Принцип работы автоматического выключателя

Любой автоматический выключатель выполняет три главные функции:

Таким образом, все автоматы выполняют как и функции управления, так и защиты. По типу конструкции производителями изготавливаются три основных вида автоматических выключателей:

Устройство и принцип работы автоматического выключателя

Корпус автоматического выключателя сделан из изоляционного не горючего материала. На передней панели имеется брэнд фирмы изготовителя и каталожный номер, показаны сновные характеристики — номинал (в нашем примере I _{номинальный} 16 Ампер, время токовая характеристика С смотри рисунок ниже).

На тыловой части автомата имеется специальное крепление под DIN-рейку со специальной защелкой. DIN-рейкой называют линейку из металла специальной формы, шириной 35 мм, используемую в электрике и электронике для крепления модульных устройств (автоматов, УЗО, блоков питания, реле, магнитных пускателей, клемных колодок, счетчиков и т.п.). Для крепления на рейку требуется завести корпус автоматического переключателя за верхнюю часть линейки и при этом нажать на нижнюю часть, до щелчка в фиксаторе. Для снятия с линейки понадобится поддеть плоской отверткой снизу фиксатор.

Встречаются модульные устройства с тугими защелками, в этом случае при установке на DIN-рейку необходимо поддевать снизу защелку фиксатора, заводить автомат на рейку и потом отпускать защелку, либо защелкивать ее принудительно, надавливая на нее отверткой.

Корпус автомата не предназначен для разборки и ремонта, состоит из двух платиковых половинок, соединенных четырьмя заклепками. Чтобы его разобрать, нужно высверлить заклепки и снять одну половинку.

В итоге, на второй половине получаем полный доступ к внутреннему механизму, в конструкцию автомата входят:

Поднимая пластмассовую управляющую рукоятку вверх, автоматический выключатель включает электрическую цепь, опуская рубильник вниз — ообесточиваем цепь.

Тепловой расцепитель это типовая биметаллическая пластина, которая нагревается при протекании через нее свободных носителей заряда, и если этот поток электронов превышает номинальное значение, пластина изогнется и заставит сработать механизм расцепителя, отключая тем самым автоматический выключатель от питающего напряжения.

Электромагнитный расцепитель это катушка с намотанной проволокой, называемая соленоид, т.к, а внутри ее имеется сердечник с пружиной. При коротком замыкании в защищаемой части схемы ток в цепи мгновенно нарастает, в соленойде наводится магнитный поток, под воздействием которого перемещается сердечник, и, преодолевая усилие создаваемое пружиной, воздействует на механизм и тем самым, отсоединяет автомат.

Автоматический выключатель принцип работы

В обычном режиме работы , когда рычаг управления взведен, электроток следует через питающий провод, подключенный к верхней клемме, далее он идет на неподвижный контакт, через него на подсоединенный к нему подвижный контакт, затем через гибкий проводник поступает на соленоид, после индуктивности по гибкому проводнику ток протекает через биметаллическую пластину теплового расцепителя, от него на нижнюю винтовую клемму и далее в некоторую схему подключенную к нему.

Перегрузка в автомате возникает тогда, когда эл.ток в защищаемой схеме начинает превышать номинальный ток защитного автомата. Биметаллическая пластина начинает нагреваться проходящим через нее выше номинального значения электрическим током, тем самым изгибая ее, и, если токовый поток в электрической цепи достаточно быстро не снизится, то пластина будет воздействовать на механизм расцепления, и автоматический выключатель отключается, обесточивая тем самым защищаемую схему.

На нагрев и изгибание биметалла необходим некоторый временной промежуток. Который зависит от величины идущего через пластину электрического тока, чем он больше, тем меньше время срабатывания - от пары секунд до часа. Минимальный ток срабатывания теплового расцепителя 1,13-1,45 от номинального тока автоматического выключателя (т.е. тепловой расцепитель начнет срабатывать при превышении номинального токового уровня на 13-45%).

Важный параметр I срабатывания настраивается на заводе регулировочным (юстировочным) винтом. После отстывания пластины, автоматический выключатель готов к дальнейшей работе.

Температура пластины, в первую очередь, зависит от окружающей температуры: если защитное устройство смонтировано в помещении с высокой температурой окружающей среды, то тепловой расцепитель может включиться при токе ниже номинального, а при низких температурах ток срабатывания может быть выше номинального.

Тепловой расцепитель, как уже было отмечено немногим выше, срабатывает не одномоментно, а через определенную выдержку, давая возможность току перегрузки вернуться к своему нормальному уровню. Если токовый уровень не падает, тепловой расцепитель сработает, защищая схему от оплавления и перегрева и даже возможного возгорания.

К перегрузке может приводить подключение к автоматическому выключателю, как неисправных так и мощных приборов, превышающих расчетную мощность электрической цепи.

При КЗ эл.ток протекающей в схеме возрастает мгновенно, наводимое в катушке магнитное поле почти сразу переместит сердечник соленоида автоматического выключателя, который запустит механизм расцепителя и разорвет силовые контакты защитного автомата (т.е. неподвижный и подвижный контакты). Питающая цепь разорвется, тем самым защищая от возгорания и разрушения, как самого автоматического выключателя, так и проводку с электрооборудованием.

Электромагнитный расцепитель, в данном случае при КЗ, сработает практически за миг (около 0,02с), поэтому проводка не успевает нагреться до температуры плавления изоляции.

Электрическая дуга и эрозия контактов автоматического выключателя

При размыкании контактов, при условии что через автомат протекал ток, возникает электрическая дуга, и чем он больше — тем сильнее дуга. Последняя вызывает эррозию и постепенное разрушение контактов. Чтобы защитить их от ее негативного воздействия, дуга, генерирующаяся в момент размыкания контактов автоматического выключателя, направляется в дугогасительную камеру, где она дробится на мелкие дуги, а затем они постепенно затухают и полностью исчезает. При горении дуги образуются газообразные вещества, они отводятся наружу из корпуса через отверстие.

Автоматический выключатель не советуют применять в роли обычного выключателя, особенно при питании мощной нагрузки (Тэн, микроволновка и т.п), т.к это ускорит разрушение его контактов.

Подводя итоги к сказанному