Меню

Какой режим работы у выключателей

Принцип работы автоматического выключателя

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели – это устройства, которые предназначаются для защитного отключения цепей постоянного и переменного тока в случаях короткого замыкания, токовой перегрузки, снижения напряжения или его исчезновения.

В отличии от плавких предохранителей автоматические выключатели имеют более точный ток отключения, могут многократно использоваться, а также при трехфазном исполнении при срабатывании предохранителя какая – то из фаз (одна либо две) могут остаться под напряжением, что является тоже аварийным режимом работы (особенно при питании трехфазных электродвигателей).

Автоматические выключатели классифицируют по выполняемым функциям, таким как:

  • Автоматы минимального и максимального тока;
  • Автоматы минимального напряжения;
  • Обратной мощности;

Принцип действия автоматического выключателя

Мы рассмотрим принцип действия автоматического выключателя на примере автомата максимального тока.

Его схема показана ниже:

1 – электромагнит, 2 – якорь, 3, 7 – пружины, 4 – ось, по которой движется якорь, 5 – защелка, 6 – рычаг, 8 – силовой контакт.

При протекании номинального тока система работает нормально. Как только ток превысит допустимое значение уставки, последовательно включенный в цепь электромагнит 1, преодолеет усилие сдерживающей пружины 3 и втянет якорь 2, и провернувшись через ось 4 защелка 5 освободит рычаг 6. Тогда отключающая пружина 7 разомкнет силовые контакты 8. Такой автомат включается вручную.

В настоящее время созданы автоматы, которые имеют время отключения от 0,02 – 0,007 с на токи отключения 3000 – 5000 А.

Конструкции автоматических выключателей

Существует довольно много различных конструкций автоматических выключателей как цепей переменного, так и цепей постоянного тока.

В последнее время очень широкое распространение получили автоматы малогабаритные, которые предназначаются для защиты от КЗ и токовых перегрузок сетей бытовых и производственных в установках на токи до 50 А и напряжением до 380 В.

Главным защитным средством в таких выключателях являются биметаллические или электромагнитные элементы, срабатывающие с определенной выдержкой времени при нагревании. Автоматы, в которых присутствует электромагнит, обладают довольно большим быстродействием, и этот фактор очень важен при коротких замыканиях.

Ниже показан пробочный автомат на ток 6 А и напряжением не превышающим 250 В:

1 – электромагнит, 2 –пластина биметаллическая, 3, 4 – кнопки включения и выключения соответственно, 5 – расцепитель.

Биметаллическую пластину, как и электромагнит, включают в цепь последовательно. Если через автоматический выключатель протекает ток выше номинального, пластина начинает нагреваться. При длительном протекании превышающего тока пластина 2 деформируется в следствии нагрева, и воздействует на механизм расцепителя 5. При возникновении в цепи короткого замыкания электромагнит 1, мгновенно втянет сердечник и этим тоже воздействует на расцепитель, который разомкнет цепь. Также данный тип автомата отключается вручную путем нажатия кнопки 4, а включение только ручное путем нажатия кнопки 3. Механизм расцепления выполняется в виде ломающегося рычага или защелки.

Принципиальная электрическая схема автомата показана ниже:

1 – электромагнит, 2 – биметаллическая пластина.

Принцип действия трехфазных автоматических выключателей практически ничем не отличается от однофазных. Трехфазные выключатели снабжаются специальными дугогасительными камерами или катушками, в зависимости от мощности устройств.

Ниже приведено видео, подробно описывающее работу автоматического выключателя.

Модульные автоматические выключатели

Типы автоматических выключателей

Существуют такие типы:

  • 2-полюсный: предназначен для однофазной линии, состоящей из одного разъема под напряжением и одного нейтрального провода.
  • 4-полюсный: он рассчитан на трехфазную линию, состоящую из 4 слотов, где могут быть подключены три фазовых провода и нейтральный провод.

Следовательно, он обеспечивает устройство защиты в режиме реального времени для основных цепей, используемых в промышленности и других высоковольтных коммерческих местах, где из-за этого всегда существует риск поражения электрическим током и несчастного случая.

Штатный режим работы

В штатном режиме через автоматический выключатель течет ток, который меньше номинального или равен ему.

При этом напряжение питания поступает на верхнюю клемму, которая соединена с неподвижным контактом.

С последнего ток идет к подвижному контакту, затем по гибкому медному проводнику на соленоид.

Далее ток с соленоида поступает на расцепитель (тепловое реле) и после на клемму, расположенную снизу. Именно она соединяется с потребителями электроэнергии.

Аварийные режимы работы

Принцип работы автоматического выключателя переменного тока таков, что при аварийной ситуации (перегрузка или короткое замыкание) происходит отключение защищаемой цепи.

Начинает работать механизм свободного расцепления, он приводится в действие специальным расцепителем (обычно электромагнитные или тепловые используются в конструкциях).

Режим перегрузки

Режим перегрузки – это когда ток, потребляемый подключенной к автомату нагрузкой, становится выше, нежели номинальное значение прибора. При этом ток, который проходит через расцепитель, вызывает нагрев пластины из биметалла, что приводит к увеличению ее изгиба. Это приводит к тому, что срабатывает расцепительный механизм. В этот момент выключается автомат, и цепь размыкается.

Читайте также:  Выключатель давления для посудомоечной машины

Тепловая защита срабатывает не мгновенно, так как для нагрева пластины нужно некоторое время. И оно варьируется в зависимости от того, насколько превышено номинальное значение силы тока. Промежуток времени может колебаться от пары секунд до часа. Задержка позволит избавиться от отключения питания при непродолжительном и случайном повышении тока. Часто такие превышения можно наблюдать при запуске электродвигателя.

Ток срабатывания

Минимальное значение силы тока, при котором обязан срабатывать тепловой расцепитель, регулируется специальным винтом на заводе-изготовителе.

Значение примерно в полтора раза выше, нежели номинал, который указывается на корпусе выключателя. Как видите, принцип работы расцепителя автоматического выключателя не очень сложен. Но на силу тока, при котором происходит срабатывание тепловой защиты, огромное влияние оказывает и то, какая у окружающей среды температура.

Если в помещении жарко, то прогрев и выгибание биметаллической пластины начнут происходить при малом значении тока.

А если в помещении холодно, то тепловой расцепитель начнет работать при более высоком токе.

Поэтому один и тот же автоматический выключатель с биметаллической пластиной будет работать по-разному зимой и летом.

Это к автоматам с электромагнитными расцепителями не относится.

Источник



Все виды выключателей для домашнего использования – какие они бывают и где применяются

При монтаже освещения используются различные виды выключателей, которые подбираются в зависимости от параметров осветительного оборудования и дизайна интерьера. Чтобы выбрать подходящую модель, надо знать какие бывают выключатели – в чем их различие по способу монтажа, подключению и принципу действия.

Скрытый и наружный способы установки

Самое первое c чем придется определиться – какой нужен выключатель по типу установки, которая может быть внутренний или наружной.

В первом случае монтаж производится внутри стены, для чего в ней вырезаются отверстия соответствующего размера. Этот вид устройств используется чаще всего, так как преимущественно проводка прокладывается скрытым способом.

Наружные выключатели применяются либо в деревянных домах, в которых проводка чаще всего делается открытого типа, или когда приборы освещения прокладываются по временной схеме – в этом случае чтобы не резать стены провода прокладывают на их поверхности.

В плане дизайна выключатели для скрытого монтажа более привлекательны, так как на стене видно только их лицевую часть.

Крепление проводки к клеммам выключателей

Для установки в бытовых системах освещения применяются только две разновидности креплений проводки к контактам выключателей – винтовая и безвинтовая.

Винтовое соединение это стандартный более привычное привычный способ крепления когда провод вставляется в клемму, которая болтом притягивается к основанию. У этого метода крепления есть один недостаток – под воздействием электрического тока все проводники немного вибрируют, поэтому со временем такое соединение может ослабнуть, особенно если жила многопроволочная.

Безвинтовое соединение это по сути зажим на пружине – в который провод вставляется и затем фиксируется. Форма зажима препятствует самопроизвольному выпадению вставленной в него жилы, а пружина нивелирует вибрации вызываемые током, поэтому такое соединение не нуждается в периодическом подтягивание контактов.

К недостаткам безвинтовых соединений относятся малая площадь контакта между проводом и зажимом и то, что они не рассчитаны на подключение алюминиевых проводов.

В случае крайней необходимости алюминиевые провода использовать все же можно, но для этого придется дополнительно купить специальную смазку, которой надо покрыть провода перед их фиксацией в зажимах.

На практике нет особой разницы между использованием тех или иных выключателей так как современные осветительные устройства обладают невысокой мощностью. Следовательно ток через клеммы проходит небольшой и не оказывает заметного влияния ни на болтовые соединения ни на зажимы.

Способ включения

Зачастую это основной критерий, по которому выбираются выключатели. Кроме различий во внутренней начинке, способ подключения напрямую влияет на дизайн устройства – будет он универсальным, под стиль ретро или наоборот – какой-либо из современных направлений.

Стандартные клавишные

Это наиболее распространенный вид выключателей. Изготавливают их для наружной и внутренней проводки – они отличаются простотой конструкции и удобством в использовании. Принцип действия максимально упрощен – внутри такого устройства находится механический двухпозиционный переключатель, который замыкает либо размыкает электрическую цепь.

Читайте также:  Автоматический выключатель 160а сименс

Зачастую из одной точки включают несколько приборов освещения – например, это могут быть туалет и ванная, или просто разные лампы на одной люстре, для чего нужно несколько выключателей. Чтобы не загромождать пространство стены, делают выключатели с двумя, тремя и более клавишами.

В свою очередь к такому типу можно отнести следующие виды выключателей света:

Кнопочные

Их контакты действуют в паре с пружинным механизмом – при нажатии кнопки они замыкаются, а при повторном нажатии происходит размыкание цепи. Изначально такие выключатели устанавливались на настольных лампах, а затем такой механизм стал устанавливаться и на настенных моделях. По стоимости они несколько дороже стандартных клавишных выключателей, но это компенсируется некоторой нестандартностью решения.

Веревочные

По сути это несколько переделанный вариант кнопочного выключателя – к нему добавлен рычаг, одно плечо которого нажимает на кнопку, а к другому подсоединена веревка (цепочка).

Чаще всего такие устройства используются как дизайнерский ход, но они имеют и некоторые практические преимущества: их гораздо проще найти в темноте, а также к ним легче добраться ребенку.

Поворотные

Принципиально их электрическая схема ничем не отличаются от клавишных – они также имеют только два положения, но включение и выключение освещения происходит после поворота ручки на корпусе. Используются они достаточно редко, но все еще популярны при создании открытой электропроводки в стиле ретро. В отличие от двух и трехклавишных, конструкционно поворотный выключатель предполагается только в одиночном исполнении.

Ползунковые

Самая простая конструкция – при перемещении ползунка соединяются контакты и замыкается цепь. При обратном движении ползунка защелка перестает удерживать контакты и они разъединяются под действием пружины. По ряду причин используются только для включения переносных приборов – для стационарного освещения практичнее применять другие конструкции.

Выключатели проходные

По сути, это не выключатели, а двухпозиционные переключатели, которые замыкают одну либо вторую ветку электрической цепи. Основа их электросхемы – три контакта: один на входе и два на выходе – переключения замыкают входящий провод с одним из исходящих. Особенность их конструкции позволяет при использовании двух переключателей собрать схему, в которой один источник освещения будет включаться и выключаться из двух разных мест.

Внешне такие выключатели ничем не отличаются от стандартных клавишных, но есть одна особенность по способу включения.

Если обычные имеют строго обозначенные положения «вкл-выкл», то у проходных они могут постоянно меняться.

К примеру, есть два выключателя, клавиши обоих находятся в положении «вниз» и освещение выключено. Когда в первой точке переключить клавишу вверх, то свет включится. Затем надо выключить освещение во второй точке, для чего клавиша на ней тоже переключается (с нижнего положения на верхнее). Теперь чтобы включить свет в первой точке надо уже опустить клавишу в положение «вниз» и т.д.

Перекрёстные (реверсивные)

Сделаны для использования в паре с проходными переключателями, в том случае, если надо включать освещение из трех и более мест. Схема такого переключателя представляет собой четыре контакта – по два на входе и выходе. В одном положении входящие контакты замкнуты с соответствующими по расположению исходящими (1 с 3, а 2 с 4), а при переключении они меняются местами (1 идет на 4, а 2 на 3).

Из схемы видно, что в случае необходимости перекрестный переключатель можно использовать в качестве обычного выключателя, но так как стоимость его несколько выше стандартной модели, то целесообразность такого решения будет под вопросом.

Выключатели-светорегуляторы (Диммеры)

Второе название таких выключателей происходит от английского слова dimmer, что переводится как затемнение и исчерпывающе характеризует возможности этого класса устройств – плавное изменение уровня освещенности от максимального до полного выключения.

По сути это резистор переменного сопротивления который устанавливается в электрическую цепь последовательно к нагрузке.

Пример работы таких выключателей мог видеть каждый посетитель кинотеатра – когда свет понемногу начинает гаснуть, значит сейчас начнется фильм и надо поскорее занимать места, если не успели этого сделать заранее.

В домашних условиях такие выключатели будут полезны для установки нужной интенсивности освещения, ведь, к примеру, для чтения и просмотра телевизора яркость нужна разная.

Также полезным такой регулятор будет если в семье есть маленький ребёнок, которого может испугать неожиданная смена освещения.

Сенсорные

Такие типы выключателей изготавливаются на основе двух принципиально различных схем. Изначально они использовали наличие у человеческого тела наличие определенной электрической емкости – в основе такого устройства применяется конденсаторная схема. После прикосновения к контакту емкость изменялась и подавался сигнал на включение или выключение освещения. Даже в первоначальном варианте такой выключатель света позволял плавно регулировать уровень освещенности – если просто дотронуться до контакта, то лампа выключался сразу, а если удерживать палец на контактной пластине то постепенно.

Читайте также:  Шнайдер электрик выключатели производство

Современные устройства оснащаются миниатюрными дисплеями, наподобие экрана мобильного телефона, а управление происходит посредством микросхемы. Это позволяет добавлять в такие выключатели дополнительными функциями: таймер, подсветка и т.п.

Акустические

Интересное решение, позволяющая без дополнительных устройство включать и отключать освещение из любой части комнаты. От какого устройства есть как несомненное преимущество такие очевидные недостатки, из-за которых рекомендуется рассмотреть возможность установки его в паре с другим выключателем.

К минусам относятся самопроизвольное срабатывание, например, если открывать шампанское или просто похлопать ребенку за рассказанный стих.

Если настройка или размещение выключателя произведены неудачно, то он не всегда будет срабатывать с первого раза – особенно этим грешат бюджетные модели.

Также надо учитывать, что рано или поздно свет надо будет включить бесшумно, а еще, такие выключатели не могут регулировать уровень освещенности.

Управляемые дистанционно

Эти устройства являются одной из ступеней развития концепции «умного дома». После установки таких выключателей, освещение можно регулировать посредством пульта дистанционного управления: включать, выключать, приглушать – полный набор функций зависит от производителя.

Так как все управление производится как с пульта, так и напрямую с выключателя, то недостатки такого устройства сведены к минимуму, а заключаются они в необходимости держать пульт под рукой и при этом стараться не сесть на него и избегать прочих механических воздействий.

Очевидно, что стоимость таких устройств будет на порядок выше, чем у стандартных выключателей.

Дополнительные функции

Выключатели для умного дома не ограничиваются просто функцией дистанционного управления – они изготавливаются в разнообразных вариациях, среди которых следующие:

Выключатели с подсветкой. Очень удобно видеть где он расположен, если заходить в темную комнату. Да и просто ночью огонек будет ориентиром, благодаря которому знаешь в какую сторону надо идти, если не включен ночник. Минус таких устройств в параллельном подключении светодиода – если прибором освещения выступает лампа дневного света (или экономка) со стартером, то через светодиод будет происходить постепенная зарядка конденсатора. Когда он будет полностью заряжен, то отдаст накопленное электричество лампе и она на короткое мгновение начнет светиться – обычно это очень раздражает.

Выключатели контрольные. Устанавливаются в том случае, когда лампа находится в одном помещении, а сам выключатель освещения в другом. На корпусе есть контрольная лампочка, которая загорается вместе с включаемым освещением – это позволяет издалека оценить, к примеру, не забыли ли выключить свет в ванной.

Выключатели-таймеры. Через некий заранее определенный промежуток времени после включения такой выключатель выключит свет. Чаще всего используется в прихожих, подвалах или туалетах. Продвинутые модели могут давать голосовые предупреждения, что скоро собираются выключить свет.

Выключатели с датчиком движения. Включают освещение, когда мимо них происходит перемещение какого-либо объекта, что существенно экономит электроэнергию – лампа светит не всю ночь, а несколько минут.

Недостаток бюджетных моделей – они способны обнаружить движение только в перпендикулярной плоскости, а если идти напрямую на датчик, то он будет считать, что ничего не происходит.

Выключатели с датчиком присутствия. Одна из самых продвинутых моделей – способна уловить инфракрасное излучение, что всегда исходит от человека, и на основании этого определить, что в помещении требуется включить освещение. Соответственно, свет не отключится, пока человек будет находиться в комнате, поэтому в спальне такой выключатель можно ставить, только если он дополнительно оборудован пультом ДУ.

По каким критериям надо выбирать выключатель на следующем видео:

Как итог – стандартные выключатели это далеко не все, что может предложить рынок осветительных приборов. Чтобы сделать правильный выбор надо оценить свои потребности и готовность мириться с возможные недостатками, которые есть у каждого из видов бытовых выключателей. Также стоит помнить, что эти приборы устанавливаются не на один год и в доме их не так много. Поэтому, если вопрос бюджета не стоит слишком уж остро, то экономия на хороших выключателях вряд ли будет оправданной.

Источник