Какие есть автоматы электрические. Виды и типы автоматических выключателей: полная классификация и характеристики

Какие бывают виды автоматических выключателей. Как классифицируются автоматы по количеству полюсов. Какие существуют типы расцепителей в автоматах. Что означают характеристики срабатывания B, C и D.

Классификация автоматических выключателей по конструкции

Автоматические выключатели (АВ) можно разделить на несколько основных видов по их конструктивному исполнению:

• Модульные автоматы — компактные устройства для монтажа на DIN-рейку в распределительных щитах. Применяются в бытовых и небольших коммерческих электросетях.
• Автоматы в литом корпусе — более мощные устройства для промышленных сетей с токами до 3000 А. Имеют прочный пластиковый корпус.
• Воздушные автоматы — мощные выключатели для сетей с токами свыше 3000 А. Используют воздух в качестве дугогасящей среды.

Виды автоматических выключателей по числу полюсов

По количеству защищаемых проводников автоматы делятся на:

• Однополюсные — защищают только фазный провод
• Двухполюсные — защищают фазу и нейтраль
• Трехполюсные — для трехфазных сетей без нейтрали
• Четырехполюсные — для трехфазных сетей с нейтралью

Какой автомат выбрать по числу полюсов? Это зависит от типа электросети:

• Для однофазной сети 220В достаточно однополюсного или двухполюсного автомата
• Для трехфазной сети 380В без нейтрали нужен трехполюсный автомат
• Для трехфазной сети 380В с нейтралью — четырехполюсный

Классификация автоматов по типу расцепителя

Расцепитель — это механизм, который отключает автомат при перегрузке или коротком замыкании. Существуют следующие основные типы расцепителей:

• Тепловой расцепитель — срабатывает при длительных небольших перегрузках
• Электромагнитный расцепитель — мгновенно отключает при коротком замыкании
• Полупроводниковый расцепитель — электронный блок с широкими возможностями настройки

Большинство современных автоматов оснащаются комбинированным тепловым и электромагнитным расцепителем. Это обеспечивает защиту как от перегрузок, так и от коротких замыканий.

Характеристики срабатывания автоматических выключателей

Характеристика срабатывания определяет чувствительность автомата к токам перегрузки. Наиболее распространены следующие типы:

• Характеристика B — срабатывает при токе 3-5 In
• Характеристика C — срабатывает при токе 5-10 In
• Характеристика D — срабатывает при токе 10-20 In

Где In — номинальный ток автомата.

Какую характеристику выбрать? Это зависит от типа нагрузки:

• B — для цепей освещения и розеток
• C — для бытовых приборов и оборудования
• D — для мощных электродвигателей

Номинальный ток автоматических выключателей

Номинальный ток — это максимальный длительный ток, который автомат способен пропускать без отключения. Наиболее распространены следующие номиналы:

• 6А, 10А, 16А, 20А, 25А — для бытовых цепей
• 32А, 40А, 50А, 63А — для мощных бытовых приборов
• 80А, 100А, 125А — для квартирных и офисных вводов
• 160А, 250А, 400А и выше — для промышленных установок

Как правильно выбрать номинальный ток автомата? Он должен быть немного больше расчетного тока нагрузки, но не превышать допустимый ток кабеля.

Отключающая способность автоматических выключателей

Отключающая способность — это максимальный ток короткого замыкания, который автомат способен безопасно отключить. Измеряется в килоамперах (кА).

Типичные значения отключающей способности:

• 4.5 кА — для бытовых сетей
• 6 кА — для коммерческих объектов
• 10 кА и выше — для промышленных установок

Чем выше отключающая способность, тем надежнее защита при коротких замыканиях. Но и стоимость автомата возрастает.

Время-токовые характеристики автоматических выключателей

Время-токовая характеристика (ВТХ) показывает зависимость времени срабатывания автомата от величины тока перегрузки. ВТХ позволяет оценить:

• Время срабатывания при различных токах перегрузки
• Селективность срабатывания нескольких последовательных автоматов
• Возможность пропускать кратковременные пусковые токи

ВТХ обычно приводится в виде графика в логарифмических координатах. По оси X откладывается кратность тока к номинальному, по оси Y — время срабатывания.

Селективность автоматических выключателей

Селективность — это способность вышестоящего автомата не отключаться при срабатывании нижестоящего. Различают:

• Токовую селективность — по величине тока КЗ
• Временную селективность — по времени срабатывания
• Энергетическую селективность — по пропускаемой энергии

Правильная селективность обеспечивает отключение только поврежденного участка цепи, сохраняя работоспособность остальной сети.

Дополнительные устройства для автоматических выключателей

Современные автоматы могут комплектоваться различными дополнительными устройствами:

• Независимый расцепитель — для дистанционного отключения
• Минимальный расцепитель напряжения — отключает при падении напряжения
• Вспомогательные контакты — для сигнализации состояния
• Моторный привод — для дистанционного управления

Эти устройства расширяют функциональность автоматов и позволяют интегрировать их в системы автоматизации.

Виды и типы автоматических выключателей

Просмотров 965 Опубликовано 15.06.2018 Обновлено 15.06.2018

Все наши электрические сети и цепи, а также бытовые электроприборы и электрооборудование надежно защищены автоматическими выключателями. Их главная задача — это в нужный момент обесточить электрическую цепь, т.е. отключить подачу электрического тока. Автомат (АВ) срабатывает, т.е. отключается, в случаях короткого замыкания и перегрузки в сети (нагрев проводов). Для различных электрических цепей существуют и различные виды и типы автоматических выключателей.

Виды автоматических выключателей (АВ)

• Все автоматы можно разделить на выключатели переменного тока, постоянного тока и универсальные, работающие при любом электрическом токе в сети.По своей конструкции АВ бывают: воздушные, модульные, а также в литом корпусе.
• Автоматические выключатели подразделяются по показателю номинального тока. Также еще одно различие — это номинальное напряжение. В большинстве случаев АВ работают в сетях с напряжением 220 или 380 Вольт.
• Электрические автоматы бывают токоограничивающие и нетокоограничивающие. Токоограничивающий автоматический выключатель — это выключатель с чрезвычайно малым временем отключения, в течение которого ток короткого замыкания не успевает достичь своего максимального значения.
• Все модели электровыключателей классифицируются по количеству полюсов. Они делятся на однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные автоматы.
• АВ подразделяются по виду расцепителей — максимальный расцепитель тока, независимый расцепитель, минимальный или нулевой расцепитель напряжения.
• По скорости срабатывания. Выделяют быстродействующие, нормальные и селективные автоматы. Бывают с выдержкой времени, без нее, независимой или обратно зависимой от тока выдержкой времени срабатывания. Характеристики могут сочетаться.
• Отличаются АВ и по степени защиты от окружающей среды — IP, механических воздействий, токопроводимости материала. По виду привода — ручной, двигатель, пружина.
• Также автоматы различают по наличию свободных контактов и способу присоединения проводников.

Типы автоматических выключателей

Что означает тип электрического автомата? Автоматические выключатели содержат внутри себя два вида размыкателей – тепловой и магнитный.

Магнитный быстродействующий размыкатель предназначен для защиты при коротком замыкании. Срабатывание размыкателя может происходить за время от 0,005 до нескольких секунд.

Тепловой размыкатель значительно медленнее, предназначен для защиты от перегрузки. Работает с помощью биметаллической пластины, нагревающейся при перегрузке цепи. Время срабатывания от нескольких секунд до минут.

Совместная характеристика срабатывания зависит от вида подключаемой нагрузки.

Существует несколько типов отключения АВ. Их еще называют — типы время-токовых характеристик отключения. Они обозначаются так — A, B, C, D, K, Z.

1. A – применяется для размыкания цепей с большой длинной электропроводки, служит хорошей защитой для полупроводниковых устройств. Срабатывают при 2-3 номинальных токах.
2. B – для осветительной сети общего назначения. Срабатывают при 3-5 номинальных токах.
3. C – осветительные цепи, электроустановки с умеренными пусковыми токами. Это могут быть двигатели, трансформаторы. Перегрузочная способность магнитного размыкателя выше, чем у выключателей типа B. Срабатывают при 5-10 номинальных токах.
4. D – применяются в цепях с активно-индуктивной нагрузкой. Для электродвигателей с большими пусковыми токами, например. При 10-20 номинальных токах.
5. K – индуктивные нагрузки.
6. Z – для электронных устройств.

Данные о срабатывании выключателей типов K, Z лучше смотреть в таблицах конкретно по каждому производителю.

Выбор автоматического выключателя виды и характеристики автоматов

Автоматическими выключателями называются устройства, задача которых состоит в защите электрической линии от воздействия мощного тока, способного вызвать перегрев кабеля с дальнейшим оплавлением изоляционного слоя и возгоранием. Возрастание силы тока может быть вызвано слишком большой нагрузкой, что происходит при превышении суммарной мощностью устройств той величины, которую кабель может выдержать по своему сечению – в этом случае отключение автомата происходит не сразу, а после того, как провод нагреется до определенного уровня. При КЗ ток возрастает многократно в течение доли секунды, и устройство тут же реагирует на него, мгновенно прекращая подачу электричества в цепь. В этом материале мы расскажем, какими бывают типы автоматических выключателей и их характеристики.

Автоматические защитные выключатели: классификация и различия

Помимо устройств защитного отключения, которые не используются по отдельности, есть 3 типа автоматов защиты сети. Они работают с нагрузками разной величины и отличаются между собой по своей конструкции. К ним относятся:

• Модульные АВ. Эти устройства монтируются в бытовых сетях, в которых протекают токи незначительной величины. Обычно имеют 1 или 2 полюса и ширину, кратную 1,75 см.

• Литые выключатели. Они предназначены для работы в промышленных сетях, с токами до 1 кА. Выполнены в литом корпусе, из-за чего и получили свое название.
• Воздушные электрические автоматы. Эти устройства могут иметь 3 или 4 полюса и выдерживают силу тока до 6,3 кА. Используются в электрических цепях с установками высокой мощности.

Существует еще одна разновидность автоматов для защиты электросети – дифференциальные. Мы не рассматриваем их отдельно, поскольку такие устройства представляют собой обычные автоматические выключатели, в состав которых входит УЗО.

Из чего состоит автомат?

Обычный автомат состоит из следующих элементов:

• Ручка взвода. С помощью неё можно произвести включение автомата после его срабатывания или же отключить, чтобы обесточить цепь.
• Механизм включения.
• Контакты. Обеспечивают соединение и разрыв цепи.
• Клеммы. Подключаются к защищаемой сети.
• Механизм, срабатывающий по условию. Например, биметаллическая тепловая пластина.
• Во многих моделях может присутствовать регулировочный винт, для корректировки номинального значения силы тока.
• Дугогасительный механизм. Присутствует на каждом из полюсов прибора. Представляет собой небольшую камеру, в которой размещены омедненные пластины. На них дуга гасится и сходит на нет.

Типы расцепителей

Расцепители являются основными рабочими компонентами АВ. Задача их состоит в том, чтобы при превышении допустимой величины тока разорвать цепь, тем самым прекратив подачу в нее электроэнергии. Существует два основных типа этих устройств, отличающихся друг от друга по принципу расцепления:

• Электромагнитные.
• Тепловые.

Расцепители электромагнитного типа обеспечивают практически моментальное срабатывание автоматического выключателя и обесточивание участка цепи при возникновении в нем сверхтока короткого замыкания.

Они представляют собой катушку (соленоид) с сердечником, втягивающимся внутрь под воздействием тока большой величины и заставляющим срабатывать отключающий элемент.

Основная часть теплового расцепителя – биметаллическая пластина. Когда через автомат проходит ток, превышающий номинальную величину защитного устройства, пластина начинает нагреваться и, изгибаясь в сторону, касается отключающего элемента, который срабатывает и обесточивает цепь. Время на срабатывание теплового расцепителя зависит от величины проходящего по пластине тока перегрузки.

Некоторые современные устройства оснащаются в качестве дополнения минимальными (нулевыми) расцепителями. Они выполняют функцию выключения АВ, когда напряжение падает ниже предельного значения, соответствующего техническим данным устройства. Существуют также дистанционные расцепители, с помощью которых можно не только отключать, но и включать АВ, даже не подходя к распределительному щиту.

Наличие этих опций значительно увеличивает стоимость аппарата.

Обозначения и маркировка

Защитные устройства обладают техническими параметрами, нанесенными на лицевой панели прибора.

Кроме типа автомата на нем указываются:

• номинальное напряжение – определяется производителем;
• самая высокая величина тока, посредством которой автомат сохраняет работоспособность;
• номинальный ток расцепителя – при увеличении тока в электросети определенный период времени не будет происходить срабатывание автомата;
• период времени, в течение которого произойдет отключение;
• предельный ток срабатывания – это показатель тока короткого замыкания, при котором прибор сохраняет свою работоспособность.

Кроме этого изготовитель данного устройства определяет величину по току срабатывания. Если показатель превышает такое значение, происходит моментальное обесточивание цепи. Также указывается завод – изготовитель, который произвел данный прибор.

Количество полюсов

Как уже было сказано, автомат защиты сети имеет полюса – от одного до четырех.

Подобрать для цепи устройство по их числу совсем несложно, достаточно лишь знать, где используются различные типы АВ:

• Однополюсники устанавливают для защиты линий, в которые включены розетки и осветительные приборы. Они монтируются на фазный провод, не захватывая нулевого.
• Двухполюсник нужно включать в цепь, к которой подсоединена бытовая техника с достаточно высокой мощностью (бойлеры, стиральные машинки, электрические плиты).
• Трехполюсники монтируются в сетях полупромышленного масшатаба, к которым могут подключаться такие устройства, как скважинные насосы или оборудование автомастерской.
• Четырехполюсные АВ позволяют защитить от КЗ и перегрузок электропроводку с четырьмя кабелями.

Применение автоматов различной полюсности – на следующем видео:

Типы автоматов по значениям тока

Различаются приборы по характеру срабатывания на излишне высокое значение тока. Существуют 3 наиболее популярных типа автоматов — B, C, D. Каждая литера означает коэффициент чувствительности прибора. Например, автомат типа D имеет значение от 10 до 20 xln. Как это понимать? Очень просто — чтобы понять диапазон, при котором способен сработать автомат, нужно умножить цифру рядом с литерой на значение. То есть прибор с маркировкой D30 будет отключаться при 30*10. 30*20 или от 300 А до 600 А. Но такие автоматы используются в основном в местах с потребителями, которые имеют большие пусковые токи, например, электродвигатели.

Автомат типа B имеет значение от 3 до 5 xln. Стало быть, маркировка B16 означает срабатывание при токах от 48 до 80А.

Но самый распространённый тип автоматов — С. Используется практически в каждом доме. Его характеристики — от 5 до 10 xln.

Характеристики автоматических выключателей

Существует еще одна классификация автоматов – по их характеристикам. Этот показатель обозначает степень чувствительности защитного прибора к превышению величины номинального тока. Соответствующая маркировка покажет, насколько быстро в случае возрастания тока среагирует устройство. Одни типы АВ срабатывают моментально, в то время как другим на это понадобится определенное время.

Существует следующая маркировка устройств по их чувствительности:

• A. Выключатели этого типа наиболее чувствительны и на повышение нагрузки реагируют мгновенно. В бытовые сети их практически не устанавливают, защищая с их помощью цепи, в которые включено высокоточное оборудование.
• B. Эти автоматы срабатывают при возрастании тока с незначительной задержкой. Обычно они включаются в линии с дорогостоящими бытовыми приборами (жидкокристаллические телевизоры, компьютеры и другие).
• C. Такие аппараты – самые распространенные в бытовых сетях. Отключение их происходит не сразу после повышения силы тока, а через некоторое время, что дает возможность ее нормализации при незначительном перепаде.
• D. Чувствительность этих приборов к возрастанию тока самая низкая из всех перечисленных типов. Их чаще всего устанавливают в щитках на подходе линии к зданию. Они обеспечивают подстраховку квартирных автоматов, и если те по какой-то причине не срабатывают, отключают общую сеть.

Электрические автоматы. Виды и работа. Характеристики

С самого начала возникновения электричества инженеры стали думать над безопасностью электрических сетей и устройств от токовых перегрузок. Вследствие этого было сконструировано много разных устройств, которые отличаются надежной и качественной защитой. Одними из последних разработок стали электрические автоматы.

Этот прибор называется автоматическим по причине того, что он оснащен функцией отключения питания в автоматическом режиме, при возникновении коротких замыканий, перегрузок. Обычные предохранители после срабатывания подлежат замене на новые, а автоматы после устранения причин аварии можно снова включить.

Такое защитное устройство необходимо в любой схеме электрической сети. Защитный автомат защитит здание или помещение от разных аварийных ситуаций:

• Пожаров.
• Ударов человека током.
• Неисправностей электропроводки.

Виды и конструктивные особенности

Необходимо знать информацию о существующих видах автоматических выключателей, чтобы во время приобретения правильно выбрать подходящее устройство. Имеется классификация электрических автоматов по нескольким параметрам.

Отключающая способность

Это свойство определяет ток короткого замыкания, при котором автомат разомкнет цепь, тем самым отключит сеть и приборы, которые были подключены к сети. По этому свойству автоматы подразделяются:

• Автоматы на 4500 ампер, применяются для предотвращения неисправностей силовых линий жилых домов старой постройки.
• На 6000 ампер, используются для предотвращения аварий при замыканиях в сети домов в новостройках.
• На 10000 ампер, применяются в промышленности для защиты электрических установок. Ток такой величины может образоваться в непосредственной близости от подстанции.

Срабатывание автоматического выключателя возникает при замыканиях, сопровождающихся возникновением определенной величины тока.

Автомат защищает электропроводку от повреждения изоляции большим током.

Число полюсов

Это свойство говорит нам о наибольшем количестве проводов, которые возможно подключить к автомату для обеспечения защиты. При аварии, напряжение на этих полюсах отключаются.

Особенности автоматов с одним полюсом

Такие электрические автоматы наиболее простые по своей конструкции, и служат для защиты отдельных участков сети. К такому автоматическому выключателю можно подсоединить два провода: вход и выход.

Задачей таких устройств является защита электрической проводки от перегрузок и КЗ проводов. Нейтральный провод подключается к нулевой шине, в обход автомата. Заземление подключается отдельно.

Электрические автоматы с одним полюсом не являются вводными, так как при его отключении разрывается фаза, а нулевой провод по-прежнему остается соединенным с питанием. Это не обеспечивает защиту на 100%.

Свойства автоматов с двумя полюсами

В случаях, когда при аварии требуется полное отсоединение от электрической сети, используют автоматические выключатели с двумя полюсами. Они используются как вводные. В аварийных случаях, либо при коротком замыкании вся электрическая проводка отключается в одно время. Это дает возможность осуществлять работы по ремонту и обслуживанию, а также проведения работ по подключению оборудования, так как гарантирована полная безопасность.

Двухполюсные электрические автоматы используют, когда необходимо наличие отдельного выключателя для устройства, работающего от сети 220 вольт.

Автомат с двумя полюсами подключают к устройству с помощью четырех проводов. Из них два приходят от сети питания, а другие два выходят из него.

Трехполюсные электрические автоматы

В электрической сети, имеющей три фазы, применяются 3-полюсные автоматы. Заземление оставляют незащищенным, а проводники фаз соединяют с полюсами.

Трехполюсный автомат служит вводным устройством для любых трехфазных потребителей нагрузки. Чаще всего такой вариант исполнения автомата применяют в промышленных условиях для питания электричеством электродвигателей.

К автомату можно подключить 6 проводников, три из которых – фазы электрической сети, а остальные три выходящие от автомата, и обеспеченные защитой.

Использование четырехполюсного автомата

Чтобы обеспечить защитой трехфазную сеть с четырехпроводной системой проводников (например, электродвигатель, включенных по схеме «звезды»), применяют 4-полюсный автоматический выключатель. Он играет роль вводного устройства четырехпроводной сети.

Имеется возможность подключения к устройству восьми проводников. С одной стороны – три фазы и ноль, с другой стороны – выход трех фаз с нолем.

Время-токовая характеристика

Когда устройства, потребляющие электроэнергию, и электрическая сеть работают в нормальном режиме, то происходит обычное протекание тока. Это явление касается и электрического автомата. Но, в случае повышения силы тока по разным причинам выше номинального значения, происходит срабатывание расцепителя автомата, и цепь разрывается.

Параметр этого срабатывания называется время-токовой характеристикой электрического автомата. Она является зависимостью времени сработки автомата и соотношения между реальной силой тока, проходящей через автомат, и номинальным значением тока.

Важность этой характеристики заключается в том, что обеспечивается наименьшее число ложных срабатываний с одной стороны, и осуществляется защита по току, с другой стороны.

Особенности подбора автоматов

Некоторые люди думают, что самый надежный автоматический выключатель – это тот, который может выдерживать наибольший ток, а значит, именно он может обеспечить максимальную защиту цепи. Исходя из этой логики, к любой сети можно подключать автомат воздушного типа, и все проблемы будут решены. Однако это совсем не так.

Для защиты цепей с различными параметрами надо устанавливать аппараты с соответствующими возможностями.

Ошибки в подборе АВ чреваты неприятными последствиями. Если подсоединить к обычной бытовой цепи защитный аппарат, рассчитанный на высокую мощность, то он не будет обесточивать цепь, даже когда величина тока значительно превысит ту, которую может выдержать кабель. Изоляционный слой нагреется, затем начнет плавиться, но отключения не произойдет. Дело в том, что сила тока, разрушительная для кабеля, не превысит номинал АВ, и устройство «посчитает», что аварийной ситуации не было. Лишь когда расплавленная изоляция вызовет короткое замыкание, автомат отключится, но к тому времени может уже начаться пожар.

Приведем таблицу, в которой указаны номиналы автоматов для различных электросетей.

Если же устройство будет рассчитано на меньшую мощность, чем та, которую может выдержать линия и которой обладают подключенные приборы, цепь не сможет нормально работать. При включении аппаратуры АВ будет постоянно выбивать, а в конечном итоге под воздействием больших токов он выйдет из строя из-за «залипших» контактов.

Наглядно про типы автоматических выключателей на видео:

Несколько советов по выбору автомата

• При выборе стоит ориентироваться не на электроприборы, а на проводку, так как именно её будут защищать автоматические выключатели. Если она старая, то рекомендуется заменить её, чтобы можно было использовать наиболее оптимальный вариант автомата.
• Для таких помещений, как гараж, или на время проведения ремонтных работ стоит выбрать автомат с номинальным током побольше, так как различные станки или сварочные аппараты имеют довольно большие показатели силы тока.
• Имеет смысл комплектовать весь набор защитных механизмов от одного и того же производителя. Это поможет избежать несоответствия номинальных токов между приборами.
• Приобретать автоматы лучше в специализированных магазинах. Так можно избежать покупки некачественной подделки, которая может привести к плачевным последствиям.

По времени срабатывания

По задержке времени срабатывания дифавтоматы бывают селективные и мгновенного действия. Первые обычно устанавливаются на вводе электрощита. Их основная функция – защита от пожара при нарушениях изоляции электропроводки.

Имеют значения отключающего тока 100 мА, 300 мА, 500 мА. Время задержки отключения составляет 0,15-0,5 секунды. Дифавтоматы мгновенного действия имеют значения отключающего тока в пределах 6-30 мА. Срабатывание происходит за сотые доли секунды, быстродействующие реагируют через тысячные доли.

Недетерминированные конечные автоматы (nondeterministic finite automaton)

НКА не является каким-то существенным улучшением ДКА, просто в нем добавлен так сказать синтаксический сахар, в виде свободных переходов
,
недетерминированности
и
множеств состояний
. Реализовать можно как массив состоящий из структур в которой хранится состояние, входной символ и следующее состояние.

Реализация НКА

// Ячейка массива состоящая из: текущее_состояние, считаный_символ, следующее_состояние. struct state { unsigned char current; signed char sym; // signed, для обозначения свободного перехода как -1. unsigned char next; }; // Таблица переходов для НКА на примере 2 struct state machine[] = { {0, ‘a’, 1}, {1, ‘a’, 1}, {2, ‘a’, 1}, {1, ‘b’, 2}, {2, ‘c’, 3} };
Свободные переходы (эпсилон переходы)
— переходы, которые можно совершать без чтения входного символа.

Недетерминированность

— ноль и более переходов для одного символа в каких-либо состояниях.

Множества состояний

— в один момент времени НКА может находится в нескольких состояниях.

Пример 3
Заключительное состояние обозначается двойным кругом.

В стартовом состоянии у нас текущим состоянием является {1}, при входном символе ‘b’ у нас появляется возможность, пойти в состояние 1 и в состояние 2, то есть после входного символа ‘b’ текущим состоянием является множество {1, 2}.

Пример 4
Свободным переходом обозначается пунктирной линией.
Здесь видно два свободных перехода из стартового состояния, то есть без чтения входного символа мы сразу находимся в множестве состоянии {2, 4}.
Для преобразования НКА в ДКА используется алгоритм Томпсона. При преобразовании НКА в ДКА может получиться не совсем минимальный ДКА и для его минимизации можно применить алгоритм Бржозовского. Это тот же КА, но с дополнительной памятью в виде стека. Теперь для совершения перехода нужно учитывать еще несколько факторов, символ который нужно удалить из стека
и символы которые нужно
добавить в стек
.

КАМП можно применять в таких местах, где может быть неограниченное количество вложений, например при разборе языков программирование или подсчету вложенных скобок в математических выражениях. Реализовать с помощью КА невозможно, ведь количество возможных состояний конечно в отличие от стека (я понимаю, что память тоже конечна).

Удаление символа из стека

— при любом переходе решается какой символ вытолкнуть, если на вершине стека не оказалось такого символа, то он и не выталкивается. Так же если символ нужно оставить в стеке, то он добавляется вместе с добавляемыми символами.

Добавление символов в стек

— при любом переходе решает какие символы добавить в стек.

Виды

:

• Детерминированные
  — к нему применяются те же правила как к ДКА к тому же завершает работу только в заключительном состоянии.
• Недетерминированные
  — к нему применяются те же правила как к НКА к тому же он может завершать работу в заключительном состоянии или когда стек станет пуст.

Пример 5
Шаблон: входной_символ; удаляемый_символ/добавляемый символ. На дно стека добавляется символ $ для, того, что понять когда он закончился.
Этот КАМП подсчитывает вложенность скобок, за счет добавления и удаления символов из стека.
ДАМП не равен НАМП, поэтому невозможно одно преобразовать в другое, следовательно НАМП обладает преимуществом перед ДАМП. Самая мощная машина из существующих, его преимущество перед другими в ленте с которой он может работать как хочет. В нем нет свободных переходов. Умеет интерпретировать другие автоматы такие как КА, КАМП.
Лента

— это одномерный массив в который могут записываться данные за счет головки над ячейкой, который можно заранее заполнить входными данными.

Пример 6
Шаблон: считаный_символ_с_головки/записаный_символ; сторона_смещения_головки. края ленты обозначаются ‘_’.

Эта МТ выполняет инкремент двоичного числа, головка стоит слева, там где начинается лента.

Выполнение:

1. Если находится в состоянии 1 и прочитан нуль, записать еди­ницу, сдвинуть вправо и перейти в состояние 2.
2. Если находится в состоянии 1 и прочитана единица, записать нуль, сдвинуть влево и перейти в состояние 1.
3. Еcли находится в состоянии 1 и прочитан пустой квадратик, записать единицу, сдвинуть вправо и перейти в состояние 2.
4. Если находится в состоянии 2 и прочитан нуль, записать нуль, сдвинуть вправо и остаться в состояние 2.
5. Если находится в состоянии 2 и прочитана единица, записать единицу, сдвинуть вправо и остаться в состояние 2.
6. Если находится в состоянии 2 и прочитать пустой квадратик, записать пустой квадратик, сдвинуть влево и перейти в состоя­ние 3.

ДМТ эквивалентен НМТ, так, что они тоже не различаются.

Время-токовая характеристика (ВТХ)

При помощи такого графического отображения можно получить наглядное представление, при каких условиях будет активирован механизм отключения питания цепи (см. рис. 2). На графике, в качестве вертикальной шкалы отображается время, необходимое для активации АВ. Горизонтальная шкала показывает соотношение I/In.

Рис. 2. Графическое отображение время токовых характеристик наиболее распространенных типов автоматов

Допустимое превышение штатного тока, определяет тип время-токовых характеристик для расцепителей в приборах, производящих автоматическое выключение. В соответствии с действующими нормативом (ГОСТ P 50345-99), каждому виду присваивается определенное обозначение (из латинских литер). Допустимое превышение определяется коэффициентом k=I/In, для каждого вида предусмотрены установленные стандартом значения (см. рис.3):

• «А» – максимум – троекратное превышение;
• «В» – от 3 до 5;
• «С» – в 5-10 раз больше штатного;
• «D» – 10-20 кратное превышение;
• «К» – от 8 до 14;
• «Z» – в 2-4 больше штатного.

Рисунок 3. Основные параметры активации для различных типов
Заметим, что данный график полностью описывает условия активации соленоида и термоэлемента (см. рис.4).

Отображение на графике зон работы соленоида и термоэлемента

Учитывая все вышесказанное, можно резюмировать, что основная защитная характеристика у АВ обусловлена время-токовой зависимостью.

Перечень типовых время-токовых характеристик.

Определившись с маркировкой, перейдем к рассмотрению различных типов приборов, отвечающих определенному классу в зависимости от характеристик.

Таблица время токовых характеристик автоматических выключателей

Тепловая защита АВ этой категории активируется, когда отношение тока цепи к номинальному (I/In) превысит 1,3. При таких условиях отключение произойдет через 60 минут. По мере дальнейшего превышения номинального тока время отключения сокращается. Активация электромагнитной защиты происходит при двукратном превышении номинала, скорость срабатывания – 0,05 сек.

Данный тип устанавливаются в цепях не подверженных кратковременным перегрузкам. В качестве примера можно привести схемы на полупроводниковых элементах, при выходе из строя которых, превышение тока незначительное. В быту такой тип не используется.

Характеристика «B»

Отличие данного вида от предыдущего заключается в токе срабатывания, он может превышать штатный от трех до пяти раз. При этом механизм соленоида гарантированно активируется при пятикратной нагрузке (время обесточивания – 0,015 сек.), термоэлемент – трехкратной (на отключение понадобиться не более 4-5 сек.).

Такие виды устройств нашли применение в сетях, для которых не характерны высокие пусковые токи, например, цепи освещения.

S201 производства компании ABB с время-токовой характеристикой B

Характеристика «C»

Это наиболее распространенный тип, его допустимая перегрузка выше, чем у двух предыдущих видов. При пятикратном превышении штатного режима срабатывает термоэлемент, это схема, отключающая электропитание в течение полутора секунд. Механизм соленоида активируется, когда перегрузка превысит норму в десять раз.

Данные АВ рассчитаны на защиту электроцепи, в которой может возникнуть умеренный пусковой ток, что характерно для бытовой сети, для которой характерна смешанная нагрузка. Покупая устройство для дома, рекомендуется остановить свой выбор на этом виде.

Трехполюсный автомат Legrand

Характеристика «D»

Для АВ такого типа характерны высокие перегрузочные характеристики. А именно, десятикратное превышение нормы для термоэлемента и двадцатикратное для соленоида.

Применяются такие приспособления в цепях с большими пусковыми токами. Например, для защиты пусковых устройств асинхронных электродвигателей. На рисунке 9 показано два прибора этой группы (a и b).

Рисунок 9. а) ВА51-35; b) BA57-35; c) BA88-35

Характеристика «K»

У таких АВ активация механизма соленоида возможна при превышении токовой нагрузки в 8 раз, и гарантированно произойдет, когда будет двенадцати кратная перегрузка штатного режима (восемнадцати кратное для постоянного напряжения). Время отключения нагрузки не более 0,02 сек. Что касается термоэлемента, то его активация возможна при превышении 1,05 от штатного режима.

Сфера применения – цепи с индуктивной нагрузкой.

Характеристика «Z»

Данный тип отличается небольшим допустимым превышением штатного тока, минимальная граница – двух кратная от штатной, максимальная – четырех кратная. Параметры срабатывания термоэлемента, такие же, как и у АВ с характеристикой К.

Этот подвид применяется для подключения электронных приборов.

Характеристика «MA»

Отличительная особенность этой группы – не используется термоэлемент для отключения нагрузки. То есть прибор предохраняет только от КЗ, этого вполне достаточно, чтобы подключить электрический двигатель. На рисунке 9 показано такое приспособление (с).

как правильно выбрать автоматический выключатель тока

Автоматы электрические выполняют функцию защиты проводки от перегрузок, замыканий, аварий, которые могут возникнуть при скачках напряжения. Чтобы не случилась чрезвычайная ситуация, необходимо в квартирах, частных домах, гаражах, дачах и хозяйственных постройках устанавливать электрические автоматические выключатели. Когда случаются перегрузки или скачки, то прибор реагирует и работает неодинаково. В той или иной ситуации происходит срабатывание отдельных частей устройства, в то время как другие части продолжают работать, обеспечивая безопасность жилища.

Принцип работы защитного автомата

Выключатель имеет компактные, небольшие размеры, устройство помещено в пластмассу из термостойких материалов. На одной стороне —лицевой — установлена рукоятка, позволяющая включать и выключать прибор, на другой — сзади — фиксатор-защелка, который крепится на специальную DIN-рейку. Снизу и сверху расположены винтовые клеммы.

Принцип работы выключателей зависит от состояния сети и протекания тока по проводке. Когда прибор электрического выключателя находится в нормальном режиме, то через автомат проходит ток, показатели которого могут быть равны или меньше установленного номинального значения. Напряжение от внешней сети идет на верхнюю клемму с неподвижным контактом. Отсюда ток поступает на замкнутый подвижный контакт, а далее переходит на катушку соленоида, которая является гибким медным проводником. Уже отсюда ток идет на тепловой расцепитель, с которого поступает на нижнюю клемму. Именно она подключена к сети.

Таблица номиналов автоматов по току

Штатный ток, который проходит по проводке, может быть больше или меньше установленных значений. На их основании составлена классификация времятоковых характеристик для расцепителей в устройствах. Каждый вид в государственном стандарте отмечен латинской буквой, а допустимое превышение следует искать по формуле коэффициента — k=I/In.

В таблице 1 указаны нормы каждого типа времятоковых показателей.

Таблица 1

Тип время тока	Значение
А	Допустимое троекратное превышение, которое является максимальным
В	От 3 до 5
С	Превышение больше штатного возможно в 5-10 раз
D	Превышение возможно в 10-20 раз
К	От 8 до 14
Z	Превышение разрешено в пределах 2-4 раз больше нормы

В таблице 2 приведены времятоковые характеристики приборов автоматического выключения тока.

Таблица 2

Тип	Характеристика	Виды цепей
А	Защита на отрезке АВ активируется, когда коэффициент будет равен 1,3. Отключение тока происходит в течение 60 мин. Если ток будет и дальше увеличиваться, то время отключения сокращается ровно в два раза. Электромагнитная защита со скоростью 0,05 сек. сработает, если номинал превысит в 2 раза.	Не подвержены кратковременным перегрузкам, применяются в промышленных масштабах, а не быту.
В	Штатный номинал может быть превышен в 3-5 раз. Активация соленоида происходит, если перегрузка возрастет в 5 раз. Тогда обесточивание произойдет в течение 0,015 сек. Термоэлемент отключится в течение 4 сек. уже при троекратном превышении.	Характерны для цепей без высоких пусковых токов.
С	Перегрузка происходит чаще, чем при других видах, допустимые показатели выше нормы — в 5 раз. Как только произойдет превышение штатного режима, автоматически отключиться термоэлемент.	В бытовых сетях, где часто присутствует нагрузка разного типа.
D	Превышение штатной нормы происходит в 10 раз, после чего отключается термоэлемент, и в 20 раз — для соленоида.	Используется для того, чтобы защитить пусковые устройства, по которым проходит высокий ток.
К	Отключение соленоида произойдет, если ток превысит показатели в 8 раз.	Такие приборы надо ставить на цепи, имеющие индуктивную нагрузку.
Z	Характерно небольшое превышение — от 2 до 4 раз.	Используется, чтобы подключать электронные приборы.
MA	Термоэлемент не применяется, чтобы отключить нагрузку.	Устанавливается на устройствах с электрическими двигателями.

Подбор автоматического выключателя по мощности

Одним из главных показателей, по которому осуществляется выбор автоматического выключателя, является мощность нагрузки. Это позволяет рассчитать нужное значение тока для устройства, его защиты от перепадов напряжения. Расчет проводится по номинальному току, поэтому рекомендуется выбирать по мощности отдельных участков. Во внимание стоит принимать меньшие или номинальные показатели расчетных токов. Допустимый ток электропроводки будет больше, чем номинальная мощность выключателя.

Необходимо учитывать и такой показатель, как времятоковая характеристика устройства. Основным параметром для определения номинального показателя мощности является сечение провода. Допустимое значение тока, которое указывается на автоматическом выключателе, должно быть немного меньше, чем максимальный ток для сечения провода. Выбирают устройство по наименьшему сечению провода, который проложен в проводке.

Чем опасно несоответствие кабеля сетевой нагрузке

Если автомат не будет соответствовать сетевой мощности и нагрузке, тогда он не будет защищать проводку от того, что сила тока и напряжение резко возрастет или упадет.

Сечение кабеля для сетевой нагрузки должно точно соответствовать мощности аппарата. Если мощность по разным участкам будет по сумме больше, чем номинальная величина, то станет увеличиваться температура. Из-за этого может произойти плавление изоляционного слоя кабеля. В результате чего начнется возгорание электрической проводки. Также, если сечение кабеля не будет отвечать нагрузке, то будут наблюдаться следующие явления:

• Задымление.
• Запах горелой изоляции.
• Возникает пламя.
• Выключатель не будет отключаться от сети, поскольку номинальные показатели тока по проводке не будут превышать допустимые нормы.

Процесс плавления изоляционного слоя через время спровоцирует короткое замыкание. Далее произойдет отключение автоматического выключателя, огонь способен в это время охватить весь дом.

Защита слабого звена электроцепи

Правила устройства электроустановок гласят, что выключатель для электрической сети обязан максимально защитить самый слабый участок или же содержать такой номинал тока, который будет полностью соответствовать параметру установок, которые включены в сеть. Чтобы подключить провода к сети, необходимо, чтобы их поперечные сечения имели суммарную мощность всех подключенных аппаратов.

Соблюдение подобных правил способно защитить квартиру или дом от возникновения аварии из-за слабого участка электропроводки. Игнорировать описанные требования нельзя, поскольку владелец жилья способен потерять не только прибор автоматического выключения тока, но и квартиру.

Как рассчитать номинал автоматического выключателя

Данный параметр можно рассчитать по следующей формуле: I=P/U, где:

• I — показатель/величина номинального тока.
• Р — суммарная мощность всех установок, которые включены в цепь. В расчет берутся лампочки и другие устройства, потребляющие электричество.
• U — напряжение тока в сети.

Для расчета номинала можно использовать таблицу 3:

Вид подключения	Однофазное в киловаттах	Трехфазное (треугольник) в киловаттах	Трехфазное (звезда) в киловаттах
U, B Автоматическое, в амперах	220	380	220
1 Ампер	0,2	1,1	0,7
2	0,4	2,3	1,3
3	0,7	3,4	2
6	1,3	6,8	4
10	2,2	11,4	6,6
16	3,5	18,2	10,6
20	4,4	22,8	13,2
25	5,5	28,5	16,5
32	7,0	36,5	21,1
40	8,8	45,6	26,4
50	11	57	33
63	13,9	71,8	41,6

Используя таблицу 3, можно легко рассчитать, сколько киловатт нагрузки способен выдержать конкретный вид номинального тока. Выбирать надо четко по указанным значениям, чтобы напряжение и вид подключения точно совпадали и соответствовали друг другу. Это поможет избежать превышения нагрузки и возможных аварий.

Недопустимые ошибки при покупке

Покупка автоматического выключателя не проводится каждый день. Поэтому к выбору устройства надо отнестись внимательно, чтобы не устроить дома пожар, замыкание проводки. Во время покупки нельзя допускать следующие виды ошибок:

• Правильно выбрать автомат по мощности электрической проводки в многоквартирном или частном доме. Многие потребители делают совсем все наоборот — ориентируются на мощность эксплуатируемых электроприборов. Это неправильно, поскольку электропроводка может не выдержать, начать плавиться.
• Расчет номинала АВ по номинальному току надо делать по средним показателям. Так проводка точно выдержит нагрузку тока.
• Для дачи или гаража номинал АВ должен быть мощнее, поскольку используемая техника в таких местах имеют большую мощность, чем в квартире.
• Устройства надо покупать только у проверенных производителей, чтобы все технические характеристики были точными и качественными, не угрожали безопасности жилья и жильцов.
• Приобретать автоматические выключатели надо только в специализированных магазинах, не пользоваться услугами посредников. Это исключает риск приобретения подделок и некачественной продукции.

Покупка автоматов электрических — не очень сложная задача. Следует придерживаться вышеперечисленных рекомендаций, чтобы избежать ошибок в выборе такого устройства для дома. Рекомендуется приобретать автоматический выключатель с человеком, который разбирается в электричестве, специальной технике, видах сечения, мощности устройства, напряжениях тока в сети и фазах.

Типы автоматических выключателей и как выбрать автомат в щиток

Кроме устройств защитного отключения, используемых по отдельности, существует 3 вида автоматов, которые служат для предохранения электрической сети. Каждый из них предназначен для нагрузки определенной величины и имеет свою особую конструкцию.

Бывают следующие типы автоматических выключателей:

модульные;

литые;

силовые воздушные.

Типы срабатывания и класс защиты автоматов

Каждый перечисленный выше вид обладает своими специфическими характеристиками, поэтому покупка и установка автомата в щиток должна соответствовать нагрузке в электросети вашего помещения

Модульные выключатели

Модульный автомат представляет собой стандартное малогабаритное устройство, которое монтируется на Din-рейку. Корпус выключателя изготовлен из специального изолирующего материала, который позволяет обезопасить пользователя от удара электрическим током. Питающий и отходящий кабеля соединены с верхним и нижним клеммным зажимом соответственно. Два положения рычага (переключателя), установленного на автомате, позволяют управлять его состоянием вручную. В верхнем положении происходит подача тока сквозь замкнутый силовой контакт, а нижняя позиция предназначена для разрыва цепи питания.

Такие автоматы обеспечивают продолжительную работу при определенных величинах номинального тока. Модульные выключатели предусмотрены для монтажа в бытовых сетях, где предполагаются незначительные нагрузки на электросеть. Превышение установленных величин чревато разрывом силового контакта. Для этого в корпусе предусмотрено два типа защит: токовая отсечка и расцепитель.

---

!Расцепитель автоматического выключателя – это электротехническое устройство, которое отвечает за отключение (расцепление) сети при возникновении высокого электротока.

В автоматических выключателях бывают следующие типы расцепителей:

тепловой;

электронный;

электромагнитный;

независимый;

комбинированный;

полупроводниковый.

Литые автоматы

Литые автоматические выключатели служат для коммутации токов, величина которых превосходит нагрузки, предусмотренные для модульных конструкций. Их показатели достигают величины в 3.2 килоампера. Конструкция литых выключателей фактически не отличается от модульных устройств. Однако для увеличения пропускной способности нагрузок их выполняют в маленьком корпусе и оснащают высокими техническими характеристиками.

Данные автоматы чаще всего устанавливают на производственных объектах для обеспечения максимальной безопасности электропроводки. Условно они подразделяются на три категории с возможностью передачи нагрузок до 250, 1000 и 3200 ампер. В зависимости от особенностей конструкции литые выключатели делят на трехполюсные или четырехполюсные модели..

Силовые воздушные выключатели

Силовые воздушные автоматы оперируют токами с высокими нагрузками (6.3 килоампер) и используются в промышленных помещениях. Эти выключатели являются наиболее сложными в плане конструкции.

Они применяются для работы и защиты электрических систем. Данные автоматы задействуют как вводные и отходящие приспособления распределительных устройств с высокими нагрузками, а также для подключения трансформаторов, генераторов и т.п.

Подключение УЗО в щитке от профессионалов

Доверяйте любые работы по электромонтажу профессионалом. Делаем надежно, с гарантией.

Маркировка автоматических выключателей

В глазах большинства пользователей маркировка автоматов выглядит, как китайская грамота, недоступная для восприятия. Но такой подход является необходимостью, потому что разместить на лицевой стороне миниатюрной коробки данные в текстовом виде будет проблематично. А при выборе следует учитывать различные параметры прибора.

Обычно на автоматическом выключателе значится:

логотип либо название компании-производителя;

линейная серия устройства (модель), которая представлена буквенно-цифровыми обозначениями;

время-токовая характеристика, выраженная латинскими буквами B, C, D, K или Z. Широко распространенными классами автоматических выключателей являются B, C, D.

за буквенным обозначением следует число, которое характеризует номинальный ток автомата. Номинал указывает на максимальное значение тока, который может проходить через автомат, не провоцируя самостоятельного выключения прибора;

далее идет номинальное напряжение, на которое рассчитан тот или иной автоматический выключатель. Этот параметр отображен в Вольтах, он бывает постоянным либо переменным;

следующим показателем является предельный ток отключения. Данное значение определяет ток короткого замыкания, пропустив который автомат не выйдет из строя;

класс токоограничения. Этот параметр выступает в качестве ограничения времени короткого замыкания и определяет время срабатывания автомата;

на одной из частей корпуса автоматического выключателя указан артикул. Это обозначение облегчает поиск конкретной модели во время покупки.

Разобравшись с обозначениями автоматических выключателей, пользователь сможет не только облегчить свое взаимодействие с устройством и его выбор для электрощитка, но и обезопаситься от всякого рода неисправностей.

При выборе автоматического выключателя необходимо учитывать множество факторов, чтобы в будущем прибор мог участвовать в бесперебойной работе электрической системы, не реагировал на малейший скачок напряжения и был максимально безопасным при эксплуатации. Обратившись в нашу компанию, клиент узнает всю интересующую его информацию, получит квалифицированную помощь и будет уверен в качестве предоставленных услуг и установленных автоматов в его распределительный щит.

Разобравшись с обозначениями автоматических выключателей, пользователь сможет не только облегчить свое взаимодействие с устройством и его выбор для электрощитка, но и обезопаситься от всякого рода неисправностей.

• Нагревательный мат для теплого электрического пола – конструкция, выбор и эксплуатация
• Почему выбивает автомат в щитке

Типы и виды автоматических выключателей.

Основное предназначение автоматических выключателей—защита кабельно-проводниковой продукции (КПП), а также конечных потребителей от перегрузки выходных устройств и токов короткого замыкания. В этой главе я не буду рассматривать все типы, виды и категории автоматических выключателей, так как их есть великое множество, коснусь только тех, которые применяются для защиты жилых и офисно-магазинных помещений. То есть, современные автоматы евростандарта, которые крепятся на DIN-рейку. Самые распространённые автоматы принадлежат следующим компаниям: «Аско (Украина)«, «ИЕК» (Россия), «ABB» и «Moeller» (Германия), «Schneider Elektrik» (Франция), «Hager» (Франция), «Sez» (Cловакия), «SIEMENS», и др. Автоматы больших габаритов, применяемые на предприятиях, здесь рассматриваться не будут.

Модульные автоматические выключатели распределяются по следующим характеристикам:

В—домовая, на освещение. В таком типе автоматов установка тока срабатывания магнитного расцепителя отрегулирована в пределах 3÷5 Iном. Тип В позволяет устранить короткое замыкание с малым значением тока короткого замыкания (если защищается линия большой длины). Чтобы исключить ложные срабатывания такие выключатели не используют в установках с большими пусковыми токами.

С—общепромышленная. Ток срабатывания магнитного расцепителя выставлен в пределах 5÷19 от Iном. Данный тип является универсальным и применяется при обычных нагрузках.

D—для защиты электродвигателей. Данный тип используется в устройствах с повышенными пусковыми токами при включении. Ток мгновенного расцепителя установлен в пределах от 10 до 20 Iном.

Модульный означает что это один автомат с одним рычажком, это и есть один модуль, который имеет толщину самого автомата около 18 мм (рис.1). Далее на рисунке видно винтовые зажимы (1). На них можно подключать провод или же кабель на суммарное значение до 25 мм². Рычажный выключатель (2) позволяет включать и выключать автоматический выключатель, а механический индикатор (3) сигнализирует о положении выключателя. Основные параметры, на которые следует обратить внимание при покупке автомата это его тип (категория) (4), подводимое напряжение (6) и ток срабатывания (в Амперах) (5) при перегрузке или же при коротком замыкании .
При выбивании автомата нужно сначала устранить причину поломки, а только потом включить автоматический выключатель. Если при повторном включении автомат сразу выбивает, то есть факт наличия короткого замыкания на выходе и нужно определять причину. А если он начинает выбивать через 10÷600 сек., то параметры автомата не соответствуют подводимой нагрузке. В этом случае нужно уменьшить нагрузку и попробовать снова включить. Если снова выбивает, то автомат можно считать непригодным, вероятнее всего внутри подгорели контакты, и из-за этого возникает повышенный ток, что и приводит к ложному срабатыванию. Определиться с неисправностью поможет грамотный электрик.

Однофазные автоматы имеют следующий токовариат: 6; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63 Ампер. Они бывают однополюсные и двухполюсные (1р+N). Последний имеет две пары винтовых зажимов: одна—вход фаза и ноль, а вторая—выход тех же. Двухполюсный занимает два модуля. Трёхфазные автоматы (на 380 В) бывают трёхполюсные (3р) и четырёхполюсные (3р+N). Последние применяются в устройствах с трёхфазной электрической системой (чаще всего асинхронные электродвигатели), а также в местах с повышенными нагрузками, где её необходимо равномерно распределить. Трёхфазные автоматы чаще применяются на производстве, иногда в частных домах и в некоторых современных квартирах с электрическими плитами. В квартирах применяются однофазные автоматические выключатели (рис.1). О том, как устроен однофазный автоматический выключатель изнутри, можно посмотреть, нажав сюда .

Типы автоматических выключателей могут быть разными. Выбрать автомат нужно исходя из сечения провода и предстоящей нагрузки.

Виды автоматических выключателей — ElectrikTop.ru

При возникновении аварийной ситуации в электрической сети – короткого замыкания, пожара или поражения человека током, она должна быть немедленно обесточена. Ранее эту функцию выполняли плавкие предохранители. Их основным недостатком является то, что они отключают только одну, и чаще всего только фазную, линию.

А по сегодняшним правилам эксплуатации электроустановок необходим полный разрыв. Кроме того, действуют они недостаточно быстро и после срабатывания подлежат замене. Этих недостатков лишены автоматические предохранители и выключатели.

Типы и виды автоматических выключателей

Семейство электротехнических устройств, которые в повседневном употреблении нередко называют «электрический автомат», очень разнообразно. Если будет позволено такое сравнение, оно состоит из нескольких кланов, различающихся по типу воздействия, на которое они реагируют, а также по конструктивному исполнению.

В зависимости от этого они используются для защиты всей электрической сети в целом, отдельных цепей и устройств, или человека. Есть и внутриклановое деление. Например, по скорости срабатывания.

Типы автоматических выключателей по виду воздействия:

• Срабатывание от сверхтоков (короткое замыкание) и нагрева. Самый распространенный тип. Применяются для защиты всей схемы электроснабжения (вводные автоматы) или отдельных устройств.
• Реагирование на дифференциальный ток. Это так называемые УЗО – устройства защитного отключения, применяющиеся для предотвращения поражения человека электрическим током.
• Тепловые реле. Используются в электрических приводах для защиты электродвигателей от перегрузок.

Различия по конструктивному исполнению:

• Серия АП. Так называемые апэшки – большие черные коробки из электротехнического пластика с двумя кнопками: ВКЛ (белая) и ВЫКЛ (красная). Реагируют на тепло и сверхтоки. Обычно используются в трехфазных сетях для защиты отдельных устройств. Надежная массивная конструкция, считающаяся устаревшей.
• Серия ВА. Современное малогабаритное устройство с рычагом включения-выключения, расположенным горизонтально.
• Автоматические предохранители. Заменили так называемые пробки с резьбовым цоколем Эдисона Е14. Так же устаревшая, но еще широко применяющаяся в бытовых электрических сетях конструкция.

В зависимости от количества точек подключения, которые называют полюсами, выключатели бывают одно-, двух-, трех— и четырехполюсными.

Однополюсные коммутируют только одну линию, обычно фазную. Их используют в малонагруженных электрических цепях. Например, осветительных. Их второе название «модульные автоматические выключатели», поскольку их обычно собирают в пакет (на одну DIN-рейку несколько) и размещают в распределительном щите, по соседству с общей нулевой шиной. К ним же можно отнести и автоматические предохранители, входом которых является центральный контакт, а выходом – кольцо с резьбой.

Двухполюсные используются в однофазных сетях для защиты всей электрической схемы, тогда их называют вводными, или одного устройства.

Трех— и четырехполюсные устройства применяются для работы в трехфазных сетях, в которых может быть три (в случае глухозаземленной нейтрали) или четыре проводника.

Устройство автоматических выключателей

Принцип устройства коммутаторов, реагирующих на сверхтоки и перегрев, одинаково как для устройств типа АП, ВА или автоматических предохранителей. Выключатели типа ВА имеют клеммы с винтовым зажимом. К входной подключен подвижный контакт, который системой рычагов и пружин связан с рычагом управления.

Во включенном состоянии у него есть электрический контакт с электромагнитным расцепителем – соленоидом с подвижным сердечником-штоком. Проводник на его выходе соединен с еще одним элементом управления – биметаллической пластиной, упирающейся в шток. Дополнительным элементом устройства является дугогасительная камера – пакет пластин из электротехнического фибролита.

Расцепитель рассчитан на срабатывание при прохождении через его катушку тока определенного номинала. При достижении этого значения соленоид выталкивает шток и размыкает контакт. Обратите внимание, что биметаллическая пластина подключена к выходной клемме. Поэтому есть существенная разница в том, как поставить автоматический выключатель. Перевернутый вверх ногами, он перестает реагировать на короткое замыкание из-за дополнительного сопротивления пластины.

Автоматы дифференциального тока

Они называются УЗО – устройства защитного отключения. Внешне очень похожи на автоматы ВА, отличаясь только кнопкой «Тест». Принципиальные различия в устройстве электромагнитного расцепителя. Он построен на основе дифференциального трансформатора.

Его первичная обмотка составлена из двух катушек, к которым подключены фазный и нулевой провод. Вторичная обмотка соединена соленоидом. В обычном состоянии токи в фазном и нейтральном проводниках равны по величине, но противоположны по фазе. Они компенсируют друг друга, и в первичной обмотке не наводится электромагнитного поля.

При частичном пробое изоляции и соединении фазной линии с заземляющим контуром, баланс нарушается, в первичной обмотке возникает магнитный поток, порождающий электрический ток во вторичной. Соленоид срабатывает и размыкает контакт.

Так происходит если, например, человек берет рукой электроприбор, корпус которого замкнуло на фазу. Эти приборы не защищают ни от короткого замыкания, ни от перегрева, поэтому их ставят последовательно с автоматами ВА. И обязательно после них. Про правильное подключение читайте тут.

Дифференциальные выключатели

Их еще называют автоматическими выключателями дифференциального тока – аббревиатура АВДТ. В них совмещен автомат ВА и УЗО. Их применение упрощает электрическую схему и ее монтаж – вместо двух приборов можно поставить один.

Отличить АВДТ от УЗО можно по схематическому изображению на лицевой панели, что не всегда возможно из-за недостаточной технической грамотности, или по литере перед цифрой номинала и его величине. Подробнее об этом здесь.

На устройстве защитного отключения может быть написано, например, I_n 16A и I_∆n 10 mA. Первое значение – номинальный ток цепи, в котором может работать устройство. Обратите внимание, что перед ним нет буквенной литеры. Второе – ток срабатывания, он никогда не превышает единицы ампер. АВДТ маркируется иначе: C16 10 mA. Литера С – это времятоковая характеристика.

Времятоковые характеристики автоматических выключателей

В зависимости от конструкции соленоида электромагнитного расцепителя автоматический выключатель может срабатывать с разной скоростью. Это и называется времятоковой характеристикой. Основными из них являются:

• А – максимально быстрое срабатывание. Необходимо для защиты чувствительных к качеству электричества полупроводниковых схем. Прибор может работать только в паре со стабилизатором компенсационного типа. Дома лучше не использовать, поскольку стандарты качества для бытовых сетей невысокие, он будет постоянно срабатывать.
• В – чувствительность повышенная, но время срабатывания снижено. Можно применять для защиты схем электропитания локальных вычислительных сетей.
• С – самый распространенный тип прибора, использующийся в быту. Удовлетворительная чувствительность и средняя скорость срабатывания.
• В – промышленный вариант с пониженной чувствительностью. Используется в сетях с большими амплитудами перепадов напряжения. Например, подключенных к тяговым подстанциям электротранспорта.

Автоматические выключатели – важный элемент электрической цепи. Эксплуатация электроустановок без них может привести техногенной катастрофе локального характера и несет угрозу жизни для обслуживающего персонала.

Каталог продукции: Автоматы силовые

Автоматические выключатели предназначены для проведения электрического тока в нормальном режиме и отключения при токах перегрузки и короткого замыкания, то есть по какой либо причине, величина электрического тока становится выше расчетной для электропроводки, кабельной продукции  или электрооборудования, авт выкл расцепляет электрическую цепь.  После устранения неполадок, автомат вводится в работу, и цепь замыкается.

Основные характеристики автоматических  выключателей.

• Номинальный ток выключателей – величина  тока, на которую рассчитан корпус и главные контакты автоматов для проведения электрического тока в продолжительном режиме.  Данная характеристика указывается в каталогах производителей, и влияет на предельную коммутационную способность автоматов. Зачастую путают величину номинального тока и величину уставки теплового расцепителя. 
• Уставка срабатывания при токах перегрузки– величина тока, при превышении которой происходит срабатывания автомата при перегрузке.  В зависимости от  серии и типа расцепителя скорость срабатывания при превышении уставки варьируется
• Уставка автоматического выключателя по короткому замыканию –величина тока, при котором происходит срабатывании расцепителя  при мгновенном увеличении пропускаемого тока.
• Время токовая характеристика автоматического выключателя – зависимость скорости выключения автоматов  превышении тока выше выставленных значений. Знание время токовой характеристики необходимо для построения селективной цепи, обеспечивающей отключении нижестоящего в цепи оборудования. При реализованной селективной защите, в случае короткого замыкания в одной из комнат квартиры, срабатывает автомат обеспечивающий защиту только данной цепи, без обесточивания всей квартиры.
• Номинальное напряжение – напряжении, е на которое рассчитан корпус выключателя. Большинство отечественных автоматов рассчитано на  660В переменного тока, и 220 440В постоянного тока.
• Предельная коммутационная способность автомата – предельная  величина тока, при которой автомат совершит три срабатывания до полного разрушения. Среди конструкторов российских предприятий по трактовке данной характеристики нет единого мнения, поэтому аналогичные аппараты,  например ВА 5735 и ВА 0436 имеют разную величину ПКС
• Наибольшая коммутационная способность – предельная величина тока которую выключатель сможет отключить.

Классификация выключателей автоматических

• По способ установки автоматов
  • Стационарный – корпус автомата жестко фиксируется в щите с помощью винтов, шины крепятся непосредственно к автоматическому выключателю.
  • Выдвижной способ установки –корпус автомата крепится на раме, при проведении ремонта автомат выкатывается на шасси, шины крепятся непосредственно к выдвижной раме (корзине).
• По типу расцепителей.
  • Тепловой расцепитель – обеспечивает расцепление  при т токах перегрузки, принцип работы основан на неодинаково расширении  при увеличении температуры металлов в биметаллической пластине.  Точность срабатывания критична к температуре окружающей среды.
  • Электромагнитный расцепитель – обеспечивает отключении при токах короткого замыкания, имеет фиксированную уставку, по умолчанию  10-12* In. 
  • Полупроводниковый расцепитель – электронный компонент выключателя, обрабатывающий поток электрического тока проходящий через автомат, и обеспечивающий отключение выше заданных значений. Позволяет выставлять менять уставки отключения при перегрузке и токах короткого замыкания и времени задержки срабатывания для создания селективной цепи. Некритичен к внешней температуре окружающей среды. 
• По типу привода
  • Ручной привод –  включение автомата производится вручную
  • Электромагнитный привод – включение и отключение привода возможно дистанционно, с помощи подачи напряжения на управляющие контакты.
• По способу присоединения и типу проводников: переднее и задние присоединение —  расположение присоединяемых проводников
• По типу комплектов зажимов – присоединение с помощью шины (медной алюминиевой) кабель без кабельного наконечника, кабель с кабельным наконечником.
• Области применения.
• В электрических щитах и распред устройствах. например в  РУНН КТП 10 (6) 0,4 

Что такое электрическая машина?

Электрическая машина — это устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую или наоборот. Электрические машины также включают трансформаторы, которые фактически не преобразуют механическую и электрическую форму, а преобразуют переменный ток с одного уровня напряжения на другой.

Электрогенератор:

Электрогенератор — это электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую.Генератор работает по принципу электромагнитной индукции. Он утверждает, что всякий раз, когда проводник движется в магнитном поле, внутри проводника индуцируется ЭДС. Это явление называется действием генератора.

Генератор в основном состоит из статора и ротора. Механическая энергия передается на ротор генератора с помощью первичного двигателя (то есть турбины). Турбины бывают разных типов, такие как паровая турбина, водяная турбина, ветряная турбина и т. Д. Механическая энергия также может быть обеспечена двигателями внутреннего сгорания или аналогичными другими источниками.

Чтобы узнать больше о том, как работают генераторы, прочтите следующие статьи.

• Генератор переменного тока (преобразует механическую энергию в электричество переменного тока)
• Генератор постоянного тока (преобразует механическую энергию в электричество постоянного тока)

Электродвигатель:

Двигатель — это электрическая машина, которая преобразует электрическую энергию в механическую. Когда проводник с током помещается в магнитное поле, на проводник действует механическая сила, и это принцип действия двигателя.

Как и генераторы, двигатели состоят из двух основных частей: статора и ротора. Во многих типах двигателей необходимо обеспечить электропитание как обмотки статора, так и обмотки ротора. Но в некоторых типах, таких как двигатели с фиксированным магнитом и асинхронные двигатели, может потребоваться питание только для одной обмотки. Электромагнитная сила между двумя обмотками заставляет ротор вращаться.

Чтобы узнать больше об электродвигателях, прочтите следующие статьи.

Трансформаторы:

Трансформаторы фактически не преобразуют механическую энергию в электрическую, но они передают электрическую энергию из одной цепи в другую.Они могут увеличивать или уменьшать (повышать или понижать) напряжение при передаче мощности без изменения частоты, но с соответствующим уменьшением или увеличением тока. Входная мощность и выходная мощность электрического трансформатора в идеале должны быть одинаковыми.

Повышающие трансформаторы повышают уровень напряжения от первичной к вторичной, но с соответствующим уменьшением тока. В то время как понижающий трансформатор снижает уровень напряжения с соответствующим увеличением тока, чтобы поддерживать постоянную мощность.

Вы можете найти статьи, связанные с электрическими машинами, по следующей ссылке —

Index of Electrical Machines.

Электрические машины — виды и принцип работы

Электричество в природе не существует в какой-либо полезной форме. Он должен вырабатываться из любых других источников энергии, таких как солнечная, ветровая, гидро-, тепловая, атомная и т. Д. Фотоэлектрические элементы помогают нам улавливать энергию солнечного света, а генераторы используются для преобразования механической энергии, доступной в других формах, в электричество.Механическая энергия может быть получена от ветра, проточной воды и пара с помощью турбин. Двигатели используются для обратного преобразования электричества в механическую энергию. Итак, в совокупности электрических машин — это устройства, преобразующие механическую энергию в электрическую и наоборот.

Давайте начнем с трансформаторов, чтобы вы могли понять основную концепцию электромагнитной индукции, которая возникает в каждой электрической машине.

Классификация электрических машин

В основном электрические машины подразделяются на

• Статические электрические машины — трансформаторы
• Вращающиеся электрические машины — двигатели (преобразование электрической энергии в механическую) и генераторы (преобразование механической энергии в электрическую)

Трансформаторы

Любое статическое устройство, которое может передавать переменный ток из одной цепи в другую с помощью электромагнитной индукции, можно рассматривать как трансформатор.Трансформаторы используются для преобразования переменного тока с одного уровня напряжения на другой.

Базовый трансформатор состоит из двух катушек, соединенных магнитным сердечником. В случае трехфазных трансформаторов будет присутствовать два набора катушек на фазу. Один набор катушек известен как первичная обмотка, а другой — как вторичная обмотка. Эти две обмотки изолированы друг от друга и магнитно связаны через железный сердечник.

К первичной обмотке подключено переменное напряжение.При подключении создается переменный магнитный поток с амплитудой, пропорциональной величине приложенного напряжения, частоте и количеству витков. Этот поток связывается с вторичной обмоткой и индуцирует напряжение, пропорциональное количеству витков вторичной обмотки.

Отношение числа витков первичной обмотки и витков вторичной обмотки известно как отношение витков трансформатора . Возможен любой коэффициент трансформации напряжения, который достигается за счет правильного соотношения количества витков первичной и вторичной обмоток.

Коэффициент трансформации напряжения определяется по формуле:

Если вторичное напряжение больше первичного, трансформатор называется повышающим трансформатором. Если первичное напряжение больше вторичного, трансформатор называется понижающим трансформатором.

Для обеспечения эффективного связывания магнитного потока сердечник (конструкция, поддерживающая обмотки) изготовлен из высокопроницаемого железа или стального сплава. Трансформаторы доступны в различных размерах, формах и конструкциях, но основной принцип остается неизменным.

Электроэнергия вырабатывается на станции среднего напряжения (6,6 кВ, 11 кВ, 33 кВ). Чтобы минимизировать потери передачи , генерируемое напряжение повышается до более высоких напряжений. Здесь используются повышающие трансформаторы. Понижающие трансформаторы используются для понижения передаваемого напряжения вблизи центров нагрузки. Это делает трансформатор самой важной электрической машиной.

Машины электрические вращающиеся

Вращающиеся электрические машины, используемые для преобразования механической энергии в электрическую или наоборот.Есть три основных типа вращающихся электрических машин .

1. Электрические машины постоянного тока — двигатели постоянного тока и генераторы постоянного тока
2. Синхронные машины — генераторы переменного тока и синхронные двигатели
3. Асинхронные двигатели или асинхронные машины

Все вращающиеся электрические машины имеют две общие основные части. Первая — это вращающаяся часть, известная как ротор, а вторая — неподвижная часть, называемая статором.Эти детали изготовлены из высокопроницаемого магнитного материала, такого как кремнистая сталь. Давайте углубимся в детали каждого из них.

Машины постоянного тока Машины

постоянного тока доступны в различных размерах и формах от небольших шаговых двигателей в принтерах до огромных тяговых двигателей. Машина постоянного тока состоит из обмотки возбуждения на статоре и якоря на роторе.

Вид в разрезе электрических машин постоянного тока

Как вы знаете, электромагнитное преобразование требует относительного движения между обмотками возбуждения и якоря.Для достижения относительного движения между статором и ротором якорь вращается снаружи с помощью первичного двигателя (турбин или двигателей). Когда якорь вращается мимо полюсов возбужденного поля, в якоре индуцируется ЭДС.

Наведенная ЭДС носит переменный характер. Чтобы преобразовать его в постоянный ток, два конца якоря подключаются к коммутатору. Коммутаторы представляют собой металлические стержни, прикрепленные к валу машин и подключенные к обмотке якоря, которые изменяют направление тока на каждые пол-оборота.Коммутатор разделен на несколько сегментов, и каждый сегмент изолирован друг от друга. Угольные щетки используются для сбора тока от коммутатора.

В машинах постоянного тока якорь всегда остается на роторе, чтобы преобразовать индуцированное переменное напряжение в постоянное. Якорь состоит из нескольких пазов и установлен на валу, который опирается на подшипник.

Двигатели постоянного тока

и генераторы постоянного тока имеют одинаковую конструкцию. Обычно двигатель можно использовать в качестве генератора и наоборот.По соединению обмоток статора и ротора машину постоянного тока можно классифицировать следующим образом:

• Машины постоянного тока с независимым возбуждением
• Машины постоянного тока с самовозбуждением

Машины постоянного тока с независимым возбуждением

В этом типе обмотки якоря и возбуждения возбуждаются отдельно. Обмотку возбуждения также можно заменить постоянным магнитом.

Двигатели с самовозбуждением

Якорь и обмотки возбуждения самовозбуждающегося двигателя возбуждаются от одного источника питания.Возможны следующие подключения.

• Шунтирующее соединение — Якорь и поле подключены параллельно.
• Последовательное соединение — Якорь и поле соединены последовательно.
• Составное соединение

Соединение с машиной постоянного тока

Двигатели постоянного тока

Конструктивные особенности двигателей постоянного тока такие же, как и у генераторов. Они работают над свойством притяжения между разноименными магнитными полюсами и отталкивания между одинаковыми магнитными полюсами.Регулируя напряжение возбуждения и напряжение якоря, можно управлять скоростью двигателя постоянного тока. Кроме того, различные типы методов возбуждения делают двигатели постоянного тока более универсальными.

Скоростные характеристики двигателей постоянного тока

Синхронные машины

Генераторы переменного тока, присутствующие почти на всех турбинных электростанциях по всему миру, являются синхронными машинами. Генератор также может работать как двигатель, если на ротор подается постоянный ток, а на статор — переменное напряжение.Кратко рассмотрим принцип работы синхронных машин.

Изображение предоставлено: https://www.tonex.com/

Якорь синхронной машины находится на статоре, а поле — на роторе. На ротор (обмотку возбуждения) подается постоянный ток, который превращает его в электромагнит. В машинах PMDC (постоянный магнит постоянного тока) обмотка возбуждения ротора заменена постоянным магнитом.

Ротор может быть цилиндрического или явнополюсного типа. Цилиндрический; роторы механически устойчивы на высоких скоростях и используются в больших турбогенераторах, тогда как машины с явным полюсом используются в низкоскоростных гидроэлектрических генераторах.

Принцип работы синхронных машин

Генераторы

Когда на ротор подается постоянное напряжение, он становится электромагнитом. Если ротор приводится в движение первичным двигателем, происходит относительное движение между магнитным потоком ротора и проводником статора. Следовательно, согласно закону Фарадея в обмотке статора индуцируется ЭДС. Индуцированная ЭДС носит переменный характер, и частота чередования будет пропорциональна скорости вращения ротора.

Источник: www.wikimedia.org

В трехфазном генераторе переменного тока три набора катушек намотаны на полюсах статора с относительным электрическим расстоянием 120 градусов. Следовательно, ЭДС, наведенная в каждом наборе катушек, должна иметь фазовый сдвиг 120 градусов.

Двигатели синхронные

Как упоминалось ранее, постоянное напряжение подается на обмотку возбуждения синхронного двигателя, а переменный ток подается на статор для создания крутящего момента. Крутящий момент создается из-за тенденции ротора выравниваться по магнитному полю, создаваемому статором.

Когда на статор подается трехфазное переменное напряжение, создается вращающееся магнитное поле. Поскольку ротор уже имеет постоянное магнитное поле, он пытается выровняться с вращающимся магнитным полем поля статора, создавая крутящий момент.

Ротор не может мгновенно набрать скорость из-за инерции. Кроме того, скорость вращения поля статора очень высокая (50 Гц или 60 Гц). Следовательно, ротору становится трудно первоначально набрать крутящий момент. Это делает синхронный двигатель несамостоятельным.Двигатель должен приводиться в движение другим вспомогательным средством, близким к его синхронной скорости. При скорости, близкой к синхронной, поля ротора и статора блокируются друг с другом, и ротор начинает вращаться с синхронной скоростью, после чего вспомогательные средства, используемые для запуска двигателя, могут быть разъединены.

Другой особенностью синхронного двигателя является то, что при перевозбуждении он действует как конденсатор и может использоваться для компенсации реактивной мощности. Двигатель, используемый для компенсации реактивной мощности, известен как синхронный конденсатор и используется в крупных энергетических установках для коррекции коэффициента мощности.

Асинхронные двигатели или асинхронные двигатели Асинхронные двигатели

широко используются во всех отраслях промышленности. Без сомнения, можно сказать, что это самая используемая электрическая машина в мире. Однофазный асинхронный двигатель можно найти в каждом доме в виде потолочных вентиляторов, насосов и т. Д. Самое большое преимущество асинхронных двигателей заключается в том, что они не требуют отдельного источника питания для ротора.

Принцип работы асинхронных двигателей

Асинхронные двигатели имеют трехфазную обмотку на статоре, аналогичную таковой в синхронных машинах.Когда на катушки статора подается трехфазное напряжение, образуется вращающееся магнитное поле. Это переменное магнитное поле контактирует с проводниками ротора и наводит в нем ЭДС.

Концы обмотки ротора закорочены, так что по ним протекает ток, пропорциональный наведенной ЭДС. Из-за протекания тока создается другое магнитное поле, вращающееся в том же направлении, что и у статора. Взаимодействие между этими двумя магнитными полями создает крутящий момент, который стремится вращать двигатель в направлении вращающегося магнитного поля статора.Асинхронные двигатели — это самозапускаемые двигатели.

Скорость ротора всегда меньше синхронной скорости приложенного напряжения статора. Следовательно, эти двигатели известны как асинхронные двигатели. Разница на единицу между синхронной скоростью и фактической скоростью ротора называется скольжением.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

В асинхронных двигателях возможны два типа конструкции ротора. Первый — это ротор с обмоткой, а другой — ротор с короткозамкнутым ротором. Ротор состоит из пазов для размещения проводов.Ротор с обмоткой состоит из трех фазных обмоток, аналогичных обмоткам статора в этих пазах. Один конец каждой фазы закорочен, образуя соединение типа «звезда» или «звезда», а другие концы подведены к контактному кольцу, прикрепленному к валу.

Угольные щетки используются для нарезания контактных колец на внешней клеммной коробке. К ротору можно добавить внешнее сопротивление для ограничения пускового тока.

Роторы с короткозамкнутым ротором состоят из сплошных стержней из проводящего материала, помещенных в пазы ротора.Эти проводники закорочены на обоих концах. Этот тип роторов не имеет внешних электрических соединений. Кроме того, двигатели с короткозамкнутым ротором имеют меньший пусковой момент, чем роторы с обмоткой.

Индукционные генераторы

Когда асинхронный двигатель, вращающийся с определенной скоростью, вынужден вращаться выше своей синхронной скорости под действием внешней механической энергии, он действует как генератор. Такие машины известны как асинхронные генераторы. Они находят свое применение в ветроэнергетике и малых гидроэлектростанциях.

Двигатели постоянного тока с постоянным магнитом

Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами состоят из радиально расположенных постоянных магнитов на статоре. Ротор состоит из обмотки постоянного тока, подключенной к коммутатору. Принцип работы двигателей с постоянным постоянным током такой же, как и у параллельных двигателей постоянного тока, за исключением того, что они не требуют отдельного питания возбуждения. Отсутствие возбуждения снижает потери мощности, повышает эффективность и уменьшает размер по сравнению с обычными двигателями постоянного тока того же размера.

Бесщеточный двигатель постоянного тока

Бесщеточный двигатель постоянного тока имеет набор постоянных магнитов на роторе и полупроводник, переключаемый на статоре.Полупроводниковые переключатели преобразуют входной источник постоянного тока в пульсирующий постоянный ток для создания максимального крутящего момента при заданной скорости.

В этих двигателях положение ротора и статора инвертировано. Поле присутствует в роторе, а якорь присутствует в начале. Датчики используются для позиционирования ротора, и в зависимости от его положения полупроводниковые переключатели включаются и выключаются для выполнения требований по скорости и крутящему моменту. Эти двигатели более дороги, чем обычные двигатели постоянного тока, требуют меньшего обслуживания и имеют более длительный срок службы, чем обычные двигатели постоянного тока.

Серводвигатель Серводвигатели

используются для точного управления положением. Это бесщеточные двигатели постоянного тока в сочетании с датчиками положения, такими как энкодеры и потенциометры. Серводвигатели используются для управления положением с обратной связью. Они находят свое применение в морской навигации, автоматических станках, самолетах, роботах, регуляторах скорости и т. Д.

Шаговые двигатели

Шаговые двигатели — это двигатели с импульсным приводом, используемые для управления положением.Эти двигатели могут перемещаться под определенным углом для каждой применяемой фазы управления. Для них не требуются датчики положения.

Электрические машины | Министерство энергетики

Программа

AMO «Электромашины нового поколения» (NGEM) — это научно-исследовательские разработки, в которых используются последние технологические достижения в области силовой электроники и электродвигателей для разработки нового поколения энергоэффективных, высокоскоростных, интегрированных приводных систем среднего напряжения (СН) с высокой удельной мощностью для широкий спектр критических энергетических приложений.

Усовершенствования систем промышленных электродвигателей могут быть реализованы за счет применения ключевых технологий, таких как устройства с широкой запрещенной зоной, усовершенствованные магнитные материалы, улучшенные изоляционные материалы, агрессивные методы охлаждения, конструкции высокоскоростных подшипников и улучшенные проводники или сверхпроводящие материалы. Программа NGEM будет способствовать поэтапному изменению, которое позволит более эффективно использовать электроэнергию, а также уменьшить размер и вес приводной системы, развивая долгосрочные возможности для разработки и проектирования материалов двигателя, которые уменьшат энергетический след отрасли и выбросы парниковых газов, одновременно поддерживая U.С. Глобальная конкурентоспособность экологически чистых энергетических продуктов.

Эти научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки включают в себя две отдельные возможности финансирования и будут использовать результаты работы Института Power America в области полупроводников ГВБ. Возможности финансирования и избранные проекты перечислены ниже.

NGEM: МОТОРЫ КЛАССА MEGAWATT

В сентябре 2015 года было отобрано пять проектов с целью объединить широкозонную технологию (WBG) с достижениями для крупномасштабных двигателей.В рамках проектов будут разработаны интегрированные приводные системы среднего напряжения, которые будут использовать преимущества устройств с широкой запрещенной зоной с энергоэффективными, высокоскоростными, прямым приводом, электродвигателями мегаваттного класса для повышения эффективности и удельной мощности в химической и нефтеперерабатывающей промышленности, инфраструктуре природного газа и общепромышленные компрессоры, такие как системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, насосы для охлаждения и сточных вод. Эти области применения представляют собой значительное количество моторных установок, большое количество потребляемой электроэнергии и значительные возможности для U.С. Технологии и конкурентоспособность производства. Целью проектов является уменьшение размеров мегаваттных двигателей и приводных систем до 50 процентов и сокращение потерь энергии на целых 30 процентов.

Типы электрических машин — Все о технике

Что такое Различные типы электрических машин

Электрическая машина:

Устройство, способное к взаимному преобразованию между электрической и механической энергией, называется электрической машиной.

Проще говоря, электрическая машина преобразует электрическую энергию в механическую и наоборот. Трансформатор также является электрической машиной, за исключением того, что он преобразует уровни напряжения и тока.

Типы электрических машин:

Электрические машины подразделяются на два основных типа:

• Стационарные электрические машины
• Динамические электрические машины

Стационарные электрические машины:

Стационарная электрическая машина — это такая машина, у которой нет движущихся частей, и они остаются неподвижными на протяжении всей своей работы.

Трансформатор :

Трансформатор — это стационарная электрическая машина, не имеющая движущихся частей. Это машина, потому что между обмотками трансформатора происходит преобразование электрической и магнитной энергии.

Он преобразует электрическую энергию в магнитную энергию и снова в электрическую энергию с увеличением или уменьшением уровня переменного напряжения / тока и поддержанием постоянной электрической частоты.

Имеет две обмотки i.е. Первичная и вторичная обмотка. Обе обмотки намотаны вокруг неподвижного стального сердечника.

Изменяющийся переменный ток подается на первичную обмотку, что создает переменный магнитный поток в сердечнике трансформатора. Этот изменяющийся магнитный поток индуцирует ЭДС во вторичной обмотке трансформатора, в результате чего на выходе возникает переменный ток.

Динамические электрические машины:

Машины такого типа состоят из подвижных и неподвижных частей.

Есть два типа динамических электрических машин, т. Е.

• Электродвигатель
• Электрогенератор

Электродвигатель:

Двигатель — это тип динамической машины, преобразующей электрическую энергию в механическую.

Электродвигатели имеют подвижную часть, называемую ротором, и неподвижную часть, называемую статором.

Электродвигатели создают механическую силу из-за взаимодействия магнитного поля и тока в проводнике.

Существует два основных типа электродвигателей: электродвигатели постоянного тока и электродвигатели переменного тока.

Двигатели постоянного тока:

Везде, где проводник с током помещается внутри магнитного поля, он испытывает механическую силу. Двигатель постоянного тока работает по этому принципу. Ротор состоит из нескольких витков проводников, которые питаются от источника постоянного тока . Ротор помещен в магнитное поле. На проводник действует сила, благодаря которой ротор вращается.

Двигатели переменного тока:

В двигателях переменного тока статор состоит из обмотки, подключенной к источнику переменного напряжения. Он создает вращающееся магнитное поле.

Ротор состоит из проводника, который может легко проводить электричество. Ротор размещен внутри статора.

В отличие от двигателя постоянного тока, электрическое питание подключается к статору двигателей переменного тока.

Из-за вращающегося магнитного поля, создаваемого обмоткой статора, в роторе индуцируется ЭДС.Это, в свою очередь, создает собственное магнитное поле, противодействующее магнитному полю статора в соответствии с законом Ленца. Это магнитное поле пытается нейтрализовать вращающееся магнитное поле статора, вращая ротор с точно такой же скоростью вращения.

Электрогенераторы:

Генераторы — это такие типы электрических машин, которые преобразуют механическую энергию в электрическую.

Его работа прямо противоположна электродвигателю. Согласно закону Фарадея, проводник, помещенный в переменное магнитное поле, будет испытывать наведенную ЭДС.Другими словами, перемещение проводника в постоянном магнитном поле вызовет в проводнике ЭДС.

Ротор вращается в магнитном поле любым способом, известным как первичный двигатель. Результирующий индуцированный ток (электрическая энергия) течет через проводник.

Вы также можете прочитать:

Введение в электрические машины и приводы

Инструкторы

Майкл Харке

Майкл получил степени бакалавра, магистра и доктора наук.Имеет степень доктора наук в области машиностроения Университета Висконсин — Мэдисон в 1997, 1999 и 2006 годах соответственно. Его исследования были сосредоточены на теории управления, электрических машинах и силовой электронике. Во время учебы он работал с многочисленными компаниями, включая Whirlpool, Ford Motor Company, Schneider Electric, International Rectifier и Hamilton Sundstrand.

В 2006 году Майкл присоединился к Hamilton Sundstrand в отделе прикладных исследований, где работал над управлением двигателями и силовой электроникой для аэрокосмических приложений, включая приводы двигателей и исполнительные механизмы.С 2010 по 2013 год он работал в Danfoss Power Electronics, где сосредоточился на управлении промышленными двигателями. С тех пор он вернулся в Hamilton Sundstrand, теперь известную как UTC Aerospace Systems. Он также является адъюнкт-профессором Римского университета Ла Сапиенца, преподает курс по динамическому анализу и управлению машинами переменного тока.

Майкл является членом Института инженеров по электротехнике и электронике, где он в прошлом был председателем Комитета по промышленным приводам и представителем общества в AdCom Совета по датчикам для Общества промышленных приложений.Он был сопредседателем технической программы Конгресса и выставки IEEE Energy Conversion в 2013 году. Он опубликовал 25 статей на конференциях и в журналах и имеет 8 патентов.

Томас Янс

Томас М. Янс — профессор кафедры электротехники и вычислительной техники Университета Висконсин-Мэдисон. Ранее в отделе исследований и разработок GE и Массачусетском технологическом институте Янс занимается исследованиями в области электрических машин, анализа и управления приводных систем, а также силовых электронных модулей.

Фил Коллмейер

Филип Коллмейер получил степени бакалавра, магистра и доктора в области электротехники в Университете Висконсин-Мэдисон в 2006, 2011 и 2015 годах соответственно с акцентом на электрические машины, силовую электронику и средства управления.

Будучи аспирантом, Фил построил прототип легкого электрического грузовика и возглавил разработку новой испытательной установки для хранения энергии. Он также выполнил ряд проектов по гибридному хранению энергии, старению аккумуляторов и моделированию аккумуляторов и ультраконденсаторов и получил две награды за преподавание в области электрических машин и приводов.В настоящее время Фил является старшим главным инженером-исследователем в Университете Макмастера, Гамильтон, Онтарио, Канада. Он является ведущим инженером команды из 40 аспирантов и докторантов, работающих над проектом «Автомобиль будущего», который финансируется Stellantis и Канадским советом по естественным наукам и инженерным исследованиям.

Майкл Райан

Майкл Райан получил степень бакалавра наук. Кандидат электротехники в Университете Коннектикута, Сторрс, 1988 г., М.Степень бакалавра в области электротехники в Политехническом институте Ренсселера, Трой, штат Нью-Йорк, 1992, и докторская степень. Кандидат электротехники в Университете Висконсин-Мэдисон, 1997. В UW-Madison Райан работал в лабораториях WEMPEC над проектами, включая преобразователи постоянного тока в постоянный, системы генерации с регулируемой скоростью и управление инверторами ИБП.

Райан — президент Ryan Consulting, занимающийся применением силовой электроники и средств управления, в частности, для систем альтернативной энергетики. Ранее он занимал должности в Capstone Turbine, подразделениях корпоративных исследований и разработок General Electric, а также в подразделениях оборонных систем, Automated Dynamics, Otis Elevator и Hamilton Standard.

Бюлент Сарлыоглу

Бюлент Сарлиоглу — доцент Жан ван Блейдел в Университете Висконсин-Мэдисон и заместитель директора Консорциума электрических машин и силовой электроники штата Висконсин (WEMPEC). Доктор Сарлиоглу проработал более десяти лет в аэрокосмическом подразделении Honeywell International Inc., в последнее время в качестве штатного системного инженера, получив награду Honeywell за технические достижения в 2003 году и награду выдающегося инженера в 2011 году.Д-р Сарлиоглу участвовал в нескольких программах, в которых высокоскоростные электрические машины и приводы используются в основном для аэрокосмических и наземных транспортных средств. Доктор Сарлиоглу является изобретателем или соавтором 20 патентов США и многих других международных патентов. Вместе со своими учениками он опубликовал более 200 статей для журналов и конференций. Его область исследований — двигатели и приводы, включая высокоскоростные электрические машины, новые электрические машины, а также применение устройств с широкой запрещенной зоной в силовой электронике для повышения эффективности и удельной мощности.Он получил награду NSF CAREER Award в 2016 году и 4 ^th Grand Nagamori Award от Фонда Нагамори, Япония, в 2019 году. Д-р Сарлиоглу стал почетным лектором IEEE IAS в 2018 году. Он был сопредседателем технической программы ECCE 2019 и генеральный председатель ITEC 2018. Он является сопредседателем специальной сессии ECCE 2020.

Электрических машин — 1-е издание — Чарльз А. Гросс

Содержание

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОНЦЕПЦИИ
Основные магнитные концепции
Магнитно-линейные системы: магнитные цепи
Взаимодействие напряжения, тока и магнитного поля
Магнитные свойства материалов
Нелинейный анализ магнитных цепей
Машина с постоянными магнитами
Сверхпроводящие фундаментальные магниты
Вращающийся фундамент6 EM Machine
Multiwinding EM Systems
Leakage Flux
Понятие рейтингов в электромагнитных системах
Резюме
Проблемы
ТРАНСФОРМАТОРЫ
Идеальный трансформатор с n-обмоткой
Характеристики трансформатора и единичное масштабирование
Неидеальный трехобмоточный трансформатор
Неидеальный двухобмоточный трансформатор Обмоточный трансформатор
КПД трансформатора и регулирование напряжения
Практические соображения
Автотрансформатор
Работа трансформаторов в трехфазной среде
Модели последовательной цепи для анализа трехфазного трансформатора
Гармоники в трансформаторах
Сводка 900 06 Проблемы
ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ СООБРАЖЕНИЯ
Некоторые общие перспективы
КПД
Характеристики крутящего момента нагрузки
Массовый полярный момент инерции
Зубчатая передача
Рабочие режимы
Трансляционные системы
Комплексный пример: лифт
Prime Movers
H000 Сводная информация
THE МАШИНА: СБАЛАНСИРОВАННАЯ РАБОТА
Конструкция машины
Схема обмотки статора
Вращающееся магнитное поле
Взаимодействие статора с ротором
Анализ производительности с использованием эквивалентной цепи
Константы эквивалентной цепи из испытаний
Рабочие режимы: двигатель, генератор и торможение
Динамические характеристики
Клетка Машины
Температурные аспекты
Резюме
Проблемы
УПРАВЛЕНИЕ ДВИГАТЕЛЯМИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Управление характеристикой крутящего момента нагрузки и скоростью
Управление характеристикой крутящего момента двигателя
Управление напряжением и частотой
Коммутационные компоненты силовых полупроводников 06 Однофазный инвертор
Трехфазный инвертор
Преобразование переменного тока в постоянный: выпрямители
Трехфазные выпрямители
Управляемые выпрямители
Приводы двигателей переменного тока
Приводы двигателей переменного тока: динамические характеристики
Четырехквадрантные характеристики
Циклоконвертер
Сводка
Проблемы
ПОЛИФАЗНАЯ ИНДУКЦИОННАЯ МАШИНА: НЕБАЛАНСИРОВАННАЯ РАБОТА
Несбалансированная работа
Однофазная
Работа при несинусоидальном напряжении
Двухфазный асинхронный двигатель
Однофазный асинхронный двигатель
Однофазный асинхронный двигатель, работающий на одной обмотке, эквивалентной цепи

Dynamic Performance
Summary
Problems
ПОЛИФАЗНАЯ СИНХРОННАЯ МАШИНА: СБАЛАНСИРОВАННАЯ РАБОТА
Машиностроение
Развитие модели машины от индукционной машины
Взаимодействие цепей ротора и статора: характеристика намагничивания
Синхронная работа генератора с несогласованными полюсами 006 Синхронная машина с непостоянным полюсом: работа двигателя
Синхронная машина с явным полюсом
Константы синхронной машины из испытаний
Синхронный генератор, работающий в коммунальной среде
Синхронные машины с постоянным магнитом
Полифазная машина с синхронным сопротивлением
Бесщеточный двигатель постоянного тока
Резюме
Проблемы
ПОЛИФАЗНАЯ СИНХРОННАЯ МАШИНА: ОБЩАЯ МОДЕЛЬ СОПРЯЖЕННОЙ ЦЕПИ
Общая модель связанной схемы синхронной машины
Преобразование 0dq Мощность и крутящий момент
в модели 0dqFDQ
Модель 0dqFDQ с постоянной скоростью генератора с условным обозначением генератора
Производительность
Масштабирование на единицу применительно к синхронным машинам
Тройниковые эквивалентные схемы
Константы 0dqFDQU, полученные из данных производителя
0dqFDQU Модель Производительность
Сводка
Проблемы
МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА
Машиностроение
Генерация постоянного напряжения 90 006 Модель машины постоянного тока: работа генератора
Модель машины постоянного тока: работа двигателя
Управление скоростью двигателей постоянного тока
Постоянные машины постоянного тока из тестов
Приводы двигателей постоянного тока: полуволновые преобразователи
Приводы двигателей постоянного тока: полнополупериодные преобразователи
Четырехквадрантные Производительность
Двигатель постоянного тока Динамические характеристики
Приложение для лифта
Более общая модель машины постоянного тока
Резюме
Проблемы
ПЕРЕВОДНЫЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Конструкция линейной индукционной машины
Моделирование линейной индукционной машины: эквивалентная схема
Приложение для высокоскоростных рельсов
Линейная синхронная машина Конструкция
Линейная синхронная машина с нечетким полюсом Модель
Линейная электромеханическая машина Применения в лифтах
Резюме
Проблемы
СПЕЦИАЛЬНЫЕ МАШИНЫ И ДАТЧИКИ
Универсальный двигатель
Электродвигатель с экранированными полюсами
Гистерезисный двигатель
Шаговый двигатель
Энкодер
chanical Systems
Сводка
Проблемы
ЭПИЛОГ
ССЫЛКИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИНАХ И ТРАНСФОРМАТОРАХ
ПРИЛОЖЕНИЕ А: УСТРОЙСТВА И КОЭФФИЦИЕНТЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ B: ОБЗОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ Концепции трех схем
DC6 Концепции AC6
Концепция AC6 Симметричные компоненты
ПРИЛОЖЕНИЕ C: ГАРМОНИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ
Основные понятия
Расчет коэффициентов
Действующие значения
Симметрии
Спектральные графики
Отклик линейных цепей на несинусоидальное возбуждение
ИНДЕКС

Специальный выпуск: Проектирование и анализ электрических машин

Уважаемые коллеги,

Благодаря недавним технологическим прорывам, электрические машины стали важным промежуточным звеном, преобразующим первичные и возобновляемые источники энергии для работы в различных приложениях.В частности, значительно возрастает спрос на электрические машины с выдающимися характеристиками и высокой эффективностью, позволяющие преодолеть принятые во всем мире нормы энергоэффективности. Таким образом, различные исследования глубокого проектирования электрических машин и методов анализа привели к разработке инновационной топологии машин для повышения эффективности и возможностей машин. По этим причинам мы приглашаем вас отправить материалы в специальный выпуск Energies по теме «Проектирование и анализ электрических машин».

Этот специальный выпуск направлен на публикацию последних достижений, технических проблем и новых методологий проектирования электрических машин в отношении силовых машин переменного / постоянного тока, машин без PM / PM и машин с высоким крутящим моментом / скоростью. Здесь также принимаются во внимание классические вопросы, касающиеся оптимизации электрических машин, электромагнитного анализа, сопряженного мультифизического анализа и конструктивных решений, когда включается уникальный подход заявителя к этому вопросу. Кроме того, также будут приветствоваться специализированные вопросы, относящиеся к следующим и другим темам, даже если они не указаны напрямую, которые охватывают аспекты проектирования и анализа электрических машин.

• Численные методики расчета характеристик электрических машин;
• Анализ электрических машин для электромеханической динамики;
• Идентификация электромагнитных потерь для повышения эффективности электрических машин;
• Моделирование электрических машин с реалистичными свойствами материала;
• Оптимизация дизайна, связанная с мультифизическим анализом;
• Анализ шума, вибрации и тепла на электрических машинах;
• Режим работы электрических машин, приводимых в действие новым алгоритмом управления.

Приложения могут охватывать электромобили, робототехнику, машины, бытовую технику, электрические летательные аппараты, беспилотные двигательные установки, системы преобразования энергии и т. Д. В частности, очень приветствуются статьи, в которых рассматриваются последние темы о новом применении электрических машин. Мы намерены вдохновить как академических, так и промышленных исследователей представить свои последние открытия по электрическим машинам и связанным с ними приложениям, чтобы предоставить читателям всесторонний, непредвзятый и научно обоснованный обзор последних исследований и технологических разработок.

Проф. Д-р Хён-Гё Чон
Проф. Д-р Сан-Ён Чжон
Приглашенные редакторы

Информация для подачи рукописей

Рукописи должны быть представлены онлайн по адресу www.mdpi.com, зарегистрировавшись и войдя на этот сайт. После регистрации щелкните здесь, чтобы перейти к форме отправки. Рукописи можно подавать до установленного срока. Все статьи будут рецензироваться. Принятые статьи будут постоянно публиковаться в журнале (как только они будут приняты) и будут перечислены вместе на веб-сайте специального выпуска.Приглашаются исследовательские статьи, обзорные статьи, а также короткие сообщения. Для запланированных статей название и краткое резюме (около 100 слов) можно отправить в редакцию для объявления на этом сайте.

Представленные рукописи не должны были публиковаться ранее или рассматриваться для публикации в другом месте (кроме трудов конференции). Все рукописи тщательно рецензируются в рамках процесса простого слепого рецензирования. Руководство для авторов и другая важная информация для подачи рукописей доступна на странице Инструкции для авторов. Energies — это международный рецензируемый журнал с открытым доступом, выходящий раз в полмесяца, издающийся MDPI.

Пожалуйста, посетите страницу Инструкции для авторов перед отправкой рукописи. Плата за обработку статьи (APC) для публикации в этом журнале с открытым доступом составляет 2000 швейцарских франков. Представленные документы должны быть хорошо отформатированы и написаны на хорошем английском языке. Авторы могут использовать MDPI Услуги редактирования на английском языке перед публикацией или во время редактирования автора.

.