Автоматический выключатель виды и типы: Виды и типы автоматических выключателей, какие бывают автоматы

Виды и использование автоматических выключателей ВА

Автоматический выключатель ВА является контактным коммутационным аппаратом, отвечающий за включение, выключение и временное прекращение подачи тока в условиях нормального и ненормального напряжения в электрической цепи. В зависимости от защитных свойств данные изделия классифицируются таким способом:

• В – категория автоматического выключателя ВА 47 и других моделей, предназначенных для домашнего использования при монтаже осветительных приборов. Его срабатывание происходит при малейших колебаниях электричества. Из-за такой сверх чувствительности модели не применяются в установках, характеризующихся наличием большого пускового тока.
• С – общепромышленный вариант изделий. Такие автомат выключатели ВА считаются универсальными, они отлично работают при обычных нагрузках.
• D – самые мощные модели, предназначенные для использования в электродвигателях. Они способны выдержать максимальные показатели пускового тока, присутствующего при запуске прибора.

Если срабатывает выключатель автоматический ВА29-29 и других моделей, то в первую очередь необходимо найти причину, устранить неисправность и только после этого повторить попытку запуска.

Типы автоматов по различным характеристикам

Автоматический выключатель ВА47-29, 57-35, 250а и прочие могут отличатся между собой некоторыми позициями. Так, разнообразные технические устройства можно классифицировать и поместить в разные группы, исходя из их:

• полюсности;
• амперажу;
• току короткого замыкания.

 

Поэтому, выбирая автоматический выключатель ВА, цена которого может существенно отличатся, нужно обращать особое внимание именно на такие технические характеристики. Рассмотрим данную классификацию более подробно.

Полюсность автоматов

Количество полюсов выбранного автомата ВА – один из основных признаков большого количества моделей. Именно от этой цифры зависит способность изделия выполнить защитные функции в отношении определенного типа проводки, выдерживать нагрузку. Кроме того, чем больше полюсов, тем массивнее сам прибор.

Мы предлагаем возможность купить автоматы ВА 4 типов:

• однополюсные;
• двухполюсные;
• трехполюсные;
• четырехполюсные.

 

Каждый тип имеет свои особенности и применяется в конкретных случаях. Однако можно отметить одну особенность – чем больше полюсов, тем специфичней является модель.

Ампераж при определении типов автоматов

Ампераж – это еще один достаточно серьезный показатель, на который необходимо обратить внимание, прежде чем купить автоматический выключатель ВА47-29 или другую модель. Он показывает номинальный ток, который способен пропустить автомат без срабатывания.
Важно отметить, что в каждый тип таких приборов, имеющих одинаковые показатели номинального тока, может входить большое количество автоматов. Их главное различие – время токовой характеристики и количество полюсов.

Ток короткого замыкания как показатель типажа изделий

Если вы хотите купить автоматический выключатель ВА57-35 или любой другой, то должны обратить внимание на показатели тока короткого замыкания. Эта классификация предусматривает разделение приборов на три группы:

• тип автомата 10кА;
• тип автомата 6кА;
• тип автомата 4,5кА.

 

Каждый из них способен выдерживать предельный ток в 10 000, 6 000 и 4500 Ампер соответственно.
Для внесения некой ясности в приведенные выше факты, рассмотрим небольшой пример. Так, для домашнего использования достаточно приобрести автомат ВА47 типа 4,5кА, тогда как на производство потребуется более мощная модель автомата ВА100 типа 10кА.
Учитывайте все характеристики и особенности, чтобы купить автоматический выключатель ВА57-35 либо другую модель правильно. Только ответственный подход к приобретению и правильное подключение позволит извлечь максимальную пользу с прибора.

 

Автоматические выключатели, типы, расцепители и принцип действия ВА

Выключателями называют обширный класс коммутационных аппаратов, способных соединять, разъединять и служить проводниками в электрических цепях в условиях протекания рабочих и аварийных токов.

Именно способность коммутировать повышенные токи, возникающие при отклонениях условий работы электрических сетей от нормального режима, отличает выключатели от других коммутирующих устройств, среди которых:

• разъединители, предназначенные для коммутации только токов холостого хода;
• выключатели нагрузки, способные разрывать номинальный рабочий ток электроустановки.

Назначение

Таким образом, технические свойства, которыми обладают автоматические выключатели (краткое обозначение ВА), позволяют использовать их в следующих целях:

• коммутирование электрических цепей;
• защита электроустановок путём их автоматического отключения при возникновении аварийного значения тока.

ВА используются в электрических сетях и электроустановках всех уровней напряжения, однако, общепринятый термин «автоматические выключатели» подразумевает низковольтные аппараты, работающие в условиях до 1000 вольт.

Часто встречаемые производители: ABB, IEK, Schneider-Electric, Legrand.

Те автоматы, что функционируют в сетях более высокого напряжения, называть «автоматическими» не принято что, конечно же, не вполне логично. Уровень автоматизации работы оборудования высокого напряжения обычно выше, чем низковольтного. Но главное не путаться в терминологии, чтобы понимать, о чём идёт речь.

Габариты на примере ABB (мм) в зависимости от числа полюсов. Размеры могут отличаться от других производителей, например, высота бывает 80, 88, 90, 104 мм.

Устройство и принцип работы

Одним из основных узлов автомата являются его силовые контакты. Включение ВА обычно осуществляется вручную — путём нажатия кнопки включения или поднятием вверх рукоятки управления. При этом производится взвод пружинного механизма, а элементы контактной группы прижимаются друг к другу с определённым усилием. Сохранение взведённого состояния пружинного механизма обеспечивается благодаря фиксирующей защёлке, удерживающей механический привод во включенном положении.

В разрезе, типовой примерный вид.

Отключение может быть произведено как вручную, так и автоматически, при срабатывании органа защиты выключателя. В простейшем случае, защитные функции выполняются двумя компонентами — электромагнитным и тепловым расцепителями.

Электромагнитный расцепитель

ЭР представляет собой токовую катушку (соленоид) с подвижным электромагнитным сердечником — бойком. Через катушку постоянно проходит ток питаемой электроустановки. Срабатывание соленоида происходит при определённом значении тока, протекающего через контакты автомата. Обычно это величина тока, в несколько раз, а то и на порядки превышающая номинальное значение. При возникновении в защищаемой цепи короткого замыкания, под воздействием аварийных значений, стержень соленоида выдвигается и давит на защёлку механического привода расцепителя. В результате ее освобождения, привод выключателя под действием силы пружины разрывает контакт.

Тепловой расцепитель

Тепловой расцепитель обычно состоит из биметаллической пластины, по которой протекает ток. На самом деле, ток может протекать не по самой пластине, а по намотанному на неё высокоомному проводнику, нагреваемому током и передающему тепло пластине. Биметаллическая пластина — это спаянные между собой тонкие полоски двух металлических сплавов. Материалы подбираются таким образом, чтобы коэффициент их теплового расширения имел большое различие. Необходимо это для того, чтобы при нагревании биметалла пластина изогнулась — ведь один из её слоёв расширяется гораздо более активно.

Далее, при достижении некоторого критического изгиба пластина воздействует на фиксатор защёлки, отключая выключатель. СтабЭксперт.ру напоминает, что параметры системы подобраны таким образом, чтобы разогрев пластины начинался при протекании по ней тока, превышающего номинальное значение на величину порядка 20%. При этом, чем больше значение тока, тем активнее происходит нагрев, следовательно, быстрее достигается критический изгиб и инициируется отключение автомата.

Разница расцепителей

Резюмируя описание работы этих двух механизмов, можно отметить, что расцепитель электромагнитного типа представляет собой токовую защиту без выдержки времени, которую называют токовой отсечкой. Токовая отсечка реагирует на сверхтоки, возникающие при коротких замыканиях в защищаемой сети.

Тепловой расцепитель позволяет реализовать интегральную зависимость времени срабатывания защиты от величины тока. Тепловая защита обеспечивает отключение оборудования при его перегрузке, когда потребляемый ток больше номинального на 20% и более. В этих условиях отсечка ещё не срабатывает, но длительное функционирование оборудования в таком режиме недопустимо.

Читайте еще: что такое и зачем нужен автомат диф?

Отличие от прочих коммутационных устройств

Может возникнуть вопрос, в чём заключается отличие автоматического выключателя от других коммутационных аппаратов, не способных коммутировать значительные токи. Дело в том, что коммутация токовых нагрузок, а именно их отключение, сопровождается возникновением электрической дуги. Причём, чем больше значение тока, тем сильнее дуговой разряд при отключении контактов. Горение дуги происходит в ионизированном воздушном пространстве, то есть, воздух становится электропроводящим. В зависимости от разрываемого тока и напряжения сети, дуговой разряд в промежутке определённой величины может вообще не погаснуть после отключения контактов.

Примером может служить дуговая электрическая сварка, где установив между электродом и деталью требуемый зазор, дугу можно поддерживать постоянно. Кроме этого, горящая в разрыве контактов электрическая дуга ионизирует окружающее пространство и вызывает междуфазное короткое замыкание в случае многополюсных коммутационных аппаратов.

Но это относится только к разъединителям. Автоматический выключатель оборудован специальными дугогасительными камерами, типовая конструкция которых содержит ряд параллельно расположенных пластин, они разделяют дугу на отдельные участки, где та и затухает. Также предусмотрен путь отвода образующихся при горении дуги газов. Персональной дугогасительной камерой оборудован каждый полюс автомата, что препятствует распространению ЭД на контакты соседних фаз.

Типы ВА (полюса и четыре группы)

Классифицировать типы автоматических выключателей можно по нескольким признакам, остановимся на некоторых из них.

Число полюсов: 1p, 2p, 3p и 4p

Данная характеристика показывает, какое количество независимых электрических цепей может коммутировать автомат. По этому параметру ВА делятся на однополюсные (обозначение 1p), двухполюсные (2p), трёхполюсные (3p) и четырёхполюсные (4p).

Каждый из полюсов представляет собой обособленный механический контакт, имеющий два вывода для подключения внешних электрических цепей. Иногда полюса называют главными цепями, т.е. это цепи контактов, предназначенных для коммутации токов защищаемой нагрузки.

Количество полюсов (1п, 2п, 3п, 4п) каждого выключателя можно определить без труда.

Понятие главных полюсов или цепей было введено, т.к. некоторые разновидности автоматов имеют до нескольких вспомогательных контактов. Эти контакты не предназначены для коммутации силовой электрической нагрузки и не оборудованы устройствами дугогашения. Есть еще вспомогательные контакты (называемые также блок-контактами), они работают в цепях сигнализации и блокировки.

Время-токовая характеристика

В зависимости от особенностей электрической цепи, автоматический выключатель должен обладать соответствующими свойствами защит. Значение токов короткого замыкания является характеристикой питающей сети, а не подключаемой нагрузки. Нагрузку одной и той же номинальной мощности и напряжения можно подключить к мощным шинам подстанции, либо к длинной линии электропередачи, на большом удалении от источника питания. СтабЭксперт.ру напоминает, что в первом случае ток короткого замыкания будет иметь максимальное значение, во втором, из-за влияния сопротивления линии электропередачи может быть значительно снижен. Таким образом, при выборе подходящего автоматического выключателя недостаточно учитывать только характеристики нагрузки, нужно иметь расчётные значения токов короткого замыкания в месте предполагаемой установки.

Читайте еще: наглядная схема и поключение УЗО?

Деление на группы A, B, C, D

Для работы в различных сетях выпускаются автоматические выключатели, обладающие различными время–токовыми характеристиками. По этому признаку, в соответствии с ГОСТ Р 50345-99, все автоматы делятся на четыре группы — «A», «B», «C» и «D». К аппаратам каждой из этих групп предъявляются свои требования в части защитных характеристик. Рассмотрим их подробнее.

К расцепителям автоматов с характеристикой типа «A» предъявляется одно требование: при протекании токов, превышающих номинальное значение в 5 раз, его отключение должно происходить за время, меньшее 0,1 с.

Например, выключатель рассчитан на номинальный ток 25 ампер, то есть, I_ном = 25А. При токе 5*I_ном= 125А, время срабатывания расцепителя должно быть меньше 0,1 с.

Что касается автоматов с характеристиками «B», «C» и «D», существуют как общие для всех трёх групп, так и индивидуальные требования. Они нормируют время отключения при различных уровнях превышения номинального тока:

• при токе 1,13 I_ном, то есть, превышающем номинальное значение на 13%, автоматы с номиналом до 63 ампер должны работать до отключения не менее одного часа, выключатели на ток свыше 63 ампер, соответственно не менее двух часов;
• ток 1,45 I_ном должен приводить к отключению автоматов с номиналом до 63 ампер менее, чем за один час, автоматов свыше 63 ампер – менее, чем за два часа;
• при превышении номинального тока на 155% (2,55 I_ном), автоматические выключатели до 32 ампер отключаются в течение времени от 1 до 60 секунд, автоматы более 32 ампер — от 1 до 120 с.

Характеристики отключения каждой из групп, выглядят следующим образом:

• тип «B» отключается более, чем за 0,1 секунду при троекратном превышении номинального тока и менее, чем за 0,1 сек. при десятикратном;
• отключение выключателей типа «C» — более 0,1 сек. при 5*I_ном, менее 0,1 сек. при 50 I_ном;
• автомат типа «D» не должен срабатывать ранее 0,1 сек. при десятикратном увеличении номинального тока.

Выключатели с выдержкой времени

Автоматические выключатели, оснащённые механизмом установки времени срабатывания вне зависимости от значения тока, называются селективными. Соответственно аппараты, не обладающие этим качеством относятся к неселективным. Рассмотрим, что такое селективность и зачем она нужна.

Селективность — это одно из основных качеств, которым должна обладать защита. Селективность заключается в необходимом и достаточном объёме защитных отключений повреждённого участка сети. Это означает, что в случае повреждения оборудования (например, короткого замыкания), защита должна отработать так, чтобы отключенным оказался только повреждённый сегмент схемы. Всё остальное оборудование должно при этом по возможности оставаться в работе. Какое отношение к этому имеет выдержка времени выключателя, покажем на примере.

Предположим, на вводе питания секции 0,4 кВ установлен выключатель «1». От этой секции питаются несколько отходящих линий через линейные выключатели. Пусть на одной из отходящих линий установлен выключатель «2».

Теперь предположим, что в самом начале этой линии произошло короткое замыкание. Какой выключатель должен быть отключен защитами, чтобы выделить только повреждённый участок? Конечно же, «2». Но ведь ток короткого замыкания в этой ситуации протекает через два выключателя – «1» и «2» (короткое замыкание подпитывается от источника через выключатель ввода «1»). Каким же образом обеспечить отключение только выключателя «2», ведь значение тока, протекающего через эти выключатели практически одинаково. Вот здесь и приходит на помощь возможность установления искусственной задержки времени отключения на автомате ввода «1». При этом защита просто не успевает сработать, так как линейный выключатель «2» отключит ток короткого замыкания без выдержки времени.

Далее:

• Какие бывают и где применяются ограничители перенапряжения?
• Обзор реле напряжения РН-111, РН-111М, УЗМ-16.
• Лучше или нет инверторные стабилизаторы напряжения остальных подобных приборов?

Как определить типы автоматических выключателей — оптовая продажа автоматических выключателей

Вот типичный сценарий: вам нужно купить новый или дополнительный автоматический выключатель для вашей панели. Однако, как только вы начнете ходить по магазинам, вы поймете, что существуют тысячи и тысячи типов выключателей, из которых можно выбирать. Для коммерческих или промышленных панелей это высокое число может быть еще больше.

Покупка автоматических выключателей — нетривиальная задача, так как же убедиться, что вы приняли правильное решение? Как оказалось, выбрать правильный не так уж сложно, и все начинается с изучения того, как идентифицировать различные типы автоматических выключателей.

Вообще говоря, существует три основных типа автоматических выключателей: стандартные, прерыватели цепи замыкания на землю (GFCI) и дуговые прерыватели цепи (AFCI). Давайте поближе познакомимся с этими тремя.

• Стандартные автоматические выключатели

Когда вы представляете простой автоматический выключатель, который срабатывает при перегрузке цепи, вы, вероятно, думаете о стандартном автоматическом выключателе. В зависимости от функции (независимо от того, защищаете ли вы верхний свет от стиральной машины или жилую или коммерческую цепь), вам понадобится либо однополюсный, либо двухполюсный выключатель. 1-дюймовые выключатели, используемые в жилых домах, обычно являются однополюсными и занимают один слот на панели. Двухполюсные выключатели чаще используются для крупных бытовых приборов или коммерческих объектов и занимают два слота.

• GFCI

Во влажных помещениях, таких как кухни, ванные комнаты, или в сырых производственных условиях вы часто встретите розетки с двумя кнопками («тест» и «сброс») — они защищены выключателем GFCI.

Выключатели GFCI внешне отличаются от стандартных выключателей: у них есть кнопка «тест» вместе с выключателем.

• AFCI

Эти выключатели защищают от разрядов, которые могут вызвать возгорание электропроводки, например, от старых проводных систем. Как и GFCI, они также имеют кнопку «тест». Хотя AFCI похожи на GFCI, они защищают от двух разных типов неисправностей. По сути, AFCI защищают от пожаров, а GFCI защищают от ударов.

Помимо этих групп автоматических выключателей, вы также можете встретить блоки, отсортированные по низкому, среднему и высокому напряжению, новые и бывшие в употреблении автоматические выключатели, восстановленные выключатели и многое другое. После того, как вы определите категорию выключателя, вам необходимо определить другие важные характеристики, в том числе:

• Сила тока
• Напряжение
• Торговая марка/Производитель
• Тип рамы
• Серия
• Тип соединения

Имейте в виду, что для разных марок, спецификаций и функций эти выключатели и их отличительные признаки могут и будут сильно отличаться друг от друга. Автоматические выключатели Square D, например, подходят и правильно функционируют в очень специфическом наборе панелей. Для устаревших, труднодоступных устройств, таких как автоматические выключатели Westinghouse, это может привести к проблемам — тем не менее, очень важно найти именно тот выключатель, который соответствует вашим потребностям как в отношении полезности, так и безопасности.

Всегда подтверждайте свой выбор с помощью панели

То, что вы выбрали правильный ток, напряжение и функцию, не обязательно означает, что вы выбрали правильный автоматический выключатель. Определение типа панели так же важно, как и выбор правильной силы тока. Различные панели будут поддерживать разные выключатели в зависимости от производственных спецификаций и физического соответствия. Обычно вы найдете этикетку с соответствующими выключателями, перечисленными на внутренней стороне панели.

Точная идентификация автоматических выключателей поможет вам принять правильное решение о покупке с первого раза, сэкономив ваше время и деньги. Когда вы покупаете автоматические выключатели через оптовую торговлю автоматическими выключателями, мы гарантированно подберем вам подходящую деталь. Возникли проблемы с идентификацией старого выключателя, который у вас есть под рукой? Дайте нам описание, а еще лучше пришлите нам фотографию, и мы поможем вам идентифицировать даже старый, изношенный узел.

 

Что такое автоматические выключатели? Различные типы автоматических выключателей

В этом уроке мы узнаем об одном из очень важных и чрезвычайно полезных электрических устройств: автоматических выключателях. Мы попытаемся понять, что такое автоматический выключатель, каково использование / значение / функция автоматических выключателей в энергосистемах, каковы различные типы автоматических выключателей, а также их области применения.

Краткое описание

Введение

Автоматические выключатели — совершенно уникальные устройства в том смысле, что они представляют собой механические устройства, подключенные к электрической системе. Со времени использования первых электрических систем всегда существует потребность в механизме или устройстве, которое может инициировать и прерывать поток электрического тока.

В энергосистеме часто необходимо включать или выключать различные электрические устройства и цепи, такие как электростанции, линии электропередач, распределительные системы и т. д., как в нормальных рабочих условиях, так и в нештатных ситуациях. Первоначально эту задачу выполняют выключатель и предохранитель, включенные последовательно с электрической цепью.

Основным недостатком такой установки является то, что в случае перегорания предохранителя часто требуется много времени, чтобы заменить его и восстановить подачу питания. Другим и основным недостатком является то, что предохранитель не может прерывать большие токи короткого замыкания.

Эти ограничения ограничивали использование комбинации выключателя и предохранителя цепями с малым напряжением и малой мощностью. Но в случае системы с высоким напряжением и большим током желателен более надежный способ, чем использование выключателя и предохранителя.

Это достигается с помощью автоматических выключателей.

Что такое автоматические выключатели?

Автоматические выключатели представляют собой механические коммутационные устройства, которые могут замыкать, переносить или размыкать цепь вручную или автоматически в нормальных и ненормальных условиях цепи. В нормальных условиях автоматический выключатель может включать, проводить или отключать токи, а в ненормальных условиях он может включать или отключать ток в течение определенного времени и отключать токи.

Автоматический выключатель имеет следующие характеристики:

• Он может замыкать или размыкать цепь в нормальных условиях эксплуатации либо вручную, либо с помощью пульта дистанционного управления.
• В ненормальных условиях или неисправностях он может автоматически разорвать цепь.
• Может замыкать цепь в условиях неисправности вручную или с помощью пульта дистанционного управления.

Эти характеристики автоматического выключателя делают его очень полезным устройством для коммутации и защиты в энергосистеме.

Принцип действия автоматических выключателей

Основная функция автоматического выключателя состоит в том, чтобы включать и выключать электрические цепи в нормальных или нештатных условиях эксплуатации однократно или многократно. Принцип работы автоматического выключателя очень прост.

Типовой автоматический выключатель состоит из фиксированного и подвижного контактов, называемых электродами. Эти контакты замкнуты при нормальных условиях работы цепи.

Если система выйдет из строя, контакты разомкнутся автоматически и, как вариант, эти контакты можно также разомкнуть вручную, когда это необходимо (например, во время технического обслуживания).

В условиях неисправности системы простой механизм оттягивает подвижные контакты в результате подачи питания на катушку отключения и размыкания цепи.

Важным явлением, возникающим при размыкании контактов, является явление дуги. При обнаружении неисправности в какой-либо части системы контакты автоматического выключателя разъединяются, и при этом между ними зажигается дуга. Пока дуга не разрядится, ток в цепи продолжает течь.

Дуга не только задерживает прерывание цепи, но и выделяет значительное количество тепла, которое потенциально может повредить сам выключатель или всю систему. Следовательно, одной из основных задач автоматических выключателей является максимально быстрое гашение дуги.

Явление дуги в автоматических выключателях

Во время аварийных ситуаций, таких как, например, короткое замыкание, через контакты автоматического выключателя протекает значительный ток, прежде чем защитный механизм сработает и разомкнет контакты.

Момент, когда контакты начинают размыкаться, площадь контакта резко уменьшается, а плотность тока увеличивается из-за большого тока короткого замыкания. Это приводит к повышению температуры, и выделяемого тепла достаточно для ионизации среды (воздуха или масла). Ионизированная среда действует как проводник, и между контактами зажигается дуга.

Эта дуга обеспечивает путь с низким сопротивлением между контактами (даже если они разомкнуты), и большой аварийный ток продолжает протекать до тех пор, пока дуга существует и нарушает назначение автоматического выключателя.

Причины возникновения дуги

Прежде чем разбираться в методах гашения дуги, попробуем проанализировать факторы, ответственные за поддержание дуги между контактами выключателя.

Причины могут быть ограничены следующими двумя:

• Потенциал Разница между контактами
• Ионизированные частицы между контактами

Разность потенциалов между контактами достаточна для возникновения дуги, так как расстояние между контактами меньше. Кроме того, ионизированная среда, т.е. ионизированный воздух или масло, имеет тенденцию поддерживать дугу.

Различные методы гашения дуги

В основном существует два способа гашения дуги между контактами автоматического выключателя. Это:

• Метод высокого сопротивления
• Метод низкого сопротивления

Метод высокого сопротивления

В методе высокого сопротивления сопротивление дуги увеличивается так, что ток становится незначительным для поддержания дуги. Существует несколько способов реализации метода высокого сопротивления.

Некоторые способы увеличения сопротивления дуги:

• Увеличение длины дуги
• Охлаждение дуги
• Уменьшение площади поперечного сечения дуги
• Разделение дуги

Этот метод обычно применяется в автоматических выключателях постоянного тока и цепях переменного тока малой мощности, поскольку во время гашения дуги выделяется огромное количество тепла.

Метод низкого сопротивления

В методе низкого сопротивления, как следует из названия, сопротивление дуги поддерживается низким до тех пор, пока ток не станет равным нулю и дуга не погаснет естественным образом. Следовательно, этот метод также известен как метод нулевого тока.

Метод низкого сопротивления часто применяется в автоматических выключателях переменного тока большой мощности, поскольку этот метод предотвращает повторное зажигание дуги даже при повышении напряжения на контактах.

Другим важным фактором, который следует учитывать, является ионизация среды и стремление ионизированных частиц поддерживать дугу. Если среда между контактами деионизирована как можно быстрее, вероятность повторного пробоя может быть значительно снижена.

Деионизация среды может быть достигнута следующими способами:

• Увеличение зазора между контактами
• Повышение давления
• Охлаждение дуги
• Эффект газового взрыва

Классификация автоматических выключателей

Существует несколько способов классификации различных автоматических выключателей. Вот некоторые из общих критериев, используемых для классификации автоматических выключателей:

• Применение с предполагаемым напряжением
• Место установки
• Характеристики конструкции
• Метод и среда, используемые для прерывания тока (гашение дуги)

Несмотря на то, что существует несколько способов классификации автоматических выключателей, классификация, основанная на среде и способе прерывания тока, также является наиболее общей и значимой в отрасли.

Сейчас мы кратко расскажем обо всех этих классификациях, а в последующих разделах мы более подробно обсудим основную классификацию (т.е. основанную на методе гашения дуги).

На основании класса напряжения

Первая логическая классификация автоматических выключателей основана на рабочем напряжении, предназначенном для используемых автоматических выключателей. Существует два типа автоматических выключателей в зависимости от уровня напряжения. Это:

• Автоматические выключатели низкого напряжения, которые предназначены для использования при напряжении до 1000В.
• Высоковольтные автоматические выключатели, предназначенные для использования при напряжении более 1000 В.

Опять же, высоковольтные автоматические выключатели подразделяются на 123 кВ или выше и 72,5 кВ или ниже.

В зависимости от типа установки

Автоматические выключатели также классифицируются в зависимости от места установки, т.е. установка снаружи или внутри помещения. Эти автоматические выключатели обычно представляют собой высоковольтные автоматические выключатели. Внутренние автоматические выключатели предназначены для использования внутри зданий или со специальными корпусами, устойчивыми к атмосферным воздействиям, обычно это корпус распределительного устройства с металлическим покрытием.

На самом деле, основное различие между внутренними и наружными автоматическими выключателями заключается в упаковочных конструкциях и корпусах, в то время как внутренняя конструкция, такая как токоведущие части, отключающий механизм и принцип действия, практически одинаковы.

На основе типа внешнего исполнения

Классификация автоматических выключателей также осуществляется на основе физического конструктивного исполнения и обычно осуществляется двумя способами. Это:

• Баковые автоматические выключатели
• Баковые автоматические выключатели под напряжением

В автоматических выключателях бакового типа коммутационное устройство размещается в сосуде с потенциалом земли и окружено прерывателями и изолирующей средой. С другой стороны, в силовом выключателе бакового типа сосуд, содержащий прерыватели и изолирующую среду, находится под более высоким потенциалом, чем земля.

Баковые автоматические выключатели с закрытым баком более распространены в США, в то время как баковые автоматические выключатели под напряжением чаще используются в Европе и Азии.

В зависимости от типа отключающей среды

Наиболее значимая и важная классификация автоматических выключателей основана на отключающей среде и методе гашения дуги. Фактически, среда отключения тока и метод гашения дуги стали основными факторами при проектировании автоматических выключателей, а также диктовали общие параметры конструкции.

Первоначально масло и воздух служили прерывающей средой и продолжают использоваться даже спустя почти столетие после их первого применения.

Существует два новых метода, один из которых использует вакуум, а другой основан на газе с гексафторидом серы (SF ₆ ) в качестве прерывающей среды. Эти два типа доминируют в производстве автоматических выключателей, но масляные и воздушные выключатели также все еще используются.

Различные типы автоматических выключателей

Поскольку общий и наиболее распространенный способ классификации автоматических выключателей основан на среде, используемой для гашения дуги, мы увидим различные типы автоматических выключателей, основанные на одном и том же.

Обычно средой, используемой для гашения дуги, является воздух, масло, газообразный гексафторид серы или вакуум. Следовательно, различные типы автоматических выключателей на основе этих сред:

• Воздушные магнитные автоматические выключатели
• Воздушные автоматические выключатели
• Масляные выключатели
• Гексафторид серы (SF ₆ ) Автоматические выключатели
• Вакуумные автоматические выключатели

Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки, и мы подробно рассмотрим все эти различные типы автоматических выключателей.

Воздушные магнитные автоматические выключатели

Первым автоматическим выключателем является воздушный магнитный автоматический выключатель. Его также называют автоматическим выключателем дугогасительной камеры. Обычно он состоит из нескольких пластин между контактами и состоит из металлических или изолированных материалов.

Когда зажигается дуга, она соприкасается с рядом металлических пластин. В результате основная дуга разделяется на ряд более мелких дуг, расположенных поперек пластин, и падение напряжения обычно составляет от 30 до 40 вольт. В этом типе автоматического выключателя пластины обычно металлические.

Другой тип дугогасительного выключателя основан на магнитном блоке отключения. В этом типе обычно используются изолированные дугогасительные пластины, и они изготавливаются из керамики.

В этом типе дуга сначала перемещается между изолирующими пластинами для удлинения дуги. Затем дуга охлаждается за счет диффузии. Когда автоматический выключатель начинает размыкаться и возникает дуга, расстояние между контактами увеличивается. Катушка, которая не является частью основной проводящей цепи, контактирует с током.

Магнитное поле, создаваемое этой катушкой, воздействует на дугу, в результате чего дуга стремится углубиться в желоб.

Автоматические выключатели с воздушной подушкой

Вторыми воздушными автоматическими выключателями являются автоматические выключатели с воздушной подушкой. В этом типе для гашения дуги используется воздушная струя высокого давления. В случае неисправности струя воздуха, управляемая дутьевым клапаном, размыкает контакты, а также охлаждает дугу.

Дуга и продукты дугообразования выбрасываются в атмосферу, что быстро увеличивает диэлектрическую прочность среды. В результате предотвращается повторное возгорание дуги. Следовательно, дуга гаснет, и подача тока полностью прерывается.

Существует три типа автоматических выключателей с воздушной струей в зависимости от направления воздушной струи по отношению к дуге. К ним относятся:

• Осевой струйный тип
• Перекрестная дробеструйная обработка Тип
• Радиальный взрыв Тип

В выключателях с осевым дутьем воздушная струя течет в том же направлении, что и дуга. Воздушная струя высокого давления оттолкнет подвижный контакт, разомкнув цепь, а также подтолкнет дугу вместе с ней.

Поток воздуха в выключателях с перекрестным потоком направлен перпендикулярно пути дуги, а в выключателях с радиальным потоком направлен радиально.

Преимущества

• Риск пожара исключен.
• Изделия, образующие дугу, полностью удаляются воздушной струей.
• Значительно более быстрое увеличение диэлектрической прочности. Следовательно, контактный зазор может быть меньше, что приводит к уменьшению размера устройства.
• Время дуги очень мало, и энергия дуги также мала. Подходит для частых операций.
• Воздушный поток не зависит от тока отключения.

Недостатки

• Ухудшены дугогасительные свойства воздуха.
• Чувствителен к колебаниям ограничивающего напряжения.
• Воздушный компрессор нуждается в обслуживании.

Масляные автоматические выключатели

В масляных автоматических выключателях в качестве среды гашения дуги используется изоляционное масло. Поскольку контакты размыкаются в масле, когда зажигается дуга, окружающее масло испаряется в виде газообразного водорода.

Пузырь газообразного водорода будет окружать область дуги. Газообразный водород благодаря своей высокой теплопроводности охлаждает дугу, а также деионизирует среду. Кроме того, газ вызывает турбулентность в окружающем масле, и все продукты дугового разряда отталкиваются от дуги.

Существует два типа масляных автоматических выключателей. Это:

• Масляные автоматические выключатели
• Автоматические выключатели с низким уровнем масла

Как следует из названия, масляные автоматические выключатели потребляют значительное количество масла. Далее объемные масляные выключатели снова делятся на два типа.

• Масляные автоматические выключатели с простым разрывом
• Масляные автоматические выключатели с контролем дуги

В масляных выключателях с плоским размыканием контакты разделены в масляном баке, а система контроля дуги предназначена для увеличения разделения контактов. При достижении критического зазора между контактами происходит гашение дуги.

Отсутствие контроля над дугой в масляных выключателях с простым размыканием устраняется в масляных выключателях с контролем дуги. Контроль дуги реализуется двумя способами, известными как:

• Масляные автоматические выключатели
• Масляные выключатели с принудительной подачей

В автоматических выключателях с контактами используется изолирующая жесткая напорная камера, и газы, выделяющиеся при дуговом разряде, ограничиваются этой камерой или баком. Высокое давление, создаваемое в небольшой камере, заставляет масло в виде газа проходить через дугу и впоследствии гасить ее.

В автоматических масляных выключателях имеется три типа или конструкций напорных баков. Это:

• Обычный взрывной горшок
• Взрывной бак Cross Jet
• Взрывной бак с самокомпенсацией

Что касается масляных выключателей с принудительной подачей струи, то для создания необходимого давления масла используется поршневой цилиндр, в отличие от масляных выключателей с принудительной подачей струи, где давление создается самой дугой.

Во всех масляных выключателях, упомянутых выше, масло выполняет две функции. Один должен действовать как средство гашения дуги, а другой — изолировать цепь под напряжением от земли. Только небольшой процент (10% или менее) фактически используется для гашения дуги, а большая часть масла используется для целей изоляции.

В автоматических выключателях с низким содержанием масла масло используется для гашения дуги, а твердые материалы, такие как фарфор и бумага, используются для изоляции.

Преимущества

• Масло обладает отличными охлаждающими свойствами, а энергия дуги преобразует масло в газ.
• Действует как изолятор между проводами под напряжением и землей.

Недостатки

• Масло горюче и пожароопасно.
• Продукты дугового разряда не могут выйти и остаться в масле.

Гексафторид серы (SF

₆ ) Автоматические выключатели

В автоматических выключателях с гексафторидом серы гексафторид серы с химической формулой SF ₆ используется в качестве дугогасящей среды.

Газообразный гексафторид серы является электроотрицательным по своей природе, т. е. притягивает свободные электроны. Когда контакты цепи размыкаются, газообразный гексафторид серы под высоким давлением проходит через камеру во время зажигания дуги.

Свободные электроны, образующиеся при дуговом разряде, быстро поглощаются элегазом ₆ газ, образующий неподвижные отрицательные ионы. По мере того как дуга теряет проводящие электроны, изолирующая способность окружающей среды быстро увеличивается, и дуга полностью гаснет.

На следующем рисунке показана упрощенная конструкция автоматического выключателя SF ₆ . И неподвижный, и подвижный контакты помещены в дуговую камеру, содержащую газ гексафторид серы. Когда контакты размыкаются, газ высокого давления SF ₆ из резервуара потечет через вход в камеру.

Преимущества

• Превосходное гашение дуги.
• Может прерывать большие токи, так как диэлектрическая прочность газа SF ₆ почти в 3 раза выше, чем у воздуха.
• Бесшумная работа и отсутствие выбросов в атмосферу.
• Работа без влаги, так как заполненная газом камера остается сухой внутри.
• Очень низкие эксплуатационные расходы и минимальное оборудование.
• Подходит для опасных и неблагоприятных условий, таких как угольные шахты, поскольку выключатели закрыты и герметизированы.

Недостатки

• Газогексафторид серы очень дорог.
• SF ₆ необходимо восстанавливать после каждой операции.
• Этот газообразный гексафторид серы под высоким давлением поглощает все проводящие свободные электроны и в результате вызывает гашение дуги.

Вакуумные автоматические выключатели

В вакуумных автоматических выключателях или VCB средой гашения дуги является вакуум. Он обеспечивает превосходные свойства гашения дуги по сравнению с другими средами, так как имеет самую высокую изоляционную прочность.

При размыкании контактов выключателя в вакууме образуется дуга за счет ионизации паров металла контактов.