Аўтаматычны выключальнік

З Вікіпедыі, свабоднай энцыклапедыі
2-фазны аўтаматычны выключальнік

Аўтаматычны выключальнік (circuit-breaker) — кантактны камутацыйны апарат (механічны або электронны), здольны ўключаць токі, праводзіць іх і адключаць пры нармальных умовах у ланцугу, а таксама ўключаць, праводзіць на працягу нармаванага (зададзенага) часу і аўтаматычна адключаць токі пры нармаваных ненармальных умовах у ланцугу, такіх як токі кароткага замыкання[1][2].

Гісторыя вынаходкі[правіць | правіць зыходнік]

Аўтамат засцярогі лініі вынайдзены амерыканскім навукоўцам Чарлзам Графтанам Пэйджам у 1836 годзе. Першую канструкцыю аўтаматычнага выключальніка апісаў Эдысан у 1879 годзе (яго камерцыйная сістэма электразабеспячэння ў той час выкарыстоўвала плаўкія засцерагальнікі.

Канструкцыя сучасных аўтаматычных выключальнікаў была запатэнтавана швейцарскай кампаніяй Brown, Boveri & Cie (адна з фірм заснавальніц кампаніі ABB) у 1924 годзе . А іхні інжынер Хуга Стоц запатэнтаваў сістэму выключэння якая стала папярэднікам сучаснага тэрмамагнітнага выключальніка.

Злучэнне некалькіх генератарных крыніц у электрычную сетку запатрабавала распрацоўкі аўтаматычных выключальнікаў з падвышанымі наміналамі напружання і падвышанай здольнасцю бяспечна перарываць растуць токі кароткага замыкання, якія ствараюцца сеткамі. Простыя ручныя выключальнікі з паветраным разрывам стваралі небяспечныя дугі пры адключэнні высокага напружання; яны саступілі месца алейным кантактам і розным формам, якія выкарыстоўваюць накіраваны паток сціснутага паветра або алею пад ціскам для астуджэння і перапынення дугі.

3-фазны аўтаматычны выключальнік на DIN-рэйку

Роля ў электрычным ланцугу[правіць | правіць зыходнік]

Аўтаматычны выключальнік прызначаны для засцярогі электрычнай ланцугу ад перагрузкі і токаў кароткага замыкання. Галоўным адрозненнем ад плаўкай устаўкі з'яўляецца магчымасць шматразовага выкарыстання і стабільнасць зададзенага парогавага значэння (устаўка) спрацоўвання.

Будова[правіць | правіць зыходнік]

Аўтаматычныя выключальнікі бываюць адно-, двух -, трох-, або чатырохполюсныя і маюць наступныя канструктыўныя вузлы:

  • галоўная кантактную сістэму
  • дугагасільную стэму
  • прывад расчапляльнага прыстасавання
  • расчапляльнік
  • дапаможныя кантакты (ня ў кожных мадэлях).
Аўтаматычны выключальнік-унутраная будова. Выгляд збоку

Для кожнага выканання аўтаматычнага выключальніка існуе гранічны ток кароткага замыкання, ток які гарантавана не прыводзіць да выхаду са строю аўтамата, нягледзячы на шматразовае яго перавышэнне. Перавышэнне гэтага току можа выклікаць падгаранне або зварванне кантактаў. Напрыклад, у папулярных серый бытавых аўтаматаў пры току спрацоўвання 6-50 А гранічны ток звычайна складае 4 500-10 000 А.

Аўтаматычныя выключальнікі вырабляюць з ручным і рухальным прывадам, у стацыянарным або высоўным выкананні.

Прывад аўтаматычнага выключальніка служыць для ўключэння, аўтаматычнага адключэння і можа быць ручным непасрэднага дзеяння і дыстанцыйным (электрамагнітным, пнеўматычным і г.д.).

Расчапляльнік[правіць | правіць зыходнік]

Электрамагнітны расчапляльнік модульнага аўтаматычнага выключальніка General Electric G61
Біметалічныя пласціна модульнага аўтаматычнага выключальніка General Electric G61

Расчапляльнік (прерарывальнік) — гэта электрамагнітныя, электронныя, мікрапрацэсарныя або тэрмабіметалічныя элементы, служачыя для адключэння аўтаматычнага выключальніка праз механізм свабоднага расчаплення пры кароткім замыканні, перагрузках і знікненні напружання ў першасным ланцугу (непасрэдна: электрамагнітныя і тэрмабіметалічныя элементы; альбо ўскосна праз асобны незалежны электрамагнітны расчапляльнік, электронны ці мікрапрацэсарны).

Механізм свабоднага расчаплення складаецца з рычагоў, зашчапак, карамысел і адключальных спружын і прызначаны для імгненнага адключэння аўтаматычнага выключальніка (па-за залежнасці ад становішча органа ўключэння: немагчымасць ўтрымання аўтаматычнага выключальніка ва ўключаным становішчы пры спрацоўванні расчапіцеля), а таксама для ліквідацыі паўторнага ўключэння аўтаматычнага выключальніка на кароткае замыканне пры доўга існуючай камандзе на ўключэнне.

Электрамагнітны расчапляльнік (адсечка)[правіць | правіць зыходнік]

Расчапляльнік імгненнага дзеяння ўяўляе сабой саленоід (7), рухомы асяродак якога таксама можа прыводзіць у дзеянне механізм расчаплення. Ток, праходзячы праз выключальнік, цячэ па абмотцы саленоіда і выклікае ўцягванне стрыжня пры перавышэнні зададзенага парога току. Імгненны расчапляльнік, у адрозненне ад цеплавога, спрацоўвае вельмі хутка (долі секунды), але пры значна большым перавышэнні току, звычайна ў 2÷10 разоў ад наміналу. У залежнасці ад велічыні неабходнага перавышэння току (адчувальнасці імгненнага расчапляльніка), аўтаматычныя выключальнікі дзеляцца на тыпы (класы) A, B, C і г.д.

У аўтаматычных выключальніках на вялікія токі пачынаючы з 1970-х гадоў сталі ўжываць электронныя расчапіцелі (напрыклад вырабляльныя ў СССР аўтаматычныя выключальнікі серыі "Электрон", некаторыя тыпы аўтаматаў серый А-37, ВА), а ў апошні час-і мікрапрацэсарныя расчапіцелі (мікрапрацэсарныя блокі засцярогі)[3][4].

Цеплавы расчапляльнік[правіць | правіць зыходнік]

Уяўляе сабой біметалічную пласціну (5), якая награваецца ідучым цераз яе токам. Пры праходжанні току вышэй дапушчальнага значэння біметалічная пласціна выгінаецца (г.з.змяняе сваю геаметрычную форму) і прыводзіць у дзеянне механізм расчаплення. Час спрацоўвання залежыць ад току ( час-токавая характарыстыка [5] ) і можа змяняцца ад секунд да гадзін. Мінімальны ток, пры якім павінен спрацоўваць [6] цеплавы расчапіцель, складае 1,45 ад току устаўкі цеплавога расчапіцеля. Настройка току спрацоўвання робіцца падчас вырабу рэгулявальнай шрубай (6). У некаторых мадэлях маецца магчымасць рэгуліроўкі тока цеплавога расчаплення (спецыяльным пераключальнікам, ці доступам да спецыяльнага шруба).

У адрозненне ад плаўкага засцерагальніка, аўтаматычны выключальнік гатовы да наступнага выкарыстання адразу пасля астывання пласціны. Ролю цеплавога расчапляльніка можа выконваць электрамагнітны (імгненны) расчапляльнік, абсталяваны гідраўлічным запавольнікам спрацоўвання. Такія аўтаматычныя выключальнікі адрозніваюцца пажарабяспекай, бо ня маюць награванага элемента (біметалічнай пласціны).

Біметалічная пласціна ўяўляе сабой стужку з двух металічных палос з рознымі каэфіцыентамі цеплавога пашырэння. У аўтаматычным выключальніку яна выконвае ролю цеплавога расчапіцеля. Дзве паласы ня сплаўленыя паміж сабой і звычайна змацаваныя з аднаго канца пайкай або зваркай. Іншыя канцы замацаваны нерухома. Біметалічныя пласціны ўключаны ў ланцуг паслядоўна з нагрузкай. У выніку яе награвання электрычным токам пласціна выгінаецца ў бок металу з меншым каэфіцыентам лінейнага пашырэння. У выпадку перагрузкі выгіб пласціны забяспечвае адключэнне аўтаматычнага выключальніка[7].

Адключэнне[правіць | правіць зыходнік]

Адключэнне можа адбывацца без вытрымкі часу або з вытрымкай. Па ўласным часе адключэння tсо, (прамежак часу ад моманту, калі кантраляваны параметр перасягнуў усталяванае для яго значэнне, да моманту пачатку разыходжання кантактаў) адрозніваюць нармальныя выключальнікі (tсо = 0,02-1 с), выключальнікі з вытрымкай часу (селектыўныя) і хуткадзейныя выключальнікі (tсо < 0,005 с).

Нармальныя і селектыўныя аўтаматычныя выключальнікі токаабмежавальным дзеяннем не валодаюць. Хуткадзейныя выключальнікі, гэтак жа як засцерагальнікі, валодаюць токаабмежавальным дзеяннем, так як адключаюць ланцуг да таго, як ток у ім дасягне значэння Iу.

Селектыўныя аўтаматычныя выключальнікі дазваляюць ажыццявіць селектыўную засцярогу сетак шляхам ўстаноўкі аўтаматычных выключальнікаў з рознымі вытрымкамі часу: найменшай ў спажыўца і ступеніста нарастаючым да крыніцы сілкавання.

Характарыстыкі[правіць | правіць зыходнік]

Час да адключэння ў залежнасці ад току, кратнага намінальным току (дыяпазоны токаў расчаплення)

Ток імгненнага расчаплення (перарывання)[правіць | правіць зыходнік]

Паводле міжнароднага стандарта ГОСТ IEC 60898-1-2020 (п.5. 3. 5), які прымянім у тым ліку да Рэспублікі Беларусь, аўтаматычныя выключальнікі пераменнага току (напружаннем да 440 В і токам да 125 А) маюць наступныя стандартныя дыяпазоны токаў імгненнага расчаплення:

  • тып B: 3·In - 5·In уключна (дзе In - намінальны ток) (ужываецца для засцерагання ліній асвятлення або ліній якія маюць вялікую працягласць)
  • тып C: 5·In - 10·In уключна (ужываецца для засцерагання разеткавых груп або ліній з спажыўцамі з падвышанымі пускавымі токамі)
  • тып D: 10·In - 20·In уключна (ужываецца для засцерагання трансфарматараў або ліній з спажыўцамі з вялікімі пускавымі токамі)

Для прамысловых аўтаматычных выключальнікаў могуць таксама прымяняцца іншыя тыпы дыяпазонаў, напрыклад:

  • тып L: звыш 8·In
  • тып Z: звыш 4·In
  • тып K: звыш 12·In
Будова модульнага аўтаматычнага выключальніка

Модульны аўтаматычны выключальнік[правіць | правіць зыходнік]

Аўтаматычныя выключальнікі, разлічаныя на невялікія токі (да 40-60 А, а ў некаторых выпадках і да 125 А), у цяперашні час часцей за ўсё мае модульную канструкцыю, якая прызначана для мацавання на DIN-рэйку. Унутраная будоўля модульнага аўтаматычнага выключальніка паказана на малюнку справа.

Уключэнне-выключэнне ажыцяўляецца рычажком (1), правады падлучаюцца да шрубавых клем (4). Зашчапка фіксуе корпус выключальніка на DIN-рэйцы і дазваляе пры неабходнасці лёгка яго зняць (для гэтага трэба адцягнуць зашчапку, уставіўшы плоскую зашрубку у пятлю зашчапкі). Камутацыю ланцуга ажыццяўляюць рухомы (3) і нерухомы кантакты. Рухомы кантакт падспружынены, спружына забяспечвае высілак націску кантактаў ва ўключаным стане і хуткае іх адключэнне пры зрыве сабачкі механізму расчаплення з дапамогай аднаго з двух расчапляльнікаў: цеплавога (5) або электрамагнітнага (7). Падчас расчаплення кантактаў можа паўстаць электрычная дуга, таму кантакты маюць асаблівую форму і знаходзяцца побач з дугагасільнай камерай (8).

Зноскі[правіць | правіць зыходнік]

  1. ↑ ГОСТ IEC 60050-441—2015. Міжнародны электратэхнічны слоўнік. Частка 441. Апаратура камутацыйная, апаратура кіравання і плаўкія засцерагальнікі
  2. ↑ ГОСТ Р 50345-99, раздзел 3.1.4
  3. ↑ Справочник по наладке электроустановок / под ред. А. Дорофеюка, А. Хечумяна. — М. : Энергия, 1976.
  4. ↑ Справка | Справка. Архівавана з першакрыніцы 23 красавіка 2014. Праверана 21 красавіка 2014.
  5. ↑ https://www.asutpp.ru/vremya-tokovaya-harakteristika-avtomaticheskogo-vyklyuchatelya.html Архівавана 21 красавіка 2021. Время-токовая характеристика автоматического выключателя
  6. ↑ За час ня большы 1 гадзіны (при In ≤ 63 А) ці 2 гадзіны (при In > 63 А). ГОСТ Р 50345-99, раздзел 8.6.1.
  7. ↑ http://electricalschool.info/spravochnik/apparaty/770-ustrojjstvo-avtomaticheskogo.html Архівавана 18 ліпеня 2011. Школа для электрика. Устройство автоматического выключателя
Узята з "https://be.wikipedia.org/w/index.php?title=Аўтаматычны_выключальнік&oldid=4605313"