Привет, Вы узнаете о том , что такое коммутационный аппарат, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое коммутационный аппарат, автоматический выключатель, реле контроля напряжения, выключатель нагрузки , устройство дифференциального тока, узо, дифавтомат, проходной выключатель, мастер выключатель , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства.

коммутационный аппарат — аппарат, предназначенный для включения или отключения тока в одной или нескольких электрических цепях .

1. Классификация по конструктивной специфике

В общем случае можно все коммутационные аппараты можно разделить на два типа:

Контактный коммутационный аппарат

Коммутационный аппарат, осуществляющий коммутационную операцию путем перемещения его контакт-деталей относительно друг друга .

Бесконтактный коммутационный аппарат

Коммутационный аппарат, осуществляющий коммутационную операцию без перемещения и разрушения его деталей (на основе полупроводниковых или газоразрядных приборов, магнитных усилителей, и т. п.) .

Виды коммутационных электрических аппаратов

Основными электрическими коммутационными аппаратами являются :

• выключатель
• автоматический выключатель
• выключатель нагрузки
• устройство защитного отключения
• отделитель
• разъединитель
• переключатель
• короткозамыкатель
• предохранитель
• контактор
• реле
• пускатель
• пусковой и пускорегулирующий реостаты
• контроллер

Параметры коммутационных аппаратов

• Воздействующая величина — Физическая величина, на которую коммутационный аппарат предназначен реагировать.
• Уставка по воздействующей величине — Заданное значение величины срабатывания или несрабатывания, на которое отрегулирован аппарат
• Уставка по времени — Значение выдержки времени, на которое отрегулирован аппарат
• Диапазон уставки — Область значений уставки, на которые может быть отрегулирован аппарат
• Время включения — Интервал времени с момента подачи команды на включение коммутационного аппарата до момента появления заданных условий для прохождения тока в его главной цепи
• Собственное время включения — Интервалы времени с момента подачи команды на включение контактного аппарата до момента соприкосновения заданного контакта
• Собственное время отключения — Интервал времени с момента подачи команды на отключение до момента прекращения соприкосновения контактов полюса, размыкающего последним
• Полное время отключения цепи — Интервал времени с момента подачи команды на отключение коммутационного аппарата до момента прекращения тока во всех полюсах аппарата
• Времятоковая характеристика — Зависимость времени срабатывания коммутационного аппарата от тока в его главной цепи
• Ток отключения — Принятое значение ожидаемого тока в цепи, отключенной аппаратом, в заданный момент времени
• Ток включения — Принятое значение ожидаемого тока в цепи, включенной аппаратом, в заданный момент времени
• Устойчивость при сквозных токах — Способность аппарата в соответствующем коммутационном положении или состоянии пропускать определенный ток в течение определенного времени в предусмотренных условиях, оставаясь после этого в предусмотренном состоянии
• Механическая износостойкость — Способность контактного аппарата выполнять в определенных условиях определенное число операций без тока в цепи главных и свободных контактов, оставаясь после этого в предусмотренном состоянии
• Коммутационная износостойкость — Способность контактного аппарата выполнять в определенных условиях определенное число операций при коммутации его контактами цепей, имеющих заданные параметры, оставаясь после этого в предусмотренном состоянии
• Восстанавливающееся напряжение — Напряжение, появляющееся на контактах одного полюса коммутационного аппарата в переходном режиме непосредственно после погасания в нем дуги.
• Диаграмма коммутационных положений — Диаграмма, показывающая положения контактов в различных коммутационных положениях коммутационного аппарата и последовательность перехода из одного коммутационного положения в другое

1.Высоковольтный выключатель

Высоковольтный выключатель — коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме в нормальных или аварийных режимах при ручном, дистанционном или автоматическом управлении.

Высоковольтный выключатель состоит из: контактной системы с дугогасительным устройством, токоведущих частей, корпуса, изоляционной конструкции и приводного механизма (например, электромагнитный привод, ручной привод).

Параметры

В соответствии с ГОСТ Р 52565-2006 выключатели характеризуются следующими параметрами:

• номинальное напряжение Uном (напряжение сети, в которой работает выключатель);
• номинальный ток Iном (ток через включенный выключатель, при котором он может работать длительное время);
• номинальный ток отключения Iо.ном — наибольший ток короткого замыкания (действующее значение), который выключатель способен отключить при напряжении, равном наибольшему рабочему напряжению при заданных условиях восстанавливающегося напряжения и заданном цикле операций;
• допустимое относительное содержание апериодического тока в токе отключения;
• если выключатели предназначены для автоматического повторного включения (АПВ), то должны быть обеспечены циклы:

Цикл 1: О — tбп — ВО — 180 — ВО;

Цикл 2: О — 180 — ВО — 180 — ВО,

где О — операция отключения, ВО — операция включения и немедленного отключения, 180 — промежуток времени в секундах, tбп — гарантируемая для выключателей минимальная бестоковая пауза при АПВ (время от погасания дуги до появления тока при последующем включении). Для выключателей с АПВ должно быть в пределах 0,3…1,2 с, для выключателей с БАПВ (быстродействующей) — 0,3 с.

• устойчивость при сквозных токах КЗ, которая характеризуется токами термической стойкости Iт и предельным сквозным током
• номинальный ток включения — ток КЗ, который выключатель с соответствующим приводом способен включить без приваривания контактов и других повреждений при Uном и заданном цикле.
• собственное время отключения — промежуток времени от момента подачи команды на отключение до момента начала расхождения дуго-гасительных контактов.
• параметры восстанавливающегося напряжения при номинальном токе отключения — скорость восстанавливающегося напряжения, нормированная кривая, коэффициент превышения амплитуды и восстанавливающегося напряжения.

Свойства

Выключатели среднего и высокого напряжения (номинальное напряжение 6 — 220 киловольт) и большим током отключения (до 50 килоампер) используются на электрических станциях и подстанциях. Эти выключатели представляют собой довольно сложную конструкцию, управляемую электромагнитными, пружинными, пневматическими или гидравлическими приводами. В зависимости от среды, в которой производят гашение дуги, различают воздушные выключатели, в которых дуга гасится сжатым воздухом, масляные выключатели, в которых контакты помещаются в емкость с маслом, а дуга гасится парами масла, электромагнитные выключатели (как правило до 10 кВ), с так называемым магнитным дутьем и дугогасительными камерами с узкими щелями или решетками, элегазовые выключатели, в которых используется электропрочный газ SF₆ — «элегаз», и вакуумные выключатели, в которых дугогашение происходит в вакууме — в так называемой вакуумной дугогасительной камере (ВДК). Защитная среда одновременно с дугогашением обеспечивает и диэлектрическую прочность промежутка между контактами в отключенном положении, от чего зависит и величина хода контактов.

Классификация высоковольтных выключателей

По способу гашения дуги

• Элегазовые выключатели (баковые и колонковые);
• Вакуумные выключатели;
• Масляные выключатели (баковые и маломасляные);
• Воздушные выключатели;
• Автогазовые выключатели;
• Электромагнитные выключатели;
• Автопневматические выключатели.

По назначению

• Сетевые выключатели на напряжения от 6 кВ и выше, применяемые в электрических цепях (кроме цепей электрических машин и электротермических установок) и предназначенные для пропускания и коммутирования тока в нормальных условиях работы цепи, а также для пропускания в течение заданного времени и коммутирования тока в заданных ненормальных условиях, таких как условия короткого замыкания
• Генераторные выключатели на напряжения от 6 до 20 кВ, применяемые в цепях электрических машин (генераторов, синхронных компенсаторов, мощных электродвигателей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в пусковых режимах и при коротких замыканиях. Отличаются, как правило, большими значениями номинального тока (до 10000 А) и тока отключения.
• Выключатели на напряжение от 6 до 220 кВ для электротермических установок, применяемые в цепях крупных электротермических установок (например, сталеплавильных, руднотермических и других печей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в различных эксплуатационных режимах и при коротких замыканиях.
• Выключатели нагрузки - выключатели, предназначенные для коммутаций под номинальным током, но не рассчитанные на разрыв сверхтоков. Применяются в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью для коммутации небольших нагр узо к — до нескольких мегавольт-ампер.
• Реклоузеры - подвесные секционирующие дистанционно управляемые выключатели, снабженные защитой и устанавливаемые на опорах воздушных ЛЭП
• Выключатели специального назначения.

По виду установки

• Опорные, то есть имеющие основную изоляцию на землю опорного типа.
• Подвесные, то есть имеющие основную изоляцию на землю подвесного типа.
• Настенные, то есть укрепленные на стенах закрытых распредустройств.
• Выкатные, то есть имеющие приспособления для выкатывания из ячеек распредустройств (для обслуживания, ремонта и для создания т.н. "видимого разрыва" при работах на линиях).
• Встраиваемые в комплектные распределительные устройства.

По категориям размещения и климатическому исполнению

• пять категорий размещения (вне и внутри помещений с различными условиями обогрева и вентиляции);
• десять климатических исполнений (У, ХЛ, УХЛ, ТВ, ТС, Т, М, ОМ, В и О) в зависимости от географического места установки.

Общее устройство и принцип действия воздушных выключателей

В воздушных выключателях (ВВ) энергия сжатого воздуха используется и как движущая сила, перемещающая контакты, и как дугогасящая среда. Принцип действия дугогасительного устройства (ВВ) заключается в том, что дуга, образующаяся между контактами, подвергается интенсивному охлаждению потоком сжатого воздуха, вытекающего в атмосферу. При прохождении тока через ноль температура дуги падает и сопротивление промежутка увеличивается. Одновременно происходит механическое разрушение дугового столба и вынос заряженных частиц из промежутка.

ВВ конструктивно подразделяются на:

• Выключатель с открытым отделителем
• Выключатель с газонаполненным отделителем
• Выключатель с камерами в баке со сжатым воздухом

Общее устройство и принцип действия элегазовых выключателей

Изолирующей и гасящей средой выключателей служит гексафторид серы SF6 (элегаз). Выключатели представляют собой трехполюсный аппарат, полюсы которого имеют одну (общую) раму и управляются одним приводом, либо каждый из трех полюсов выключателей имеет собственную раму и управляется своим приводом (выключатель с пополюсным управлением).

Принцип работы аппаратов основан на гашении электрической дуги (возникающей между расходящимися контактами при отключении тока) потоком элегаза.

Источников возникновения потока газа — два:

• повышение давления в одной из заполненных газом полостей дугогасительного устройства, обусловленное уменьшением ее замкнутого объема, возможность истечения газа из которой в зону расхождения дугогасительных контактов появляется непосредственно перед их размыканием;
• повышение давления газа в этой же полости вследствие его расширения под действием тепловой энергии самой электрической дуги.

Первый источник превалирует при отключении малых токов, а второй — больших.

Полюс выключателя

Колонковое исполнение. Полюс представляет собой вертикальную колонну, состоящую из двух (и более) изоляторов, в верхнем из которых размещено дугогасительное устройство (ДУ), а нижний служит опорой ДУ и обеспечивает ему требуемое изоляционное расстояние от заземленной рамы. Внутри опорного изолятора размещена изоляционная штанга, соединяющая подвижный контакт ДУ с приводной системой аппарата.

Баковое исполнение. Полюс представляет собой металлический цилиндрический бак, на котором установлены два изолятора, образующие высоковольтные вводы выключателя. ДУ в таком выключателе размещено в заземленном металлическом корпусе.

Комбинированное исполнение. Полюс представляет собой металлический корпус в виде сферы, на котором установлены фарфоровые изоляторы, образующие высоковольтные вводы выключателя, в одном из которых размещено дугогасительное устройство, а в другом — встроенные трансформаторы тока.

В верхней части изолятора обычно устанавливается фильтр — поглотитель влаги и продуктов разложения элегаза под действием электрической дуги. Фильтрующим элементом в нем служит активированный адсорбент — синтетический цеолит NAX.

Также на всех современных выключателях установлен предохранительный клапан — устройство с тонкостенной мембраной, разрывающейся при давлении возникающем при внутреннем коротком замыкании, но не достигающем значения, при котором испытываются собственно изоляторы.

Дугогасительное устройство

Дугогасительное устройство предназначено обеспечивать быстрое гашение электрической дуги, образующейся между контактами выключателя при их размыкании. Разработка рациональной и надежной конструкции дугогасительного устройства представляет значительные трудности, так как процессы, происходящие при гашении электрической дуги, чрезвычайно сложны, недостаточно изучены и обусловливаются многими факторами, предусмотреть которые заранее не всегда представляется возможным. Поэтому окончательная разработка дугогасительного устройства может считаться завершенной лишь после его экспериментальной проверки.

Современные выключатели оснащены дугогасительным устройством автокомпрессионного типа, которые демонстрируют свои расчетные преимущества при отключении больших токов.

ДУ содержит неподвижную и подвижную контактные системы, в каждой из которых имеются главные контакты и снабженные элементами из дугостойкого материала дугогасительные контакты. Главный контакт неподвижной системы и дугогасительный подвижной — розеточного типа, а главный контакт подвижной системы и дугогасительный неподвижной — штыревые.

Подвижная система содержит, кроме главного и дугогасительного контактов, связанную с токовым выводом ДУ неподвижную токоведущую гильзу; поршневое устройство, создающее при отключении повышенное давление в подпоршневой полости, и два фторопластовых сопла (большое и малое), которые направляют потоки газа из зоны повышенного давления в зону расхождения дугогасительных контактов. Большое сопло, кроме того, препятствует радиальному смещению контактов подвижной системы относительно контактов неподвижной, поскольку никогда не выходит из направляющей втулки главного неподвижного контакта.

Главный контакт подвижной системы представляет собой ступенчатую медную гильзу, узкая часть которой адаптирована ко входу в розеточный главный контакт неподвижной системы, а широкая часть имеет два ручья, в которых размещены токосъемные (замкнутые проволочные) спирали, постоянно находящиеся в контакте с охватывающей их неподвижной токоведущей гильзой.

Газовая система

Газовая система аппаратов включает в себя:

• клапаны автономной герметизации (КАГ) и заправки колонн;
• коллектор, обеспечивающий во время работы аппарата связь газовых полостей колонн между собой и с сигнализатором изменения плотности элегаза;
• сам сигнализатор, представляющий собой стрелочный электроконтактный манометр с устройством температурной компенсации, приводящим показания к величине давления при температуре 20ºС;
• соединительные трубки с ниппелями и уплотнениями.

Сигнализатор изменения плотности элегаза (датчик плотности) имеет три пары контактов, одна из которых, замыкающаяся при значительном снижении плотности элегаза из-за его утечки, предназначена для подачи сигнала (например, светового) о необходимости дозаправки колонн, а две других, размыкающихся при недопустимом падении плотности элегаза, предназначены для блокирования управления выключателем или для автоматического отключения аппарата с одновременной блокировкой включения (что определяется проектом подстанции).

Привод

Приводы выключателей обеспечивают управление выключателем — включение, удержание во включенном положении и отключение. Вал привода соединяют с валом выключателя системой рычагов и тяг. Привод выключателя должен обеспечивать необходимую надежность и быстроту работы, а при электрическом управлении — наименьшее потребление электроэнергии.

В элегазовых выключателях применяют два типа приводов:

Пружинный привод:

• аккумулятором энергии является комплект винтовых цилиндрических пружин
• управляющим органом является кинематическая система рычагов, кулачков и валов.

Пружинно-гидравлический привод:

• аккумулятором энергии является комплект тарельчатых пружин
• управляющим органом является гидросистема.

Требования к выключателям

Выключатель является самым ответственным аппаратом в высоковольтной системе, при авариях он всегда должен обеспечивать четкую работу. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . При отказе выключателя авария развивается, что ведет к тяжелым разрушениям и большим материальным потерям, связанным с не доступом электроэнергии, прекращением работы крупных предприятий.

В связи с этим основным требованием к выключателям является особо высокая надежность их работы во всех возможных эксплуатационных режимах. Отключение выключателем любых нагрузок не должно сопровождаться перенапряжениями, опасными для изоляции элементов установки. В связи с тем, что режим короткого замыкания для системы является наиболее тяжелым, выключатель должен обеспечивать отключение цепи за минимально возможное время.

Общие требования к конструкциям и характеристикам выключателей устанавливается стандартами:

• ГОСТ Р 52565-2006 «Выключатели переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Общие технические условия.»
• ГОСТ 12450-82 «Выключатели переменного тока высокого напряжения. Отключение ненагруженных линий».
• ГОСТ 8024-84 «Допустимые температуры нагрева токоведущих элементов, контактных соединений и контактов аппаратов и электротехнических устройств переменного тока на напряжение свыше 1000 В.»
• ГОСТ 1516.3-96 «Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции».

Вывод выключателя для ревизии и ремонта связан с большими трудностями, так как приходится либо переходить на другую схему распредустройства, либо просто отключать потребителей. В связи с этим выключатель должен допускать возможно большее число отключений коротких замыканий без ревизии и ремонта. Современные выключатели могут отключать без ревизии до 15 коротких замыканий при полной мощности отключения.

низковольтные выключатели

Обозначение выключателя на электрической схеме: Обозначение выключателей и розеток на чертежах

Виды бытовых выключателей

Прогресс не стоит на месте даже на выключателях, их делают все удобнее, красивее, функциональнее, приспосабливают для работы в разных ситуациях. Отсюда и многообразие видов:

• - просто выключатели;
• - выключатели проходные;
• - перекрестные;
• - выключатели, имеющие подсветку;
• - выключатели, дистанционно управляемые;
• - выключатели контрольные;
• - выключатели-светорегуляторы;
• - выключатели-таймеры;
• - выключатели с датчиком движения;
• - выключатели с датчиком присутствия.
• мастер выключатель

Другая классификация делит их на виды по принципу действующего устройства размыкания.

1. 1. Поворотный выключатель, внутри которого находится вращающийся контактный механизм. При изменении положения поворотного тумблера происходит замыкание-размыкание контактов.
2. 2. Кнопочный выключатель, который при нажатии на кнопку попеременно размыкает или же соединяет контакты.
3. 3. Перекидной выключатель имеет внутри три пары контактов и пластину. Этот выключатель не разрывает цепь, здесь пластина перекидывается на два других контакта. То есть, происходит не выключение, а переключение.

Мастер выключатель

Правильный мастер выключатель на основе QUID

QUID позволяет корректно реализовать сценарий центрального отключения даже в традиционных системах

Сценарий центрального отключения удобно использовать для выключения всего освещения, он запускается с помощью выключателя звонкового типа с возможностью подсветки. Такой подсвечиваемый выключатель будет уместно разместить у изголовья кровати, около входной двери и в других местах, где может потребоваться центральное отключение всех, либо избранных групп света или розеточных групп.

Схема подключения управляемой розетки в системе "Мастер выключатель"

Для того, чтобы подключить управляемую розетку, которая будет участвовать в сценарии центрального отключения, но, при этом не будет центрально включаться, а только от местного выключателя можно использовать такую схему ( с применением реле и звонковых кнопок)

Мастер выключатель на основе контактора

Данный тип центрального отключения достаточно популярен у тех, кто задумывается о дополнительных удобствах за минимальные деньги

На первый взгляд такой тип выключателя может обеспечить экономию времени, электроэнергии, а также обеспечить дополнительную безопасность. Мы с этим не согласны и сейчас объясним почему.

Принцип работы мастер выключателя на основе контактора

Обычный выключатель подключается к управляющим клеммам контактора, к которому, в свою очередь, подключаются все световые группы и управляемые розетки. Когда мастер-выключатель включен, контактор пропускает через себя ток, питая все подключенные устройства. При отключении же выключателя контактор прерывает подачу электроэнергии.

Если вы включите весь свет в доме с местных выключателей, то с помощью мастер клавиши вы будете весь свет выключать, а потом включать одновременно, что связано с некоторыми недостатками.

Пример работы мастер выключателя на основе контактора

Расположение мастер выключателя

Мастер выключатель в умном доме

2. Автоматический выключатель

Автоматический выключатель — контактный коммутационный аппарат (механический или электронный), способный включать токи, проводить их и отключать при нормальных условиях в цепи, а также включать, проводить в течение нормированного (заданного) времени и автоматически отключать токи при нормированных ненормальных условиях в цепи, таких как токи короткого замыкания .

История изобретения автоматических выключателей

Автомат защиты линии был изобретен американским ученым Чарлзом Графтоном Пэйджем в 1836 году. Первую конструкцию автоматического выключателя описал Эдисон в 1879 году, в то время как его коммерческая система электроснабжения использовала плавкие предохранители. Конструкция современных автоматических выключателей была запатентована швейцарской компанией Brown, Boveri & Cie в 1924 году.

Роль в электрической цепи автоматических выключателей

Автоматический выключатель предназначен для защиты электрической цепи от перегрузки и токов короткого замыкания. Главным отличием от плавкой вставки является возможность многократного использования и стабильность заданного порогового значения (уставки) срабатывания.

Классификация автоматических выключателей

ГОСТ

ГОСТ 9098-78 устанавливает следующую классификацию автоматических выключателей:

1. По роду тока главной цепи: постоянного тока; переменного тока; постоянного и переменного тока.
   Номинальные токи главных цепей выключателей, предназначенных для работы при температуре окружающего воздуха +40 °C, должны соответствовать ГОСТ 6827. Номинальные токи для главных цепей выключателя выбирают из ряда: 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 2000; 4000; 6300 А. Дополнительно могут выпускаться выключатели на номинальные токи главных цепей выключателей: 1500; 3000; 3200 А.
   Номинальные токи максимальных расцепителей тока выключателей, предназначенных для работы при температуре окружающего воздуха +40 °C, должны соответствовать ГОСТ 6827.
   Допускаются номинальные токи максимальных расцепителей тока: 15; 45; 120; 150; 300; 320; 600; 1200; 1500; 2000; 3000; 3200 А.
2. По конструкции: воздушный автоматический выключатель (англ. Air Circuit Breaker, сокращенно АСВ) от 800 А до 6300 А, выключатель в литом корпусе (с англ. — «МССВ») от 10 А до 2500 А, модульные автоматические выключатели (с англ. — «МСВ») от 0,5 А до 125 А.
3. По числу полюсов главной цепи: однополюсные; двухполюсные; трехполюсные; четырехполюсные.
4. По наличию токоограничения: токоограничивающие; нетокоограничивающие.
5. По видам расцепителей: с максимальным расцепителем тока; с независимым расцепителем; с минимальным или нулевым расцепителем напряжения.
6. По характеристике выдержки времени максимальных расцепителей тока: без выдержки времени; с выдержкой времени, независимой от тока; с выдержкой времени, обратно зависимой от тока; с сочетанием указанных характеристик.
7. По наличию свободных контактов («блок-контактов») для вторичных цепей: с контактами; без контактов.
8. По способу присоединения внешних проводников: с задним присоединением; с передним присоединением; с комбинированным присоединением (верхние зажимы с задним присоединением, а нижние — с передним присоединением или наоборот); с универсальным присоединением (передним и задним).
9. По виду установки: выкатные с втычными контактами; стационарные.
10. По виду исполнения отсечки: селективные, неселективные.
11. По виду привода: с ручным; с двигательным; с пружинным.
12. По наличию и степени защиты выключателя от воздействия окружающей среды и от соприкосновения с находящимися под напряжением частями выключателя и его движущимися частями, расположенными внутри оболочки (в соответствии с требованиями ГОСТ 14255).

Селективный автоматический выключатель

В стандартах СССР и России селективные автоматические выключатели — это автоматические выключатели с выдержкой времени (0,25—0,6 сек.) при отсечке (см. статью «Токовая отсечка») . Такие выключатели, в сочетании с выключателями с мгновенной отсечкой на нижней ступени, позволяют строить селективное срабатывание при коротком замыкании.

Селективные автоматические выключатели (англ. Selective Main Circuit Breaker) в соответствии с немецким стандартом DIN VDE 0641-21 также имеют функцию селективности, но осуществляют ее другим способом.

Устройство автоматического выклчателеля

Автоматические выключатели бывают одно-, двух-, трех- или четырехполюсными и имеют следующие конструктивные узлы: главную контактную систему, дугогасительную систему, привод расцепляющего устройства, расцепитель (прерыватель,прерыватели), вспомогательные контакты (необязательно).

Контактная система может быть трехступенчатой (с главными, промежуточными и дугогасительными контактами), двухступенчатой (с главными и дугогасительными контактами) и одноступенчатой (при использовании металлокерамики).

Дугогасительная система может состоять из камер с узкими щелями или из камер с дугогасительными решетками. Комбинированные дугогасительные устройства — щелевые камеры в сочетании с дугогасительной решеткой — применяют для гашения дуги при больших токах.

Для каждого исполнения автоматического выключателя существует предельный ток короткого замыкания, который гарантированно не приводит к выходу из строя автомата. Превышение этого тока может вызвать подгорание или сваривание контактов. Например, у популярных серий бытовых автоматов при токе срабатывания 6-50 А предельный ток обычно составляет 1000—10 000 А.

Автоматические выключатели изготовляют с ручным и двигательным приводом, в стационарном или выдвижном исполнении.

Привод автоматического выключателя служит для включения, автоматического отключения и может быть ручным непосредственного действия и дистанционным (электромагнитным, пневматическим и тому подобным).

Автоматические выключатели имеют реле прямого действия, называемые прерывателями.

Расцепители

Расцепители ( прерыватели) — это электромагнитные, электронные, микропроцессорные или термобиметаллические элементы, служащие для отключения автоматического выключателя через механизм свободного расцепления при коротком замыкании, перегрузках и исчезновении напряжения в первичной цепи (непосредственно: электромагнитные и термобиметаллические элементы; либо косвенно через отдельный независимый электромагнитный расцепитель: электронные и микропроцессорные).

Механизм свободного расцепления состоит из рычагов, защелок, коромысел и отключающих пружин и предназначен для мгновенного отключения автоматического выключателя (вне зависимости от положения органа включения: невозможность удержания автоматического выключателя во включенном положении при срабатывании расцепителя), а также для устранения повторного включения автоматического выключателя на короткое замыкание при длительно существующей команде на включение.

Электромагнитный расцепитель (отсечка)

Расцепитель мгновенного действия представляет собой соленоид (7), подвижный сердечник которого также может приводить в действие механизм расцепления. Ток, проходящий через выключатель, течет по обмотке соленоида и вызывает втягивание сердечника при превышении заданного порога тока. Мгновенный расцепитель, в отличие от теплового, срабатывает очень быстро (доли секунды), но при значительно большем превышении тока: в 2÷10 раз от номинала, в зависимости от типа (автоматические выключатели делятся на типы (классы) A, B, C и D в зависимости от чувствительности мгновенного расцепителя). В автоматических выключателях на большие токи начиная с 1970-х годов стали применять электронные расцепители (например, отечественные автоматические выключатели серии «Электрон», некоторые типы автоматов серий А-37, ВА), а в последнее время - и микропроцессорные расцепители (микропроцессорные блоки защиты) .

Тепловой расцепитель

Представляет собой биметаллическую пластину (5), нагреваемую протекающим током. При протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепления. Время срабатывания зависит от тока (время-токовая характеристика ) и может изменяться от секунд до часа. Минимальный ток, при котором должен срабатывать тепловой расцепитель, составляет 1,45 от тока уставки теплового расцепителя. Настройка тока срабатывания производится в процессе изготовления регулировочным винтом (6). В отличие от плавкого предохранителя, автоматический выключатель готов к следующему использованию после остывания пластины. Роль теплового расцепителя может выполнять электромагнитный (мгновенный) расцепитель, оснащенный гидравлическим замедлителем срабатывания. Такие автоматические выключатели отличаются пожаробезопасностью, так как не имеют нагреваемого элемента (биметаллической пластины).

Биметаллическая пластина представляет собой ленту из двух металлических полос с разными коэффициентами теплового расширения. В автоматическом выключателе она выполняет роль теплового расцепителя. Две полосы не сплавлены между собой и обычно скреплены с одного конца пайкой или сваркой. Другие концы закреплены неподвижно. Биметаллическая пластина включена в цепь последовательно с нагрузкой. В результате ее нагревания электрическим током пластина изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения. В случае перегрузки изгиб пластины обеспечивает отключение автоматического выключателя .

Отключение автоматических выключателей

Отключение может происходить без выдержки времени или с выдержкой. По собственному времени отключения t_с, о (промежуток от момента, когда контролируемый параметр превзошел установленное для него значение, до момента начала расхождения контактов) различают нормальные выключатели (t_с, о = 0,02-1 с), выключатели с выдержкой времени (селективные) и быстродействующие выключатели (t_с, о < 0,005 с).

Нормальные и селективные автоматические выключатели токоограничивающим действием не обладают. Быстродействующие выключатели, так же как предохранители, обладают токоограничивающим действием, так как отключают цепь до того, как ток в ней достигнет значения І_у.

Селективные автоматические выключатели позволяют осуществить селективную защиту сетей путем установки автоматических выключателей с разными выдержками времени: наименьшей у потребителя и ступенчато возрастающей к источнику питания.

Характеристики автоматических выключателей

Ток мгновенного расцепления ( прерывания)

Согласно ГОСТ Р 50345-2010 (п.5.3.5), бытовые автоматические выключатели переменного тока делятся на следующие типы (классы) по току мгновенного расцепления:

• тип B: свыше 3·I_n до 5·I_n включительно (где I_n — номинальный ток) (применяется для защиты линий освещения или линий имеющих большую протяженность)
• тип C: свыше 5·I_n до 10·I_n включительно (применяется для защиты розеточных групп или линий с потребителями с повышенными пусковыми токами)
• тип D: свыше 10·I_n до 20·I_n включительно (применяется для защиты трансформаторов или линий с потребителями с большими пусковыми токами)

Промышленные автоматические выключатели могут быть следующих типов:

• тип L: свыше 8·I_n
• тип Z: свыше 4·I_n
• тип K: свыше 12·I_n

У европейских производителей классификация может несколько отличаться. В частности, имеется дополнительный тип A (свыше 2·I_n до 3·I_n).

У АВВ имеются автоматические выключатели с кривыми K (8 — 14·I_n) и Z (2 — 4·I_n), соответствующие стандарту МЭК 60947-2.

Испытание автоматических выключателей

Характеристики выключателей проверяют в ходе типовых испытаний (стойкость маркировки; надежность винтов, токопроводящих частей и соединений; надежность выводов для внешних проводников; защита от электрических ударов; электроизоляционные устройства; превышение температуры (28-суточное испытание); характеристика прерывания; механическая и коммутационная износостойкость; короткое замыкание; стойкость против механических толчков и ударов; термостойкость; стойкость против аномального нагрева и огня; коррозийная устойчивость).

Варианты исполнения автоматического выключателя

Модульный автоматический выключатель

Внутреннее устройство модульного автоматического выключателя 1 2 2 3 4 5 6 7 8 9

Автоматический выключатель, рассчитанный на небольшие токи, в настоящее время чаще всего имеет модульную конструкцию, которая предназначена для крепления на DIN-рейку. Внутреннее устройство модульного автоматического выключателя показано на рисунке справа. Включение-выключение производится рычажком (1), провода подсоединяются к винтовым клеммам (2). Защелка (9) фиксирует корпус выключателя на DIN-рейке и позволяет при необходимости легко его снять (для этого нужно оттянуть защелку, вставив плоскую отвертку в петлю защелки). Коммутацию цепи осуществляют подвижный (3) и неподвижный (4) контакты. Подвижный контакт подпружинен, пружина обеспечивает усилие нажатия контактов во включенном состоянии и быстрое их отключение при срыве собачки механизма расцепления посредством одного из двух расцепителей: теплового (5) или электромагнитного (7). Во время расцепления контактов может возникнуть электрическая дуга, поэтому контакты имеют особую форму и находятся рядом с дугогасительной решеткой (8).

3. реле контроля напряжения

Реле контроля напряжения – это устройство, которое предотвращает появление высокого или низкого напряжения ,защищая устройства в этой сети Принцип работы этого устройства в том, чтобы не предотвратить перегрузку электроприборов.

4.Выключатель нагрузки

Выключатель нагрузки — высоковольтный(или низковольтный) коммутационный аппарат, занимающий по уровню допускаемых коммутационных токов промежуточное положение между разъединителем (коммутации под нагрузкой запрещены (как исключение допускается включение на холостой ход трансформаторов и линий — см. подробнее Разъединитель)) и выключателем (масляным, вакуумным, воздушным, электромагнитным, элегазовым) который способен отключать без повреждения как номинальные нагрузочные токи так и сверхтоки при аварийных режимах. Выключатель нагрузки допускает коммутацию номинального тока, но не рассчитан на разрыв токов при к.з. Отключение сверхтоков в таких выключателях осуществляется специальными предохранителями.

Привод Выключателя нагрузки

Привод выключателей нагрузок может быть мускульным непосредственного включения и отключения от предварительно натянутой пружины. Иногда применяется электропривод включения (например в ВВНР «Волна») и соленоид дистанционного отключения.

Разновидности выключателей нагрузок

По гашению электрической дуги выключатели нагрузок делятся:

• Автогазовые — самый распространенный в России и СНГ тип выключателя нагрузок;
• Вакуумные — наиболее перспективный тип выключателя нагрузок;
• Элегазовые
• Воздушные
• Электромагнитные

Вакуумный выключатель нагрузки

Низковольтный бытовой выключатель нагрузки

Это устройство, которое позволяет быстро произвести включение или отключение какой-либо цепи, находящейся под нагрузкой. Выключатель нагрузки это не тоже замое что автоматический выключатель, т к нет системы автоотлючения. Но выключатели нагрузки имеют усиленные контакты, срок службы которых намного превышает срок службы контактов простых автоматов. Это необходимо для возможности безопасного обесточивания линии, которая находится под нагрузкой. Если отключать нагрузку обычным автоматическим выключателем, то дуга, которая образуется при разрыве цепи, со временем может спровоцировать слипание контактов. Поэтому обычные автоматы нельзя использовать для включения-отключения нагрузки. Они нужны для защиты электропроводки при возникновении не штатной ситуации в защищаемой ими цепи электропитания.

Также некоторые модели выключателей нагрузки имеют двойной разрыв контакта, что позволяет гарантировать полное обесточивание отключаемой линии.

Для того чтобы можно было убедиться визуально, что контакты мини-рубильника разорвались, на некоторых моделях есть специальное смотровое окошко. Через него видно в каком состоянии (замкнутом или разомкнутом) находятся контакты рубильника.

Они бывают 1,2,3 и 4-х полюсные. Выбирать стоит в зависимости однофазная или трехфазная у вас сеть и нужно ли рвать ноль рубильником. Устанавливаются такие выключатели нагрузки на стандартную DIN-рейку. Это очень удобно, так как их можно ставить в любых распределительных щитках.

По номиналу тока мини-рубильники подразделяются так же как и автоматы. Это на 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100, 125А.

Применение Выключателей нагрузки

Выключатели нагрузки устанавливаются в распредустройствах и подстанциях 6-10 кВ и допускают коммутацию до нескольких МВА, в зависимости от конструкции и номинального тока.

Преимущества Выключателя нагрузки

• Простота в изготовлении и эксплуатации;
• Значительно меньшая стоимость по сравнению с другими выключателями — в несколько раз (особенно у автогазовых);
• Возможность отключения и включения номинальных токов нагрузок;
• Наличие дешевой защиты от сверхтоков в виде предохранителей, обычно заполненных кварцевым песком (типа ПК, ПКТ);
• Наличие видимого разрыва между контактами, что исключает установку дополнительного разъединителя (видимый разрыв необходим для безопасности работ на отходящей линии).

Недостатки Выключателя нагрузки

• Коммутация только номинальных мощностей;
• Малый ресурс работы (у выключателей нагрузки автогазового типа);

Дополнительные элементы Выключатель нагрузки

В качестве дополнительных элементов в выключателе нагрузки могут быть установлены ножи заземления с ручным приводом (при этом обычно предусматривается механическая взаимная блокировка ножей заземления и силовых контактов выключателя нагрузки), соленоид дистанционного отключения, сигнальные контакты положения контактов выключателя, срабатывания предохранителей.

5. устройство дифференциального тока , УЗО, дифавтомат

Не следует путать с автоматическим выключателем.

Устройство дифференциального тока (УДТ) , (англ. residual current device, RCD) - контактное коммутационное устройство, предназначено для того, чтобы включать, проводить и отключать электрические токи при нормальных условиях эксплуатации и размыкать контакты, когда дифференциальный ток достигает заданного значения при установленных условиях . В качестве УДТ используют автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, без встроенной защиты от сверхтока (ВДТ) и автоматический выключатель, управляемый дифференциальным током, со встроенной защитой от сверхтока (АВДТ).

Отлчие УЗО от дифавтомата : УЗО срабатывает по току утечки который не должен превышать 30 мА для защиты человека и 0.5 А для противопожарной защиты; дифавтомат защищает не только в случаях утечек, он обеспечивает надежную защиту также при перегрузках и коротких замыканиях в сети

Назначение Устройства дифференциального тока

УДТ с номинальным отключающим дифференциальным током, не превышающим 30 мА, предназначены для дополнительной защиты человека от поражения электрическим током. Используется в составе защиты «автоматическое отключение питания» .

В системах переменного тока дополнительная защита посредством УДТ должна быть предусмотрена для:

• штепсельных и силовых розеток с номинальным током до 32 А;
• передвижного оборудования с номинальным током до 32 А, которое используют вне помещения.

УДТ отключает защищаемую цепь:

• при прямом прикосновении человека или животного к электрооборудованию, находящемуся под напряжением;
• при повреждении основной изоляции и контакте токоведущих частей с открытой проводящей частью.

Требования по установке и применению УДТ приведены в серии стандартов на электроустановки зданий МЭК 60364.

Принцип действия Устройство дифференциального тока

Главным компонентом УДТ является дифференциальный трансформатор, который предназначен для обнаружения дифференциального тока. Если дифференциальный ток превысит значение отключающего дифференциального тока или равен ему, произойдет размыкание электрической цепи.

На фотографии показано внутреннее устройство одного из типов УДТ. Данное УДТ предназначено для установки в разрыв провода. Линейный и нейтральный проводники от источника питания подключаются к контактам (1), главная цепь УДТ подключается к контактам (2).

При нажатии кнопки (3) контакты (4) (а также еще один контакт, скрытый за узлом (5)) замыкаются, и УДТ пропускает ток. Соленоид (5) удерживает контакты в замкнутом состоянии после того, как кнопка отпущена.

Вторичная обмотка (6), к которой подключен расцепитель дифференциального тока. В нормальном состоянии ток линейного проводника равен току нейтрального проводника, однако эти токи противоположны по направлению. Таким образом, токи взаимно компенсируют друг друга и в катушке дифференциального трансформатора ЭДС отсутствует.

Ток замыкания на землю приводит к нарушению баланса в дифференциальном трансформаторе: через линейный проводник протекает больший ток, чем по нейтральному проводнику (часть тока протекает через тело человека, то есть в обход трансформатора). Дифференциальный ток в первичной обмотке дифференциального трансформатора приводит к появлению ЭДС во вторичной обмотке. Эта ЭДС сразу же регистрируется следящим устройством (7), которое отключает питание соленоида (5). Отключенный соленоид больше не удерживает контакты (4) в замкнутом состоянии, и они размыкаются под действием силы пружины.

Устройство спроектировано таким образом, что отключение происходит за доли секунды, что значительно снижает тяжесть последствий от поражения электрическим током.

Кнопка проверки (8) позволяет проверить работоспособность устройства путем пропускания небольшого тока через оранжевый тестовый провод (9). Тестовый провод проходит через сердечник дифференциального трансформатора, поэтому ток в тестовом проводе эквивалентен нарушению баланса токонесущих проводников, то есть УДТ должно отключиться при нажатии на кнопку проверки. Если УДТ не отключилось, значит оно неисправно и должно быть заменено.

Ограничения Устройство дифференциального тока

УДТ не сработает, если человек оказался под напряжением, но тока замыкания на землю при этом не возникло, например, при прикосновении одновременно к линейному и нейтральному проводникам защищаемой цепи. Предусмотреть защиту от таких прикосновений невозможно, так как нельзя отличить протекание тока через тело человека от нормального протекания тока в нагрузке. В подобных случаях действенны только механические защитные меры (изоляция, непроводящие кожухи и т. п.), а также отключение электроустановки перед ее обслуживанием.

УДТ, функционально зависимое от напряжения сети, нуждается в питании, которое получает от защищаемой цепи. Поэтому потенциально опасной является ситуация, когда выше УДТ произошел обрыв нейтрального проводника, а линейный остался под напряжением. В этом случае УДТ будет неспособно отключить цепь, так как напряжения в защищаемой цепи недостаточно для функционирования. УДТ, функционально не зависимое от напряжения, свободно от указанного недостатка.

История Устройство дифференциального тока

Первый патент (патент Германии № 552678 от 08.04.28) на УДТ был получен в 1928 году германской фирмой RWE (Rheinisch — Westfälisches Elektrizitätswerk AG). Первый действующий образец устройства защиты был изготовлен этой же фирмой в 1937 году. В качестве датчика использовался маленький дифференциальный трансформатор, а исполнительным элементом служило поляризованное реле с чувствительностью 0,01 ампера и быстродействием 0,1 с .

Чувствительность прототипа устройства была 80 мА - дальнейшее повышение чувствительности тормозилось отсутствием материалов с нужными магнитными свойствами. В 1958 году доктором Биглмайером из Австрии было предложено новое схемное решение конструкции УДТ. Сейчас такие УДТ маркируются буквой G. В конструкции были устранены ложные срабатывания от грозовых разрядов и увеличена чувствительность до 30 мА .

Граничные кривые переменного тока и физиологическое действие тока на организм человека были установлены путем тестов в 1940—1950 годы в университете Berkeley американским ученым Чарльзом Дальцилом. В ходе тестов добровольцы подвергались воздействию электрического тока с известным напряжением и силой тока .

В начале 1970-х годов большинство УДТ выпускалось в корпусах типа автоматических выключателей. С начала 1980-х годов в США большинство бытовых УДТ было уже встроенным в розетки.

В СССР первые эксперименты по проектированию УДТ начались в 1964 году . Первое серийное УДТ для укомплектования трехфазного электрифицированного инструмента было изготовлено в 1966 г. Выборгским заводом «Электроинструмент» по разработке ВНИИСМИ. Первое бытовое УДТ в СССР было разработано в 1974 году, но в серию не пошло . Серийное бытовое УДТ производилось с 1988 года в значительных количествах (до 200 тысяч штук в год). Типичный вид УДТ того времени — удлинитель с розеткой на шнуре. С 1982 года все учебное электротехническое оборудование, поступавшее в школы, в обязательном порядке оснащалось УДТ, которое получило наименование «школьное». Серийность изделия доходила до 60 тыс. штук в год. Для нужд промышленности и сельского хозяйства выпускались защиты ИЭ-9801, ИЭ-9813, УЗОШ 10.2 (еще выпускается), РУД-0,5.

В настоящее время используются преимущественно УДТ для монтажа в электрощите на DIN-рейку, а встроенные УДТ пока широкого распространения не получили.

Классификация Устройство дифференциального тока

По способу управления

• УДТ без вспомогательного источника питания
• УДТ со вспомогательным источником питания:
  • выполняющие автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника с выдержкой времени и без нее:
    • производящие автоматическое повторное включение при восстановлении работы вспомогательного источника
    • не производящие автоматическое повторное включение при восстановлении работы вспомогательного источника
  • не производящие автоматическое отключение при отказе вспомогательного источника:
    • способные произвести отключение при возникновении опасной ситуации после отказа вспомогательного источника
    • не способные произвести отключение при возникновении опасной ситуации после отказа вспомогательного источника

По виду установки

• стационарные с монтажом стационарной электропроводкой
• переносные с монтажом гибкими проводами с удлинителями

По числу полюсов

• двухполюсные;
• четырехполюсные.

По возможности регулирования отключающего дифференциального тока

• нерегулируемые;
• регулируемые:
  • с дискретным регулированием;
  • с плавным регулированием.

По стойкости при импульсном напряжении

• допускающие возможность отключения при импульсном напряжении;
• стойкие при импульсном напряжении.

По условиям функционирования при наличии составляющей постоянного тока

УДТ типа АС: УДТ, срабатывание которого обеспечивается дифференциальным синусоидальным переменным током путем или внезапного его приложения, или при медленном нарастании .

УДТ типа А: УДТ, срабатывание которого обеспечивается и синусоидальным переменным, и пульсирующим постоянным дифференциальным током путем или внезапного приложения, или медленного нарастания .

УДТ типа В: УДТ, которое гарантирует срабатывание как устройство типа А и дополнительно срабатывает:

• при дифференциальном синусоидальном переменном токе частоты до 1000 Гц;
• при дифференциальном синусоидальном переменном токе, наложенном на сглаженный постоянный ток;
• при дифференциальном пульсирующем постоянном токе, наложенном на сглаженный постоянный ток;
• при дифференциальном пульсирующем выпрямленном токе от двух или более фаз;
• при дифференциальном сглаженном постоянном токе, приложенном внезапно или постепенно возрастающем, вне зависимости от полярности^[10].

УДТ типа F: УДТ, которое гарантирует срабатывание как устройство типа А в соответствии с требованиями МЭК 61008-1 и МЭК 61009-1 и дополнительно срабатывает:

• при составном дифференциальном токе, приложенном внезапно или постепенно возрастающем между фазой и нейтралью или фазами и средним заземленным проводником;
• при дифференциальном пульсирующем постоянном токе, наложенном на сглаженный постоянный ток^[10].

По наличию задержки по времени (в присутствии дифференциального тока)

• УДТ без выдержки времени — тип для общего применения;
• УДТ с выдержкой времени — тип S для обеспечения селективности.

Для простого теста разных типов Дифавтоматов можно применить т.н. батаречиный тест

Вау!! 😲 Ты еще не читал? Это зря!

• диагностика коммутационных аппаратов ,
• переходные процессы , виды коротких замыканий ,
• реле
• переходные процессы
• пробой дэлектрика (воздуха)

Исследование, описанное в статье про коммутационный аппарат, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое коммутационный аппарат, автоматический выключатель, реле контроля напряжения, выключатель нагрузки , устройство дифференциального тока, узо, дифавтомат, проходной выключатель, мастер выключатель и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства