помещение от пожара, спасает электропроводу и приборы, включенные в эту сеть от перегорания. Так же он предотвращает порчу и поломку непосредственно автоматического выключателя.

  Дугогасительная (дугогасящая) камера выключателя.

При разъединении контактов в автомате, во время того как по нему идет электрический ток, появляется так называемая электрическая дуга. Нужно сказать, что мощность этой дуги будет тем больше, чем у нас больше уровень тока в действующей цепи. Эта дуга приводит к эрозии и деградации контактов, приводит к их разрушению и порче.

Дугогасительная дугогасящая камера выключателя

В целях защиты этих контактов от прямого пагубного воздействия дуги в автоматическом выключателе есть специальная дугогасительная камера. Это специальное место в автомате куда направляется возможная дуга, появляющаяся в момент разъединения пластин. Там эта туга затухает, дробится на несколько частей и потом постепенно исчезает. Когда происходит процесс горения дуги, возникают газы. Через конструктивно предусмотренные отверстие эти газы отводятся из выключателя.


Важно! Я не советую использовать автоматический выключатель как простой выключателя цепи, тем более если это отключение производить когда через него проходит ток большого уровня. Это многократно ускорит эрозию его контактов и приведет к быстрому повреждению и порче автомата.

  Давайте подведем итоги:

1) С помощью автоматических выключатель можно осуществлять управление цепью (коммутировать ее). С помощью перевода рычага в верхнее положение мы подключаем цепь, когда же мы переводим его в нижнее положение цепь отключается от нагрузки.


2) В нем есть тепловой расцепитель. При его помощи защищается автомат и проводка в целом от перегрузки. Время его отработки зависит от уровня силы тока и варьируется от пару минут до нескольких часов.


3) В нем есть электромагнитный расцепитель. Его функция – обеспечить защиту линии от сверхтоков и от возможного короткого замыкания. Расчетное время его срабатывания – можно сказать — моментально, доли секунды.


4) Конструкция автоматического выключателя имеет дугогасящую камеру. Функция которой – обеспечение защиты силовых контактов от разрушающего и пагубного воздействия электромагнитной дуги.


Итак, в этом материалы я подробно и наглядно разобрал устройство автоматического выключателя, принцип его действия и схему работы. На многочисленных фотографиях рассмотрел его конструкцию. Мы увидели как работает автоматический выключатель. Познакомились с тем, что такое тепловой и электромагнитные расцепители, поняли, что такое дугогасящая камера автоматического выключателя.


В следующей статье я расскажу про основные характеристики автоматов, дам советы по выбору устройства при покупке в магазине, рассмотрим их характеристики.

Как работают электродвигатели?

Щелкните выключателем и мгновенно получите власть — как наши предки любили электродвигатели! Вы можете найти их во всем, начиная с электропоезда с дистанционным управлением автомобили — и вы можете быть удивлены, насколько они распространены. Сколько электрических моторы сейчас есть в комнате с тобой? Наверное, два в вашем компьютере для начала, один круто ездить, а еще один питает охлаждающий вентилятор.Если вы сидите в спальне, вы найдете моторы в фенах и многих игрушки; в ванной — вытяжки и электробритвы; На кухне моторы есть практически во всех устройствах, от стиральных и посудомоечных машин до кофемолок, микроволновых печей и электрических консервных ножей. Электродвигатели зарекомендовали себя среди лучших изобретения всех времен. Давайте разберемся и узнаем, как они Работа!

Фото: Даже маленькие электродвигатели на удивление тяжелые.Это потому, что они набиты туго намотанной медью и тяжелыми магнитами. Это мотор от старой электрической газонокосилки. Вещь медного цвета в сторону В передней части оси с прорезями находится коммутатор, удерживающий двигатель вращение в том же направлении (как описано ниже).

Как электромагнетизм заставляет двигатель двигаться?

Основная идея электродвигателя действительно проста: вы помещаете в него электричество с одного конца, а ось (металлический стержень) вращается на другом конце, давая вам возможность управлять машина какая то.Как это работает на практике? Как именно ваш преобразовать электричество в движение? Чтобы найти ответ на этот вопрос, у нас есть вернуться во времени почти на 200 лет.

Предположим, вы берете кусок обычного провода, превращаете его в большую петлю, и положите его между полюсами мощной постоянной подковы магнит. Теперь, если вы подключите два конца провода к батарее, провод будет прыгать кратко. Удивительно, когда видишь это впервые. Это прямо как по волшебству! Но есть совершенно научный объяснение.Когда электрический ток начинает течь по проводу, он создает магнитное поле вокруг него. Если разместить провод рядом с постоянным магнит, это временное магнитное поле взаимодействует с постоянным поле магнита. Вы знаете, что два магнита расположены рядом друг с другом. либо притягивать, либо отталкивать. Таким же образом временный магнетизм вокруг провода притягивает или отталкивает постоянный магнетизм от магнит, и это то, что заставляет проволоку подпрыгивать.

Как работает электродвигатель — теоретически

Связь между электричеством, магнетизмом и движением изначально была открыт в 1820 году французским физиком Андре-Мари Ампер (1775–1867), и это фундаментальная наука, лежащая в основе электродвигателя.Но если мы хотим превратить это удивительное научное открытие в более практическое Немного технологий для питания наших электрических косилок и зубных щеток, мы должны пойти немного дальше. Изобретателями, которые сделали это, были англичане Майкл Фарадей (1791–1867). и Уильям Стерджен (1783–1850) и американец Джозеф Генри (1797–1878). Вот как они пришли к своему гениальному изобретению.

Предположим, мы сгибаем нашу проволоку в квадратную U-образную петлю, так что эффективно два параллельных провода, проходящие через магнитное поле.Один из них отводит электрический ток от нас по проводам, а другой один возвращает ток обратно. Поскольку ток течет в в противоположных направлениях проводов, правило левой руки Флеминга говорит нам о том, что два провода будут двигаться в противоположных направлениях. Другими словами, когда мы включите электричество, один из проводов двинется вверх и другой будет двигаться вниз.

Если бы катушка с проволокой могла продолжать двигаться вот так, она бы вращалась непрерывно — и мы будем на пути к созданию электрического мотор.Но этого не может произойти с нашей нынешней настройкой: провода будут быстро запутаться. Не только это, но если бы катушка могла вращаться далеко хватит, что-нибудь еще случится. Как только катушка достигла вертикали положение, он перевернется, и электрический ток будет течь через него в противоположном направлении. Теперь силы на каждого сторона катушки перевернется. Вместо непрерывного вращения в в том же направлении, он двинется назад в том же направлении, в котором только что пришел! Представьте себе электропоезд с таким двигателем: он будет держать перетасовки назад и вперед на месте, даже не идя в любом месте.

Фото: Электрик ремонтирует электродвигатель. на борту авианосца. Блестящий металл, который он использует, может выглядеть как золото, но на самом деле это медь, хороший проводник, который намного дешевле. Фото Джейсона Якобовица любезно предоставлено ВМС США.

Как работает электродвигатель — на практике

Есть два способа решить эту проблему. Один из них — использовать своего рода электрический ток, который периодически меняет направление, что известно как переменный ток (AC).В виде небольших батарейных двигатели, которые мы используем дома, лучшее решение — добавить компонент назвал коммутатором концы катушки. (Не беспокойтесь о бессмысленных технических имя: это немного старомодное слово «коммутация» немного похоже на слово «добираться до работы». Это просто означает изменение взад и вперед в одном и том же путь, который ездит на работу, означает путешествовать туда и обратно.) В простейшей форме Коммутатор представляет собой металлическое кольцо, разделенное на две отдельные половины и его задача — реверсировать электрический ток в катушке каждый раз, когда катушка вращается на пол-оборота.Один конец катушки прикреплен к каждая половина коммутатора. Электрический ток от аккумулятора подключается к электрическим клеммам двигателя. Они подают электроэнергию в коммутатор через пару незакрепленных разъемы, называемые щетками, сделал либо из кусочков графита (мягкий уголь, похожий на карандаш «свинец») или тонкие отрезки упругого металла, который (как название подсказывает) «задеть» коммутатор. С коммутатор на месте, когда электричество течет по цепи, катушка будет постоянно вращаться в одном и том же направлении.

Художественное произведение: упрощенная схема деталей в электрическом мотор. Анимация: как это работает на практике. Обратите внимание, как коммутатор меняет направление тока каждый раз, когда катушка поворачивается. наполовину. Это означает, что сила на каждой стороне катушки всегда толкая в том же направлении, что позволяет катушке вращаться по часовой стрелке.

Такой простой экспериментальный двигатель, как этот, не может большая мощность. Мы можем увеличить усилие поворота (или крутящий момент) что двигатель может творить тремя способами: либо у нас может быть больше мощный постоянный магнит, или мы можем увеличить электрический ток протекает через провод, или мы можем сделать катушку так, чтобы в ней было много «витки» (петли) очень тонкой проволоки вместо одного «витка» толстой проволоки.На практике двигатель также имеет постоянный магнит, изогнутый в круглой формы, так что он почти касается катушки с проволокой, которая вращается внутри него. Чем ближе друг к другу магнит и катушка, тем большее усилие, которое может создать двигатель.

Хотя мы описали несколько различных частей, вы можете думать о двигателе как о двух основных компонентах:

  • По краю корпуса двигателя находится постоянный магнит (или магниты), который остается статичным, поэтому его называют статором двигателя.
  • Внутри статора находится катушка, установленная на оси, которая вращается с высокой скоростью — и это называется ротором. Ротор также включает в себя коммутатор.

Универсальные двигатели

Такие двигатели постоянного тока

отлично подходят для игрушек с батарейным питанием (таких как модели поездов, радиоуправляемые автомобили или электробритвы), но вы не найдете их во многих бытовых приборах. Мелкие бытовые приборы (например, кофемолки или электрические блендеры) обычно используют так называемые универсальные двигатели , которые могут питаться как от переменного, так и от постоянного тока.В отличие от простого двигателя постоянного тока, универсальный двигатель имеет электромагнит вместо постоянного магнита, и он получает питание от источника постоянного или переменного тока, который вы питаете:

  • Когда вы питаетесь постоянным током, электромагнит работает как обычный постоянный магнит и создает магнитное поле, которое всегда направлено в одном направлении. Коммутатор меняет направление тока катушки каждый раз, когда катушка переворачивается, как в простом двигателе постоянного тока, поэтому катушка всегда вращается в одном и том же направлении.
  • Однако, когда вы подаете переменный ток, ток, протекающий через электромагнит, и ток, протекающий через катушку. или против часовой стрелки.А как насчет коммутатора? Частота тока изменяется намного быстрее, чем вращается двигатель, и, поскольку поле и ток всегда синхронизированы, на самом деле не имеет значения, в каком положении находится коммутатор в любой данный момент.

Анимация: Как работает универсальный двигатель: Электроснабжение питает как магнитное поле, так и вращающуюся катушку. При питании от постоянного тока универсальный двигатель работает так же, как и обычный двигатель постоянного тока, как указано выше. При питании от сети переменного тока и магнитное поле, и ток в катушке меняют направление каждый раз, когда ток питания меняется на противоположное.Это означает, что сила на катушке всегда направлена ​​в одну сторону.

Фото: Внутри типичного универсального двигателя: основные части внутри среднего двигателя от кофемолки, которая может работать как от постоянного, так и от переменного тока. Серый электромагнит по краю — это статор (статическая часть), и он питается от катушек оранжевого цвета. Обратите внимание на прорези в коллекторе и прижимающиеся к нему угольные щетки, которые обеспечивают питание ротора (вращающейся части). Асинхронные двигатели в таких вещах, как электрические железнодорожные поезда, во много раз больше и мощнее этого, и всегда работают с использованием переменного тока высокого напряжения (AC) вместо постоянного тока низкого напряжения (DC) или переменного тока умеренно низкого напряжения в домашних условиях. который приводит в действие универсальные двигатели.

Электродвигатели прочие

Фото: Электродвигатели бывают всех форм и размеров. В этом школьном автобусе есть заменили старый грязный дизельный двигатель большим электродвигателем (белый квадрат) для уменьшения загрязнения воздуха. Фото Денниса Шредера любезно предоставлено NREL (Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии).

В простых двигателях постоянного тока и универсальных двигателях ротор вращается внутри статора. Ротор представляет собой катушку, подключенную к источнику электропитания, а статор представляет собой постоянный магнит или электромагнит.Большие двигатели переменного тока (используемые в таких вещах, как заводские машины) работают немного по-другому: они пропускают переменный ток через противоположные пары магнитов, чтобы создать вращающееся магнитное поле, которое «индуцирует» (создает) магнитное поле в роторе двигателя, вызывая это вращаться. Подробнее об этом вы можете прочитать в нашей статье об асинхронных двигателях переменного тока. Если вы возьмете один из этих асинхронных двигателей и «развернете» его так, чтобы статор фактически превратился в длинную непрерывную дорожку, ротор может катиться по нему по прямой.Эта гениальная конструкция известна как линейный двигатель, и вы найдете ее в таких вещах, как заводские машины и плавучие железные дороги «маглев» (магнитная левитация).

Еще одна интересная конструкция — бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC). Статор и ротор эффективно меняются местами, при этом несколько железных катушек статичны в центре и постоянный магнит вращается вокруг них, а коммутатор и щетки заменяются электронной схемой. Вы можете прочитать больше в нашей основной статье о мотор-редукторах. Шаговые двигатели, которые вращаются на точно контролируемые углы, представляют собой разновидность бесщеточных двигателей постоянного тока.

Как работает электродвигатель?

Почти неизбежно вы придете к моменту в своей жизни, когда столкнетесь с несчастным маленьким ребенком и движущейся игрушкой, которая больше не двигается. Вы можете разобрать игрушку, полагаясь на свою удобство, чтобы спасти положение, но, оставшись с кучей компонентов, вы вполне можете задаться вопросом, как эти витки яркой проволоки создают движение. Помимо сломанных игрушек, электродвигатели используются во многих устройствах, которые заставляют наше современное общество двигаться, от автомобилей до часов и охлаждающих вентиляторов в вашем компьютере.

Детали электродвигателя

Электродвигатель создает вращательное или круговое движение. Центральная часть двигателя — это цилиндр, называемый якорем или ротором. Якорь удерживает остальные компоненты, а также является частью двигателя, которая вращается. Вокруг якоря находится статор, который удерживает изолированные катушки с проволокой, обычно медной. Когда к двигателю подается ток, статор создает магнитное поле, которое приводит в движение якорь. В зависимости от конструкции двигателя вы также можете найти щетки или тонкие металлические волокна, которые удерживают ток на противоположной стороне двигателя во время его вращения.

Как заставить работать

Вы могли заметить, что когда у вас есть два магнита, противоположные полюса притягиваются, а подобные полюса отталкиваются. Электродвигатель использует этот принцип для создания крутящего момента или силы вращения. Не электрический ток сам по себе, а создаваемое им магнитное поле создает силу, когда электродвигатель находится в движении. Электричество, движущееся по проводу, создает круговое магнитное поле, в котором провод является источником и центром вращения. Когда вы добавляете ток, статор и якорь образуют стабильное магнитное поле и электромагнит, который толкается или вращается в этом поле соответственно.

Различные типы электродвигателей

Базовый двигатель работает от постоянного или постоянного тока, но другие двигатели могут работать от переменного или переменного тока. Батареи вырабатывают постоянный ток, а розетки в вашем доме — переменные. Для того, чтобы двигатель работал от сети переменного тока, необходимы два намотанных магнита, которые не соприкасаются. Они приводят в движение двигатель посредством явления, известного как индукция. Эти асинхронные двигатели являются бесщеточными, поскольку не требуют физического контакта, обеспечиваемого щеткой.Некоторые двигатели постоянного тока также являются бесщеточными и вместо этого используют переключатель, который изменяет полярность магнитного поля, чтобы двигатель работал. Универсальные двигатели — это асинхронные двигатели, которые могут использовать любой источник энергии.

Создание простого электродвигателя

Теперь, когда у вас есть основные части и принципы, вы можете поиграть с концепцией дома. Сделайте катушку из медной проволоки меньшего сечения и проденьте каждый конец в алюминиевую банку, чтобы подвесить ее. Поместите небольшой сильный магнит с обеих сторон подвешенной катушки, чтобы создать магнитное поле.Если вы прикрепите батарею к обеим банкам с помощью зажимов из крокодиловой кожи, ваша катушка станет электромагнитом, а созданный вами ротор из медной проволоки должен начать вращаться.

Электродвигатель — Energy Education

Рисунок 1. Электродвигатель от старого пылесоса. [1] Рисунок 2. Электрический ротор. [2]

Электродвигатель — это устройство, используемое для преобразования электричества в механическую энергию, противоположное электрическому генератору. Они работают с использованием принципов электромагнетизма, которые показывают, что сила прилагается, когда электрический ток присутствует в магнитном поле.Эта сила создает крутящий момент на проволочной петле, присутствующей в магнитном поле, которая заставляет двигатель вращаться и выполнять полезную работу. Двигатели используются в широком спектре приложений, таких как вентиляторы, электроинструменты, бытовая техника, электромобили и гибридные автомобили.

Как они работают

У двигателей

есть много разных рабочих частей, чтобы они постоянно вращались, обеспечивая необходимую мощность. Двигатели могут работать от постоянного (DC) или переменного (AC) тока, и оба имеют свои преимущества и недостатки.Для целей этой статьи будет проанализирован двигатель постоянного тока, чтобы прочитать о двигателях переменного тока, щелкните здесь.

Основные части двигателя постоянного тока включают: [3]

  • Статор: Неподвижная часть двигателя, а именно магнит. Электромагниты часто используются для увеличения мощности.
  • Ротор: Катушка, которая установлена ​​на оси и вращается с высокой скоростью, передавая системе механическую энергию вращения.
  • Коммутатор: Этот компонент является ключевым в двигателях постоянного тока, его можно увидеть на рисунках 3 и 4.Без него ротор не смог бы вращаться непрерывно из-за противодействующих сил, создаваемых изменяющимся током. Коммутатор позволяет ротору вращаться, меняя направление тока каждый раз, когда катушка делает пол-оборота.
  • Щетки: Они подключаются к клеммам источника питания, позволяя электроэнергии течь в коммутатор.
  • Двигатель постоянного тока
  • Рисунок 3: Базовая установка двигателя постоянного тока. [3]

  • Рисунок 4: Анимация двигателя в действии.Коммутатор вращается, чтобы ротор вращался непрерывно. [3]

Список литературы

Как работают электродвигатели и генераторы

Электромобили используют исключительно электродвигатели для движения, а гибриды используют электродвигатели, чтобы помочь своим двигателям внутреннего сгорания при передвижении. Но это не все. Эти самые двигатели могут использоваться и используются для выработки электроэнергии (в процессе рекуперативного торможения) для зарядки бортовых аккумуляторов этих транспортных средств.

Самый частый вопрос: «Как это может быть … как это работает?» Большинство людей понимают, что для работы двигатель приводится в действие электричеством — они каждый день видят это в своих бытовых приборах (стиральных машинах, пылесосах, кухонных комбайнах).

Но идея о том, что двигатель может «вращаться в обратном направлении», фактически вырабатывая электричество, а не потребляя его, кажется почти магией. Но как только связь между магнитами и электричеством (электромагнетизм) и концепция сохранения энергии становится понятной, загадка исчезает.

Электромагнетизм

Электроэнергия и выработка электроэнергии начинаются со свойства электромагнетизма — физических отношений между магнитом и электричеством. Электромагнит — это устройство, которое действует как магнит, но его магнитная сила проявляется и контролируется электричеством.

Когда провод, сделанный из проводящего материала (например, меди), движется через магнитное поле, в проводе создается ток (элементарный генератор). И наоборот, когда электричество проходит по проводу, намотанному на железный сердечник, и этот сердечник находится в присутствии магнитного поля, он будет двигаться и скручиваться (очень простой двигатель).

Моторы / генераторы

Мотор / генераторы — это действительно одно устройство, которое может работать в двух противоположных режимах. Вопреки тому, что иногда думают люди, это не означает, что два режима двигателя / генератора работают в обратном направлении друг от друга (что в качестве двигателя устройство вращается в одном направлении, а в качестве генератора оно вращается в противоположном направлении).

Вал всегда вращается одинаково. «Смена направления» заключается в потоке электричества. В качестве двигателя он потребляет электричество (поступает) для производства механической энергии, а в качестве генератора он потребляет механическую энергию для производства электроэнергии (вытекает).

Электромеханическое вращение

Электродвигатели / генераторы обычно бывают двух типов: переменного (переменного тока) или постоянного (постоянного тока), и эти обозначения указывают на тип электроэнергии, которую они потребляют и генерируют.

Если не вдаваться в подробности и не затушевывать проблему, то вот разница: переменный ток меняет направление (чередуется) по мере прохождения через цепь. Постоянный ток течет в одном направлении (остается неизменным) при прохождении через цепь.

Тип используемого тока в основном зависит от стоимости устройства и его эффективности (двигатель / генератор переменного тока, как правило, дороже, но также намного эффективнее). Достаточно сказать, что в большинстве гибридов и во многих более крупных полностью электрических транспортных средствах используются двигатели / генераторы переменного тока — так что это тип, на котором мы сосредоточимся в этом объяснении.

Электродвигатель / генератор переменного тока состоит из 4 основных частей:

  • Установленный на валу якорь с проволочной обмоткой (ротор)
  • Поле магнитов, которые индуцируют электрическую энергию, накопленную бок о бок в корпусе (статоре)
  • Контактные кольца, которые переносят переменный ток к / от якоря
  • Щетки, которые контактируют с контактными кольцами и передают ток в / из электрической цепи

Генератор переменного тока в действии

Якорь приводится в движение механическим источником энергии (например, при промышленном производстве электроэнергии это будет паровая турбина).Когда этот намотанный ротор вращается, его проволочная катушка проходит над постоянными магнитами в статоре, и в проводах якоря создается электрический ток.

Но поскольку каждая отдельная петля в катушке сначала проходит через северный полюс, а затем последовательно через южный полюс каждого магнита, когда он вращается вокруг своей оси, индуцированный ток постоянно и быстро меняет направление. Каждое изменение направления называется циклом и измеряется в циклах в секунду или герцах (Гц).

В Соединенных Штатах частота цикла составляет 60 Гц (60 раз в секунду), тогда как в большинстве других развитых стран мира она составляет 50 Гц.Отдельные контактные кольца установлены на каждом из двух концов проволочной петли ротора, чтобы обеспечить путь для выхода тока из якоря. Щетки (которые на самом деле являются угольными контактами) скользят по контактным кольцам и завершают путь для тока в цепь, к которой подключен генератор.

Двигатель переменного тока в действии

Действие двигателя (подача механической энергии), по сути, противоположно действию генератора. Вместо того, чтобы вращать якорь для выработки электричества, ток подается по цепи через щетки и контактные кольца в якорь.Этот ток, протекающий через ротор (якорь) с обмоткой, превращает его в электромагнит. Постоянные магниты в статоре отражают эту электромагнитную силу, заставляя якорь вращаться. Пока через цепь течет электричество, двигатель будет работать.

Электродвигатели и генераторы: как они работают?

Электродвигатели и электрогенераторы широко используются в повседневной жизни и являются важным компонентом практически каждой отрасли. В DTR services мы предоставляем электродвигатели и электрогенераторы в Летбридже, которые поддерживают бизнес.Электродвигатель и электрический генератор имеют одинаковую базовую структуру и функцию в соответствии с одним и тем же основным механизмом. Оба также преобразуют один вид энергии в другой. Различия заключаются в том, как работают и работают электродвигатели и генераторы, и, следовательно, в том, каково их применение. Давайте посмотрим, как работают эти две машины.

Как работает электродвигатель?

Назначение электродвигателя — преобразование электрической энергии в механическую.Затем эту механическую энергию можно использовать для питания всего, от тяжелого промышленного оборудования до повседневных инструментов и приборов, таких как фены. Электродвигатели в Летбридже используют электричество в качестве входа и создают движение на выходе. Движение является результатом электромагнитной индукции, вызванной магнитами внутри двигателя.

Электродвигатель состоит из двух основных частей. Ротор состоит из витых проводов. Ротор расположен в середине компонента, известного как статор, который покрыт магнитами или обмотками катушки.Между ними есть небольшой воздушный зазор. Когда к двигателю подается электрический ток, магниты или обмотки создают магнитное поле, которое притягивает и отталкивает ротор, заставляя его вращаться. Вращающееся движение ротора приводит в движение вал, на котором он установлен, который, в свою очередь, может передавать механическую энергию везде, где это необходимо.

Как работает электрический генератор?

Электрогенератор — полная противоположность электродвигателю. Вместо того, чтобы использовать электричество для создания движения, электрические генераторы в Летбридже преобразуют механическую энергию в электрическую.Передача энергии начинается с механического вращения вала и ротора. Когда ротор вращается внутри статора, он генерирует ток. Затем ток можно использовать для подачи электричества во внешнюю цепь. Генераторы могут обеспечивать резервное питание зданий или использоваться для непосредственного запуска инструментов и устройств.

Как и электродвигатели, электрические генераторы имеют множество применений. Они обеспечивают хороший источник резервного питания для жилых, коммерческих и промышленных применений.Они также широко используются на строительных площадках.

Электродвигатели и генераторы в Летбридже для питания вашего бизнеса

Если вы ищете продажу и установку качественных электродвигателей и электрогенераторов, тогда вам не нужно искать дальше, чем услуги DTR. У нас есть проверенные и популярные бренды, на которые владельцы бизнеса знают, что могут положиться, и мы делаем это уже более 20 лет. Вы также можете положиться на нас в вопросах запчастей, обслуживания и ремонта электрогенераторов и электродвигателей в Летбридже.Фактически, мы предоставляем круглосуточные службы экстренной помощи для вашего душевного спокойствия.

По всем вопросам, от установки электрогенератора до ремонта электродвигателя в Летбридже, обращайтесь в DTR Services сегодня.

электродвигатель | Британника

Самый простой тип асинхронного двигателя показан на рисунке в разрезе. Трехфазный набор обмоток статора вставлен в пазы в железе статора. Эти обмотки могут быть подключены по схеме «звезда», обычно без внешнего подключения к нейтральной точке, или по схеме «треугольник».Ротор состоит из цилиндрического стального сердечника с проводниками, размещенными в пазах по всей поверхности. В наиболее обычной форме эти проводники ротора соединены вместе на каждом конце ротора токопроводящим концевым кольцом.

Основы работы асинхронного двигателя можно разработать, сначала предположив, что обмотки статора подключены к трехфазному источнику питания и что набор из трех синусоидальных токов, показанных на рисунке, протекает в обмотках статора. На этом рисунке показано влияние этих токов на создание магнитного поля в воздушном зазоре машины в течение шести мгновений цикла.Для простоты показана только центральная токопроводящая петля для каждой фазной обмотки. В момент t 1 на рисунке ток в фазе a является максимально положительным, а в фазах b и c — это половина отрицательного значения. Результатом является магнитное поле с приблизительно синусоидальным распределением вокруг воздушного зазора с максимальным значением наружу вверху и максимальным значением внутрь внизу. В момент времени t 2 на рисунке (т.е.е., одна шестая цикла позже), ток в фазе c является максимально отрицательным, в то время как ток в фазе b и фазе a имеет положительное значение на половину. Результатом, как показано на рисунке для t 2 , снова является синусоидально распределенное магнитное поле, но повернутое на 60 ° против часовой стрелки. Исследование распределения тока для t 3 , t 4 , t 5 и t 6 показывает, что магнитное поле продолжает вращаться с течением времени.Поле совершает один оборот за один цикл токов статора. Таким образом, совокупный эффект трех равных синусоидальных токов, равномерно смещенных во времени и протекающих в трех обмотках статора, равномерно смещенных в угловом положении, должен создать вращающееся магнитное поле с постоянной величиной и механической угловой скоростью, которая зависит от частоты электроснабжение.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Вращательное движение магнитного поля относительно проводников ротора вызывает индуцирование напряжения в каждом из них, пропорциональное величине и скорости поля относительно проводников.Поскольку проводники ротора закорочены вместе на каждом конце, в результате в этих проводниках будут протекать токи. В простейшем режиме работы эти токи будут примерно равны индуцированному напряжению, деленному на сопротивление проводника. На этом рисунке показана диаграмма токов ротора для моментов времени t 1 рисунка. Видно, что токи приблизительно синусоидально распределены по периферии ротора и расположены так, чтобы создавать вращающий момент против часовой стрелки на роторе (т.е.е. крутящий момент в том же направлении, что и вращение поля). Этот крутящий момент ускоряет ротор и вращает механическую нагрузку. По мере увеличения скорости вращения ротора его скорость относительно скорости вращающегося поля уменьшается. Таким образом, индуцированное напряжение уменьшается, что приводит к пропорциональному снижению тока в проводнике ротора и крутящего момента. Скорость ротора достигает постоянного значения, когда крутящий момент, создаваемый токами ротора, равен крутящему моменту, необходимому на этой скорости для нагрузки, без избыточного крутящего момента, доступного для ускорения объединенной инерции нагрузки и двигателя.

Вращающееся поле и токи, которые оно создает в короткозамкнутых проводниках ротора.

Британская энциклопедия, Inc.

Механическая выходная мощность должна обеспечиваться входной электрической мощностью. Первоначальных токов статора, показанных на рисунке, достаточно для создания вращающегося магнитного поля. Чтобы поддерживать это вращающееся поле в присутствии токов ротора, показанных на рисунке, необходимо, чтобы обмотки статора несли дополнительную составляющую синусоидального тока такой величины и фазы, чтобы нейтрализовать влияние магнитного поля, которое в противном случае могло бы возникнуть. токами ротора на рисунке.Полный ток статора в каждой фазной обмотке складывается из синусоидальной составляющей, создающей магнитное поле, и другой синусоиды, опережающей первую на четверть цикла, или 90 °, для обеспечения необходимой электрической мощности. Вторая, или силовая, составляющая тока находится в фазе с напряжением, приложенным к статору, в то время как первая, или намагничивающая, составляющая отстает от приложенного напряжения на четверть цикла или 90 °. При номинальной нагрузке эта намагничивающая составляющая обычно находится в диапазоне 0.От 4 до 0,6 величины силовой составляющей.

Большинство трехфазных асинхронных двигателей работают с обмотками статора, подключенными непосредственно к трехфазному источнику питания постоянного напряжения и постоянной частоты. Типичные напряжения питания находятся в диапазоне от 230 вольт между фазами для двигателей относительно небольшой мощности (например, от 0,5 до 50 киловатт) до примерно 15 киловольт между фазами для двигателей большой мощности до примерно 10 мегаватт.

За исключением небольшого падения напряжения на сопротивлении обмотки статора, напряжение питания согласуется со скоростью изменения магнитного потока в статоре машины во времени.Таким образом, при питании с постоянной частотой и постоянным напряжением величина вращающегося магнитного поля остается постоянной, а крутящий момент примерно пропорционален силовой составляющей тока питания.

В асинхронном двигателе, показанном на предыдущих рисунках, магнитное поле вращается на один оборот за каждый цикл частоты питания. Для источника с частотой 60 Гц скорость поля составляет 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту. Скорость ротора меньше скорости поля на величину, достаточную для того, чтобы индуцировать необходимое напряжение в проводниках ротора для создания тока ротора, необходимого для момента нагрузки.При полной нагрузке скорость обычно на 0,5–5 процентов ниже полевой скорости (часто называемой синхронной скоростью), причем более высокий процент применяется к двигателям меньшего размера. Эта разница в скорости часто называется скольжением.

Другие синхронные скорости могут быть получены с источником постоянной частоты, построив машину с большим количеством пар магнитных полюсов, в отличие от двухполюсной конструкции, показанной на рисунке. Возможные значения скорости магнитного поля в оборотах в минуту: 120 f / p , где f — частота в герцах (циклов в секунду), а p — количество полюсов (которое должно быть четное число).Данный железный каркас может быть намотан для любого из нескольких возможных количеств пар полюсов с помощью катушек, охватывающих угол приблизительно (360/ p ) °. Крутящий момент, доступный от рамы машины, останется неизменным, поскольку он пропорционален произведению магнитного поля и допустимого тока катушки. Таким образом, номинальная мощность рамы, являющаяся произведением крутящего момента и скорости, будет примерно обратно пропорциональна количеству пар полюсов. Наиболее распространенные синхронные скорости для двигателей с частотой 60 Гц — 1800 и 1200 оборотов в минуту.

Электродвигатели и генераторы: преобразование электрической и механической энергии — Видео и стенограмма урока

Электромагнетизм

И двигатели, и генераторы работают из-за того, что называется электромагнитной индукцией . Обнаружил Майкл Фарадей, это когда напряжение индуцируется изменяющимся магнитным полем. С помощью электромагнитной индукции электрический ток может создаваться в катушке с проволокой, перемещая магнит внутрь или из этой катушки или перемещая катушку через магнитное поле.В любом случае напряжение создается движением.

Величина индуцированного напряжения зависит от количества витков в катушке с проволокой, а также от скорости, с которой магнит перемещается через катушку. Чем больше катушек, тем больше индуцируется напряжение. Точно так же, чем быстрее магнит перемещается через катушку, тем большее напряжение вы получаете.

При чем здесь двигатели и генераторы? Итак, генератор вырабатывает электричество, вращая катушку в постоянном магнитном поле, а в двигателе через катушку пропускается ток, который заставляет ее вращаться.В обоих случаях применяется закон электромагнитной индукции Фарадея, позволяющий производить электричество в своем доме, а затем использовать его для пылесоса пола, мытья посуды в посудомоечной машине, сохранения свежих продуктов в холодильнике и многого другого.

Помните, раньше мы говорили, что двигатель и генератор — одно и то же устройство, но дают противоположные результаты? Здесь мы имеем в виду, что поток электричества обратный, а не то, что сама машина работает в обратном направлении. Итак, вы не можете просто взять генератор и превратить его в двигатель, «поменяв местами» компоненты машины.Точно так же с электродвигателем вы не можете просто щелкнуть выключателем, который заставляет компоненты работать в обратном направлении для выработки электричества. Вместо этого вам нужно изменить направление потока электричества: внутрь для двигателя и наружу для генератора.

переменного и постоянного тока

Вы когда-нибудь слышали о переменном и постоянном токе? Мы не говорим об австралийской рок-группе — это ведь урок физики! Когда мы говорим о AC и DC для двигателей и генераторов, мы говорим о переменном токе и постоянном токе.Как следует из названия, переменный ток меняет направление при прохождении через цепь. Напротив, постоянный ток не меняет направления, когда он течет по цепи.

Двигатели и генераторы обычно бывают переменного или постоянного тока. Тип тока, используемого в устройстве, зависит от того, что вас больше волнует: эффективность или стоимость. Например, двигатели и генераторы переменного тока более эффективны, но и стоят дороже. Большая часть используемой вами электроники, такой как ваш мобильный телефон и планшет, полагается на питание переменного тока из-за его эффективности.В большинстве гибридных и электрических автомобилей также используется переменный ток.

Вы, наверное, слышали и о Томасе Эдисоне, и о Николе Тесла, но знаете ли вы, что они были вовлечены в долгую ожесточенную битву из-за этих двух типов течения? Вы не поверите, но такая простая вещь, как токи переменного и постоянного тока, долгое время вызывала широкие споры и конфликты!

В то время как Эдисон был ярым сторонником постоянного тока, Тесла поддерживал использование переменного тока. Оба были упрямыми и решительными людьми, и конфликт между ними привел к крупным ставкам, клеветническим кампаниям и натянутым отношениям между двумя мужчинами.В конце концов, поскольку AC лучше подходит для посылки большого количества энергии на большие расстояния, он победил в этой «текущей битве». Сегодня в результате ваш дом, офис и большинство других зданий подключены к сети переменного тока.

Резюме урока

Хотя вы могли бы назвать их одним и тем же устройством, генератор и электродвигатель на самом деле больше похожи на две стороны одной медали. Генератор преобразует механическую энергию в электрическую, а двигатель наоборот — преобразует электрическую энергию в механическую.Оба устройства работают из-за электромагнитной индукции , когда напряжение индуцируется изменяющимся магнитным полем.

Двигатели и генераторы обычно относятся к AC или DC , что означает, что они работают на переменном или постоянном токе. Как следует из их названий, переменный ток меняет направление при протекании, в то время как постоянный ток не меняет направление при движении по цепи.

Большинство устройств, с которыми вы знакомы, используют переменный ток, потому что он намного более эффективен, чем постоянный ток.Гибридные и электрические автомобили, ваш дом, ваш мобильный телефон и даже ваш офис подключены к сети переменного тока. Но даже несмотря на то, что они используют один и тот же ток, важно помнить, что вы не можете «переключить» двигатель на генератор или генератор на двигатель. Обратный ход — это поток электричества, а не деятельность самой машины.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *