Автоматичний вимикач

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Модульний однофазний автоматичний вимикач на 16 А, з додатковим контактом розмикання нульового проводу

Автомати́чний вимика́ч — це контактний комутаційний апарат, що спроможний вмикати, проводити та вимикати струм, коли електричне коло у нормальному стані, а також вмикати, проводити протягом певного встановленого часу і вимикати струм при певному аномальному стані електричного кола. Автоматичний вимикач призначено для нечастих вмикань (хоча вимикачі провідних фірм можуть мати комутаційну витривалість до 20 000 циклів увімкнено/вимкнено), а також для захисту кабелів та кінцевих споживачів від перевантаження і короткого замикання.

Витоки[ред.ред. код]

Ранню форму автоматичного вимикача була описано Томасом Едісоном у заявці на патент 1879 року. На той час, у розподільних мережах використовувалися запобіжники. Метою автомата, було захистити електричне коло від випадкових коротких замикань та перевантажень. Автоматичний вимикач, подібний до сучасного малорозмірного пристрою, було запатентовано Brown, Boveri & Cie 1924 року. У простих ручних вимикачах повітряного переривання контактів, створювалися небезпечні дуги під час вимкнення великих струмів; вони поступилися місцем мастильним контактам, а різноманітні види, що використовують спрямований потік повітря під тиском, або мастило з напором, набагато краще охолоджують та переривають дугу.

Прозорий автоматичний вимикач для тренувальної мети. Контакт сірого кольору.

Функція[ред.ред. код]

Автоматичні вимикачі виконують одночасно функції захисту та керування. Незалежно від

виконуваних завдань, автоматичні вимикачі поділяються за власним часом спрацьовування tс (час з миті подачі команди до початку розмикання контактів) на:

  • швидкодіючі, що володіють струмообмежувальним ефектом (tс ≤ 0,005 с);
  • нормальні (tc = 0,02-0,1 с);
  • селективні (tc регулюється і може становити до 1 с).

Будова[ред.ред. код]

Circuit breaker structure ON.JPG

1
2
2
3
4
5
6
7
8
9

Автоматичний вимикач для монтажу на DIN-рейку розподільного щита, конструктивно виконаний у діелектричному, найчастіше пластмасовому корпусі. Увімкнення-вимкнення проводиться важелем (1 на малюнку), дроти приєднуються до гвинтових клем (2). Защіпка (9) фіксує корпус вимикача на DIN-рейці і дозволяє за потреби легко його зняти (для цього потрібно відтягнути защіпку, вставлянням викрутки у петлю засувки). Комутацію ланцюга здійснюють рухомий (3) і нерухомий (4) контакти. Рухомий контакт — підпружинений, пружина забезпечує зусилля для швидкого розчеплення контактів. Механізм розчеплення приводиться до дії одним з двох розчіплювачів: тепловим або магнітним.

  • Тепловий роз'єднувач являє собою біметалеву пластину (5), що нагрівається струмом, який протікає. Під час протікання струму, вище допустимого значення, біметалічна пластина вигинається і приводить до дії механізм розчеплення. Час спрацьовування залежить від струму, котрий протікає крізь автоматичний вимикач (часострумова характеристика) і може змінюватися від секунд до години. Мінімальний струм, за якого тепловий роз'єднувач має спрацьовувати за час не більше 1 години (при In ≤ 63 А) або 2 годин (при In > 63 А) становить (згідно ГОСТ Р 50345-99, розділ 8.6.1.) 1,45 від номінального струму запобіжника. Налаштування струму спрацьовування виконується в процесі виготовлення регулювальним гвинтом (6). На відміну від плавкого запобіжника, автоматичний вимикач готовий до наступного використання після охолодження пластини.
  • Магнітний (миттєвий) роз'єднувач являє собою соленоїд (7), рухоме осердя якого, також може приводити в дію механізм розчеплення. Струм, що проходить крізь запобіжник, тече обмоткою соленоїда та викликає втягування осердя за перевищення заданого порогу. Миттєвий роз'єднувач, на відміну від теплового, спрацьовує дуже швидко (частки секунди), але за значно більшого перевищення струму: в 2÷10 разів від номіналу (автоматичні вимикачі поділяються на типи A, B, C і D, залежно від чутливості миттєвого розчіплювача).

Під час розчеплення контактів може виникнути електрична дуга, тому контакти мають особливу форму, можуть мати накладки, або напилення з тугоплавких металів, які добре проводять струм (мідь, срібло) і знаходяться поряд з дугогасною камерою (8).

Класифікація[ред.ред. код]

Існують такі способи класифікації автоматичних вимикачів:

  1. За родом струму головного кола: постійного струму; змінного струму; постійного і змінного струму.
  2. За кількістю полюсів головного кола: однополюсні; двополюсні; триполюсні; чотириполюсні.
  3. За наявністю струмообмеження: струмообмежувальні; струмонеобмежувальні.
  4. За видами розчіплювача: з максимальним розчіплювачем струму; з незалежним розчіплювачем; з мінімальним або нульовим розчіплювачем напруги.
  5. За характеристикою витримки часу розчеплювачем струму: без витримки часу; з витримкою часу, незалежною від струму; з витримкою часу, залежною від струму; з поєднанням зазначених характеристик.
  6. За наявністю вільних контактів («блок-контактів» для вторинних кіл): з контактами; без контактів.
  7. За способом приєднання зовнішніх провідників: з заднім приєднанням; з переднім приєднанням; з комбінованим приєднанням (верхні затискачі із заднім приєднанням, а нижні — з переднім приєднанням або навпаки); з універсальним приєднанням (переднім і заднім).
  8. За видом приводу: з ручним; з моторним; з пружинним; з пневматичним.
  9. За наявністю і ступенем захисту вимикача від впливу довкілля та від дотику з частинами вимикача, що рухаються та (або) знаходяться під напругою, розташованими всередині оболонки.

Номінальні струми головних кіл вимикачів, призначених для роботи за температури навколишнього повітря 40 °C, повинні відповідати ГОСТ 6827. Номінальні струми для головних кіл вимикача, вибирають з ряду: 6,3; 10, 16, 25; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300 А. Додатково можуть випускатися вимикачі на номінальні струми головних кіл вимикачів: 1500; 3000; 3200 А.

Номінальні уставки максимальних розчіплювачів струму вимикачів, призначених для роботи за температури навколишнього повітря 40 °C, повинні відповідати ГОСТ 6827.

Характеристики[ред.ред. код]

Струм миттєвого розчеплення[ред.ред. код]

Згідно з ГОСТ Р 50345-99, автоматичні вимикачі поділяються на такі типи щодо струму миттєвого розчеплення:

  • Тип B: понад 3In до 5In включно (деIn — номінальний струм)
  • Тип C: понад 5In до 10In включно
  • Тип D: понад 10In до 50In включно

У європейських виробників класифікація може дещо відрізнятися. Зокрема, є додатковий тип A (понад 2In до 3In) і тип D (верхня межа становить 20In).

Варіанти виконання[ред.ред. код]

Двополюсна шина для з'єднання електричних апаратів, що встановлюються на DIN-рейку
Автоматичний вимикач АВ3000

Автоматичні вимикачі виконуються одно-, дво-, три-, та чотириполюсні і мають такі конструктивні вузли: головна контактна система, система дугогасіння, привод, розмикальний пристрій, розчіплювач і допоміжні контакти.[1]

Контактна система може бути триступеневою (з головними, проміжними та дугогасильними контактами), двоступеневою (з головними і дугогасильними контактами) і у разі використання металокераміки, одноступеневою. Дугогасильна система може складатися з камер з вузькими щілинами або з камер з дугогасильними ґратками. Комбіновані дугогасильні пристрої — щілинні камери в поєднанні з дугогасильними ґратками застосовують для придушення дуги за великих струмів.

Для кожного виконання автоматичного вимикача, існує граничний струм короткого замикання, який гарантовано не призводить до виходу з ладу автомата. Перевищення цього струму, може викликати підгоряння або зварювання контактів. Наприклад, у популярних серіях побутових автоматів при струмі спрацьовування 6–100 А граничний наскрізний струм, зазвичай становить 4500–10000 А.

Автоматичні вимикачі виготовляють з ручним і моторним приводом, в стаціонарному або висувному виконанні.

Привод автоматичного вимикача служить для вмикання, автоматичного вимкнення і може бути ручним безпосередньої дії чи дистанційним (електромагнітним, пневматичним та інше).

Автоматичні вимикачі мають реле прямої дії, які називаються розчіплювачем.

Розчіплювач[ред.ред. код]

Розчіплювач — це електромагнітні або термобіметалеві елементи, що служать для вимкнення автоматичного вимикача, через механізм вільного розчіплювання, при КЗ, перевантаженнях і зникненні напруги в первинному колі. Механізм вільного розчіплювання складається з важелів, засувок, коромисел і пружин для вимикання, та призначений для вимкнення автоматичного вимикача, а також для усунення повторного вмикання автоматичного вимикача на коротке замикання, за наявності довгостроково наявної команди на увімкнення.

Вимкнення[ред.ред. код]

Автоматичне вимкнення, може відбуватися без витримки часу або з витримкою. З власного часу відключення tс (проміжок від моменту, коли контрольований параметр перевершив встановлене для нього значення, до моменту початку розмикання контактів) розрізняють нормальні вимикачі (tс = 0,02–0,1 с), вимикачі з витримкою часу (селективні) і швидкодіючі вимикачі (tс < 0,005 с).

Нормальні і селективні автоматичні вимикачі, струмообмежувальною дією не володіють. Швидкодіючі вимикачі, так само як запобіжники, володіють струмообмежувальною дією, тому що вимикають електричне коло до того, як струм у ньому досягне значення Іу.

Селективні автоматичні вимикачі дозволяють здійснити селективний захист мереж, шляхом установлення автоматичних вимикачів з різними витримками часу: найменшою, біля споживача і поступово зростальною до джерела живлення.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

Джерела[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]