A схема выключатель представляет собой устройство защиты от перегрузки по току (OCPD), предназначенное для защиты электрических устройств и людей от условий перегрузки по току. В отличие от большинства предохранителей, схема выключатели можно сбрасывать, что делает их популярным выбором для защиты от перегрузки по току. схема В автоматических выключателях используется электромагнит и/или биметаллический переключатель для обнаружения перегрузки по току.
Типы и характеристики автоматических выключателей
A схема выключатель можно сбросить, переместив рукоятку рычага отключения в положение полного ВЫКЛ, а затем вернув рукоятку в положение ВКЛ. Перед попыткой сброса выключателя люди должны убедиться, что источник перегрузки устранен. Есть три типа схема выключатели, отличающиеся внутренними механизмами отключения:
- магнитные
- Тепловой
- Термомагнитный
Независимо от того, какой внутренний механизм используется в выключателе, большинство выключателей внешне выглядят одинаково, за исключением схема предохранитель прерывателя. Предохранитель автоматического выключателя представляет собой ввинчиваемый OCPD, который имеет рабочие характеристики автоматического выключателя.
Преимущество предохранителя автоматического выключателя состоит в том, что предохранитель может быть сброшен после перегрузки. Доступны автоматические выключатели различной силы тока, но напряжение обычно рассчитывается на 110 В для однополюсных выключателей для жилых помещений или 220 В для двухполюсных выключателей для жилых помещений.
Рисунок 1. Автоматические выключатели доступны в различных конфигурациях, включая однополюсные и двухполюсные выключатели.
Чтобы получить доступ к соединениям автоматического выключателя на сервисной панели, необходимо снять крышку панели.
магнитные
Магнитный прерыватель цепи - это OCPD, который работает с использованием миниатюрных электромагнитов для размыкания и замыкания контактов. Основная идея показана ниже.
Рисунок 2. Электромагнитные соленоиды - это пример использования электромагнетизма для работы.
Как вы можете видеть, железный поршень окружен заключенной в оболочку катушкой с проволокой, а к железному поршню прикреплен набор контактов. Когда через катушку проходит электрический ток, контакты, прикрепленные к железному сердечнику, притягиваются к катушке. Таким образом, мы можем размыкать или замыкать контакты соленоида. Обратите внимание, что на рисунке показаны как нормально открытые, так и нормально закрытые контакты.
Как показано на Рисунке 3, создаваемое магнитное поле можно усилить, увеличивая приложенный ток и количество витков на единицу длины, а также вставляя железный сердечник через катушку.
Рисунок 3. Электромагнит можно усилить, увеличивая силу тока, увеличивая количество витков в катушке и вставляя железный сердечник через катушку.
Соленоид в магнитном выключателе размыкает цепь в зависимости от ограничения тока выключателя.
Когда ток через катушку превышает номинальное значение выключателя, магнитное притяжение становится достаточно сильным, чтобы активировать ручку рычага отключения и размыкать цепь. См. Рисунок 4.
Рис. 4. В магнитном выключателе пропускание электрического тока через катушку приводит к тому, что контакты, прикрепленные к железному сердечнику, притягиваются к катушке. Соленоид в магнитном выключателе размыкает и замыкает контакты в зависимости от уровня тока.
После устранения перегрузки рукоятку рычага отключения можно вернуть в исходное положение, повторно активируя цепь.
Тепловой
В тепловых выключателях используется биметаллическая полоса, прикрепленная к механизму защелки. Биметаллическая полоса состоит из двух разнородных металлов, которые при нагревании расширяются с разной скоростью. Биметаллическая полоса при нагревании изгибается и размыкает контакты. См. Рисунок 5. Биметаллическая полоса может нагреваться непосредственно током в цепи или косвенно из-за повышения температуры, вызванного увеличением тока в цепи.
Рисунок 5. В тепловых выключателях используется биметаллическая полоса, прикрепленная к механизму защелки, чтобы размыкать цепь при коротком замыкании или перегрузке.
Тепловые выключатели сконструированы таким образом, что биметаллическая полоса изгибается для размыкания контакта под действием пружины в зависимости от величины протекающего через нее постоянного тока. Биметаллическая полоса должна остыть и вернуться к своему нормальному состоянию (размеру) при комнатной температуре, прежде чем автоматический выключатель можно будет сбросить.
Тепловая защита цепи не мгновенная. Требуется время, чтобы нагреть полоску и прогнуться достаточно далеко, чтобы контакты открылись. Магнитный прерыватель цепи используется в приложениях, где эта задержка может вызвать повреждение цепи. Термовыключатели могут быть сброшены нажатием кнопки только после того, как биметаллическая полоса остынет.
Термомагнитный
Термомагнитные выключатели включают как функцию магнитного отключения для защиты от короткого замыкания, так и функцию теплового отключения для защиты от перегрузки, как показано на рисунке 6.
Рисунок 6. Термомагнитный выключатель.
Термомагнитные выключатели также называют выключателями с обратнозависимой выдержкой времени. Как показывает альтернативное название «обратнозависимое время», чем выше перегрузка, тем короче время, необходимое автоматическому выключателю для размыкания.
Когда возникает состояние перегрузки, избыточный ток выделяет тепло, которое воспринимается биметаллическим термочувствительным элементом. Через короткий промежуток времени, в зависимости от номинальных характеристик выключателя и величины перегрузки, выключатель сработает, отключив источник напряжения от нагрузки. В случае короткого замыкания электромагнитный датчик немедленно реагирует на ток короткого замыкания и размыкает цепь.
Автоматические выключатели постоянного тока
Автоматический выключатель постоянного тока - это OCPD, который защищает электрические устройства, работающие с постоянным током, и содержит дополнительные меры по гашению дуги.
Автоматические выключатели постоянного тока являются относительно новым technology большинству домовладельцев, поскольку большинство устройств, используемых в доме, работают с автоматическими выключателями переменного и переменного тока. Обычные автоматические выключатели переменного тока для дома рассчитаны на отключение свыше 6 кА. Некоторые производители производят автоматические выключатели с двойным номиналом для переменного / постоянного тока от 48 до 125 В постоянного тока. Автоматические выключатели постоянного тока используются с программируемыми логическими контроллерами (ПЛК) от 24 до 48 В постоянного тока и в ветроэнергетических установках.
Хотя автоматические выключатели постоянного и переменного тока похожи по форме и функциям, внутренне они работают по-разному. Во время перегрузки внутренние контакты выключателей постоянного и переменного тока разделяются для защиты цепи. Однако по мере того как контакты разъединяются, образуется дуга, когда ток проходит через образовавшийся воздушный зазор. Контактная дуга - это электрическая дуга, возникающая при размыкании и замыкании автоматических выключателей. См. Рис. 7. По мере того как дуга продолжает прыгать через воздушный зазор, ток продолжает течь через цепь. Эти дуги необходимо быстро погасить.
Рисунок 7. Контактная дуга - это электрическая дуга, возникающая при размыкании и замыкании выключателей.
Способы, которыми сконструированы автоматические выключатели постоянного и переменного тока для гашения дуги, сильно различаются, и именно поэтому автоматические выключатели переменного и постоянного тока не взаимозаменяемы. Для цепей постоянного тока следует использовать только автоматические выключатели, обозначенные как выключатели постоянного тока.
Выключатель переменного тока никогда не должен использоваться в цепи постоянного тока. Автоматические выключатели переменного тока не предназначены для устранения проблем дугового разряда, связанных с постоянным током. Автоматические выключатели постоянного тока включают дополнительные меры по гашению дуги для рассеивания электрической дуги при размыкании и замыкании и продления срока службы устройства.
Подавление дуги постоянного тока
Дуги постоянного тока считаются наиболее трудными для гашения, потому что постоянный источник постоянного тока заставляет ток течь постоянно и с большой стабильностью через гораздо более широкий промежуток, чем источник переменного тока с равным напряжением, часто показываемый в таких показателях, как пиковое значение и среднеквадратичное значение.
Чтобы уменьшить искрение в цепях постоянного тока, механизм переключения должен быть таким, чтобы контакты разъединялись быстро и с достаточным воздушным зазором, чтобы гасить дугу как можно скорее при размыкании. Когда контакты постоянного тока замыкаются, необходимо, чтобы контакты перемещались вместе как можно быстрее, чтобы предотвратить некоторые из тех же проблем, возникающих при их размыкании. Если автоматический выключатель рассчитан на постоянный ток, он будет указан на выключателе производителями.
Рисунок 8. Некоторые автоматические выключатели рассчитаны на переменный / постоянный ток. Эта информация будет четко указана на этикетке производителя.
Стоит упомянуть, что когда короткое замыкание происходит на выводах цепи постоянного тока, ток увеличивается от рабочего тока до тока короткого замыкания в зависимости от сопротивления и индуктивности короткозамкнутого контура.
Некоторые типы автоматических выключателей рассчитаны на переменный / постоянный ток для использования с любым типом применения. Эта информация будет указана на этикетке производителя.
Подавление дуги переменного тока
Дуга переменного тока самозатухает при размыкании набора контактов. Источник переменного тока имеет напряжение, меняющее полярность 120 раз в секунду при работе от сети с частотой 60 Гц. Чередование позволяет дуге иметь максимальную продолжительность не более полупериода.
Переменный ток достигает нуля 60 раз в секунду. См. Рисунок 8. Когда переменный ток достигает нуля, ток не течет, и, следовательно, дуга гаснет.
Рисунок 9. Когда переменный ток достигает нуля, ток не течет, и, следовательно, дуга гаснет.
Автоматические выключатели как OCPD
Автоматический выключатель - это устройство защиты от перегрузки по току с механическим механизмом, который может автоматически размыкать цепь при коротком замыкании или перегрузке. Автоматические выключатели используют два принципа работы для защиты цепи: тепловой и магнитный.
Тепловые выключатели состоят из нагревательного элемента и механического фиксатора. Нагревательный элемент обычно представляет собой биметаллическую полосу, которая нагревается при протекании через нее тока.
Магнитные выключатели используют электромагнит для обнаружения состояния перегрузки по току. Большинство магнитных выключателей содержат как тепловые, так и магнитные компоненты. В то время как магнитные компоненты защищают схему от высоких токов перегрузки или токов короткого замыкания, тепловые компоненты защищают схему от постоянного тока перегрузки, уровень которого недостаточен для активации магнитных компонентов.
Автоматический выключатель постоянного тока используется для защиты электрических устройств, работающих с постоянным током (DC), и содержит дополнительные меры по гашению дуги. Автоматические выключатели постоянного тока являются относительно новой технологией и используются в зарядных станциях электромобилей, фотоэлектрических устройствах и системах хранения аккумуляторов, а также в промышленных распределительных сетях постоянного тока.