Конструкция и принцип работы автоматических выключателей

Автоматические выключатели, или как говорят в простонароде «Автоматы» представляют собой контактные электромеханические системы, используемые для подключения и отключения электрических цепей к электрофицированному оборудованию. Также эти устройства могут использоваться в качестве эффективной защиты электропроводки и оборудования от перенапряжения и коротких замыканий. В качестве дополнительных функций автоматы могут применяться для оперативного нечастого включения/отключения нагрузок.

Конструкция защитных автоматов

Конструкция автоматических выключателей

Функциональные возможности автоматических выключателей

Выключатели-автоматы призваны выполнять две основные функции – защитную и управляющую. Их можно разделить на следующие функциональные предназначения автоматов:

  • коммутация электроцепей – обеспечивается процесс включения и отключения отдельных участков электрических цепей;
  • защита электроцепей от перегрузок – выполняется отключение цепи, когда значение тока, протекающего в ней, превышает установленный порог (такое может случиться, когда в линию подключают мощный прибор);
  • защита от коротких замыканий – происходит отключение защищаемой сети от питающей при появлении токов больших значений вследствие короткого замыкания проводников токопроводящей линии.

Варианты исполнений автоматических выключателей

Учитывая особенности конструкций выключателей их можно разделить на три группы:

  • воздушные;
  • модульные;
  • в литом корпусе.

Воздушные автоматы

Этот тип устройств используется на промышленных предприятиях для коммутации электроцепей с большими токами, значение которых может превышать тысячи ампер.

Модульные выключатели

Эти автоматы наиболее используемые устройства, которые устанавливаются как в бытовых электрических цепях, так и промышленных.

Выключатели в литом корпусе

Предложенный вариант коммутационных устройств предназначен для работы с токами, имеющими широкий диапазон значений рабочих токов.

Читайте более подробно: Классификация автоматических выключателей

Конструкционные особенности автоматических выключателей

К основным элементам конструкции выключателей-автоматов относятся

  • корпус;
  • управляющий рычаг;
  • винтовое крепление для проводников;
  • система подвижных и неподвижных контактов;
  • тепловой расцепитель в виде биметаллической пластины;
  • катушка-соленоид расцепления контактов;
  • дугогасительные камеры;
  • механизм расцепления;
  • фиксирующее устройство для крепления на DIN-рейке.

Автоматический выключатель на DIN рейке

Корпуса автоматических выключателей производят из токонепроводящего ударопрочного пластика. По конструкции корпус может состоять из двух пластин, которые надежно скреплены и защищают рабочие элементы устройства. На переднюю панель выключателя выводится управляющий рычаг, при помощи которого осуществляется включение/отключение автомата.

На задней панели устройств имеются специальные приспособления для фиксации автомата на монтажной DIN-рейке. DIN-рейка является специальной пластиной, используемой для надежной фиксации модульных устройств.

К основным исполнительным узлам автоматических систем выключения относятся тепловой и электромагнитный расцепителb.

Тепловой расцепитель – это термозависимая биметаллическая пластина, которая может нагреваться при прохождении через нее тока. Если величина тока превышает установленное граничное значение, вследствие сильного разогрева происходит изгиб пластины, что задействует расцепляющий механизм, отключающий подачу напряжения на защищаемую цепь.

Расцепитель электромагнитного типа является катушкой-соленоидом, внутри которой размещен подпружиненный сердечник. При возникновении коротких замыканий происходит нарастание тока в катушке, что в свою очередь приводит к генерации магнитного поля, под действием которого металлический сердечник, преодолевая противодействие пружины, втягивается и воздействует на механизм отключения.

Режимы работы автоматического выключателя

Автоматы могут работать в трех режимах:

  • обычный;
  • перегрузка;
  • короткое замыкание.

Обычный (неаварийный) режим

В таком режиме, когда управляющий рычаг находится в положении «Включено» ток подается к автомату и через систему неподвижных и подвижных контактов и электрические элементов автомата проходит к подключаемой сети с оборудованием.

Режим перенагрузки

Когда величина тока в контролируемой электроцепи превышает установленное граничное значение срабатывает система теплового расцепителя. Под действием нагревания током биметаллическая пластина изгибается и действует на механизм, который обеспечивает размыкание токоподачи к защищаемой цепи.

Режим короткого замыкания

При коротких замыканиях происходит мгновенное повышение силы тока, которое приводит к резкому возрастанию магнитного потока, который приводит к втягиванию сердечника в катушку, что приводит к задействованию механизма расцепления контактов.