Типы автоматических выключателей

Автоматические выключатели представляют собой электромеханические системы, которые применяются для нечастого отключения/включения токоподводящих электроцепей при выходе рабочих параметров питающей цепи за установленный диапазон значений. Благодаря действию этих автоматических устройств осуществляется защита технологического оборудования от перенапряжений, коротких замыкания, снижения напряжения ниже допускаемого предела. Автоматические выключатели («автоматы») играют роль своего рода предохранителей многоразового использования.

Конструкционные особенности выключателей

В конструкцию автоматических выключателей входят следующие основные узлы:

  • Расцепитель электромагнитного типа;
  • Расцепитель теплового действия;
  • Контактная группа;
  • Дугогасительные камеры.

Электромагнитный расцепитель

По своему функциональному назначению расцепитель должен выполнять мгновенное расцепление контактов при возникновении короткого замыкания, когда величина тока в цепи возрастает в тысячи раз.

Конструкционно система электромагнитного расцепителя состоит из соленоида с сердечником, который подпружинен и связан с силовым контактом подвижного типа. Втягивающая катушка соленоида включается последовательно в цепочку, которая состоит из теплового расцепителя и силовых контактов. При нормальной величине силы тока, значение магнитного поля, генерируемого катушкой незначительно для того, чтобы втянуть сердечник и разомкнуть контакты. При коротком замыкании, когда ток существенно увеличивается, и происходит втягивание сердечника, благодаря чему обеспечивается обесточивание защищаемого участка.

Тепловой расцепитель

Этот механизм предназначен для защиты цепи от относительно небольших токов, которые выходят за установленный предел, и сохраняют свое повышенное значение на большом временном интервале. Расцепитель этого типа является инерционным механизмом, и он не срабатывает при кратковременных превышениях током установленного предельного значения. Время срабатывания зависит от конструкционных особенностей рацепителя.

Конструкционно расцепительный узел представляет собой зафиксированную пластину из биметаллического сплава, соединенную свободным концом с механизмом расцепления. При достижении током определенного значения, биметаллическая пластина нагревается и изгибается, что приводит к рассоединению силовых контактов через механизм расцепления.

Полупроводниковый расцепитель

Эта система расцепления состоит из измерительного элемента, узла полупроводниковых реле и электромагнита, воздействующего на механизм расцепления контактов. Как измерительный элемент может использоваться трансформатор (для переменного тока) или дроссельный магнитный усилитель (для постоянного тока).

Контактная группа

Этот узел «автомата» состоит из набора контактов, которые могут быть закрепленными в корпусе или передвигаться на шарнирном креплении. При помощи этих элементов происходит подключение/отключение токоподводящей линии к электрофицированному объекту.

Дугогасительные камеры

В процессе размыкания контактов при срабатывании автоматического выключателя наблюдается такой процесс, как возникновение электрической дуги. Наличие дуги отрицательно сказывается на состоянии контактов и приводит к их последующему разрушению. Ее мощность пропорциональна величине тока отключения «автомата». Чтобы исключить действие дуги в конструкции выключателя предусмотрена дугогасительная камера. Конструкционно она состоит из нескольких параллельных медных пластин, разделенных изолятором, которые как будто разрезают дугу, нейтрализуя ее действие.

Работа автоматического выключателя

При номинальных значениях тока и напряжениях в цепи, контакты «автомата» остаются замкнутыми, и он работает в штатном режиме, поддерживая электрическое питание элекрофицированного объекта. При выходе параметров тока за установленный предел происходит срабатывание выключателя, и питание объекта прекращается.

Работа в режиме перегрузки

Этот режим возникает, когда ток, в контролируемой цепи превышает установленное значение. В этом случае происходит нагревание теплового расцепителя с его последующим срабатыванием и размыканием токоподающей цепи. Срабатывание теплового расцепителя происходит не мгновенно, а через определенное время, что позволяет исключить срабатывания при кратковременных превышениях током граничных значений.

Работа в режиме короткого замыкания

В этом режиме происходит моментальное увеличение тока в цепи, что может привести к возгоранию проводки. В этот момент происходит срабатывание электромагнитной системы размыкания контактов и токоподача в контролируемый участок цепи прекращается.

Принципы классификации автоматических выключателей

Классифицируются «автоматы» по следующим пунктам:

  • По количеству полюсов – их число может составить от 1 до 4-х полюсов (1- и 3-полюсные конструкции могут быть с нейтралью или без нее);
  • По типу используемых рацепителей – могут применяться электромагнитные, тепловые или оба типа расцепителей;
  • По току расцепления – различают три типа, которые маркируют «в», «с» и «d» (соответственно каждый из типов работает в режимах от 3 до 5*iном.; от 5 до 10*iном.; от 10 до 20*iном.);
  • По типу тока в цепи «автомата» – постоянный, переменный, оба;
  • По виду расцепителей тока – могут быть варианты с максимальным, независимым или нулевым расцепителем;
  • По характеристикам выдержек тока – без выдержки, выдержка независимая / обратнозависимая от величины тока;
  • По возможности подключение токоподводящих проводников – переднее, заднее, универсальное или комбинированное подключение проводов;
  • По типу используемого привода – может применяться ручной, электроприводный или пружинный привод;
  • По типу климатического исполнения.