Тип главных контактов в автоматах. Виды автоматических устройств
Автоматизация производства - это процесс в развитии машинного производства, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам . Введение автоматизации на производстве позволяет значительно повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции, сократить долю рабочих, занятых в различных сферах производства.
До внедрения средств автоматизации замещение физического труда происходило посредством механизации основных и вспомогательных операций производственного процесса. Интеллектуальный труд долгое время оставался не механизированным (ручным). В настоящее время операции физического и интеллектуального труда, поддающиеся формализации, становятся объектом механизации и автоматизации.
Современные производственные системы, обеспечивающие гибкость при автоматизированном производстве, включают :
· Станки с ЧПУ, впервые появившиеся на рынке ещё в 1955 году. Массовое распространение началось лишь с применением микропроцессоров.
· Промышленные роботы, впервые появившиеся в 1962 году. Массовое распространение связано с развитием микроэлектроники.
· Роботизированный технологический комплекс (РТК), впервые появившиеся на рынке ещё в 1970-80 годы. Массовое распространение началось с применением программируемых систем управления.
· Гибкие производственные системы, характеризуемые сочетанием технологических единиц и роботов, управляемые ЭВМ, имеющие оборудование для перемещения обрабатываемых деталей и смены инструмента.
· Автоматизированные складские системы (англ. Automated Storage and Retrieval Systems, AS/RS ). Предусматривают использование управляемых компьютером подъемно-транспортных устройств, которые закладывают изделия на склад и извлекают их оттуда по команде.
· Системы контроля качества на базе ЭВМ (англ. Computer-aided Quality Control, CAQ ) - техническое приложение компьютеров и управляемых компьютерами машин для проверки качества продуктов.
· Система автоматизированного проектирования (англ. Computer-aided Design, CAD ) используется проектировщиками при разработке новых изделий и технико-экономической документации.
· Планирование и увязка отдельных элементов плана с использованием ЭВМ (англ. Computer-aided Planning, CAP ). САР - разделяется по различным характеристикам и назначениям, по состоянию примерно одинаковых элементов.
ЭВМ (электронно-вычислительная машина)
Изложите основные положения технологии уборочно-моечных работ. Сравните уборочно-моечное оборудование и обоснуйте его выбор. Оцените возможности проектирования поста уборочно-моечных работ.
Моечные работы выполняют часто вручную с применением шланга с пистолетом и насоса низкого (0,3-0,4 МПа) или высокого (1,5-2,0 МПа) давления или механизированным способом с использованием моечных установок. Прогрессивным способом является механизированная и автоматическая мойка автомобилей, автомобильных агрегатов и деталей, которая позволяет максимально заменить ручной труд и увеличить производительность труда при качественной мойке.
Итак, рассмотрим основные существующие виды автомоек:
Ручная мойка – это традиционная мойка автомобиля, которую выполняют люди. Машина моется водой и автошампунем с применением губок, щеток, тряпок и т.п., то есть контактная мойка.
Плюсом ручной мойки авто является то, что человек в процессе работы видит, какие участки загрязнены больше и нуждаются в более тщательной очистке.
Минусы: при такой мойке есть большой риск повредить лакокрасочное покрытие на кузове автомобиля; и ручная мойка автомобиля займёт наибольшее количество времени.
Щёточная автомойка – это контактная мойка, в которой не участвуют люди, она осуществляется с помощью специальных автоматических установок. Процесс состоит из нескольких этапов: сначала машина обдаётся водой под давлением, затем горячей пеной, затем для очистки машины от грязи за дело берутся быстро вращающиеся щётки. Последний этап – нанесение защитного воска и сушка автомобиля.
Щёточная мойка подойдет для сильных загрязнений, с которыми бесконтактная мойка может не справиться. Щетки изготавливаются из синтетических нитей, закругленных на концах. Качественные щётки не должны царапать лакокрасочное покрытие.
Бесконтактная автомойка – это мойка активными пенами. Эта технология применяется на обычных бесконтактных мойках, где мойку выполняют люди с применением специальных приборов, а также в конвейерных и портальных автомойках. В процессе такой мойки основной слой грязи смывается струей воды под высоким давлением, затем специальным оборудованием наносится активная пена, под действием которой оставшаяся грязь отстает от кузова, и через некоторое время пена смывается также потоком воды под напором. Как правило, такая мойка заканчивается нанесением защитной полироли, которая придаст привлекательный блеск и защитит от быстрого загрязнения и губительного воздействия окружающей среды.
Бесконтактная автомойка или мойка высокого давления наносит наименьший вред лакокрасочному покрытию кузова.
Сухая мойка – это мойка с помощью специального шампуня-полироли. Такую мойку автолюбители осуществляют своими руками. Для такой мойки не требуется воды. Производители шампуней для сухой мойки утверждают, что входящие в состав шампуня силиконовое масло и поверхностно-активные вещества (ПАВ) размягчают, пропитывают и обволакивают частицы грязи, обеспечивая целостность лакокрасочного покрытия при таком виде мойки. Сухая мойка на некоторое время обеспечит блеск и защиту кузова от действия негативных факторов окружающей среды.
Минус такой мойки – это невозможность или неудобство обработки труднодоступных мест автомобиля. Поэтому такой вид мойки рекомендуется применять в промежутках между водными мойками для поддержания чистоты и опрятности автомобиля.
Автоматические автомойки бывают двух видов:
Конвейерного типа (или туннельная). Это когда автомобиль, медленно провозится конвейером через несколько арок с различными функциями очистки и ополаскивания (например: предварительная мойка, мойка колес, мойка днища, мойка под высоким давлением, сушка).
Самый большой плюс таких автомоек – это скорость работы и большая производительность. Все арки работают одновременно, поэтому водителю не приходится ждать, пока предыдущая машина пройдёт все процедуры.
Портального типа. При такой мойке автомобиль стоит неподвижно, а портал (моечная арка) движется относительно него.
Недостаток по сравнению с конвейерной автомойкой в том, что портальная мойка не способна быстро принимать такое количество машин.
Изложите основные положения технологии диагностических работ. Сравните диагностическое оборудование и обоснуйте его выбор. Оцените возможности проектирования поста диагностических работ
1.1. В Руководстве излагаются основные положения по организации диагностики технического состояния подвижного состава автомобильного транспорта в легковых, грузовых, автобусных и смешанных автотранспортных предприятиях (АТП) различной мощности.
1.2. Техническая диагностика является частью технологического процесса технического обслуживания (ТО) и ремонта (Р) автомобилей, основным методом проведения контрольных и контрольно-регулировочных работ. В системе управления технической службой АТП диагностика является подсистемой информации.
1.3. В основу организации диагностики автомобилей положена действующая в СССР планово-предупредительная система технического обслуживания и ремонта, изложенная в "Положении о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта".
1.4. В условиях АТП техническая диагностика должна решать следующие задачи:
Уточнение выявленных в процессе эксплуатации отказов и неисправностей;
Выявление автомобилей, техническое состояние которых не соответствует требованиям безопасности движения и охраны окружающей среды;
Выявление перед ТО неисправностей, для устранения которых необходимы трудоемкие ремонтные или регулировочные работы в зоне текущего ремонта (ТР);
Уточнение выявленных в процессе проведения ТО и ТР характера и причин отказов или неисправностей;
Прогнозирование безотказной работы агрегатов, систем и автомобиля в целом в пределах межосмотрового пробега;
Выдача информации о техническом состоянии подвижного состава для планирования, подготовки и управления производством ТО и ТР;
Контроль качества выполненных работ ТО и ТР.
Технология диагностирования автомобилей содержит : перечень и последовательность выполнения операций, коэффициенты повторяемости, трудоемкость, разряд работы, используемые инструмент и оборудование, технические условия на выполнение работ.
3.2. В зависимости от сменной программы и типа подвижного состава диагностические работы выполняются на отдельных постах (тупиковых или проездных) или постах, расположенных в линию.
3.3. Технология составляется раздельно по видам диагностики Д-1, Д-2 и Др.
3.4. Для специализированных ремонтно-регулировочных и диагностических постов Др технология составляется по отдельным диагностируемым агрегатам, системам и видам работ (тормозная система, рулевое управление, углы установки колес, балансировка колес, установка фар и т.д.).
3.5. При разработке технологии диагностирования следует руководствоваться установленными перечнями диагностических операций по видам диагностики (Приложения 1, 2), которые являются частью контрольных работ, приведенных в действующем Положении о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта, а также перечнем диагностических признаков (параметров) и их предельными значениями (Приложение 5).
3.6. Типовая технология диагностирования должна содержать подготовительные работы, выполняемые перед диагностированием, собственно диагностирование, регулировку и заключительные работы, выполняемые по результатам диагностирования.
3.7. Технология диагностирования Д-1 и Д-2 составляется с учетом конкретных условий АТП.
3.8. Диагностику на постах (линиях) в объеме Д-1 и Д-2 выполняют операторы-диагносты или механики-диагносты. В помощь к ним прикрепляются водители-перегонщики, которые, помимо управления автомобилями в процессе диагностирования, занимаются постановкой автомобилей на посты диагностики, снятием с них, перегонкой в соответствующую зону (хранения, ожидания, ТО и ТР), а также подготовительными и некоторыми регулировочными работами. В АТП, где нет штатных водителей-перегонщиков, эта работа возлагается на водителей диагностируемых автомобилей или механиков колонн, имеющих право на управление.
Контрольно-диагностические (Др) и регулировочные операции на постах ТО и ТР выполняются ремонтными рабочими.
3.9. На постах (линиях) Д-1 и Д-2 ремонтные работы, связанные с устранением выявленных неисправностей, как правило, не производятся. Исключением являются регулировочные работы, выполнение которых в процессе диагностирования предусмотрено технологическим процессом.
3.10. Выполнение операций диагностирования перед техническим обслуживанием и текущим ремонтом обязательно, независимо от наличия средств диагностирования. При отсутствии последних в АТП предусмотренные настоящим "Руководством..." контрольно-диагностические операции выполняются механиком-диагностом субъективно с целью выявления необходимых объемов текущих ремонтов, выполняемых перед техническим обслуживанием.
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.
В энергетической промышленности бывают ситуации, когда кратковременное повышение тока не связано с аварией, и защита не должна срабатывать. Также происходит и с электрическими автоматами.
Время-токовые характеристики определяют, через какое время сработает защита, и какие параметры силы тока при этом возникнут. Чем больше перегрузка тем быстрее сработает автомат.
Электрические автоматы с маркировкой «В»
Автоматические выключатели категории «В», способны отключаться за 5 — 20 с. При этом значение тока составляет от 3 до 5 номинальных значений тока ≅0.02 с. Такие автоматы используются для защиты бытовых устройств, а также всей электропроводки квартир и домов.
Свойства автоматов с маркировкой «С»
Электрические автоматы этой категории могут выключиться за время 1 — 10 с, при 5 — 10 кратной токовой нагрузке ≅0.02 с. Такие применяют во многих областях, наиболее популярны для домов, квартир и других помещений.
Значение маркировки « D» на автомате
С таким классом автоматы используются в промышленности и выполнены в виде 3-полюсных и 4-полюсных исполнений. Их применяют для того, чтобы защитить мощные электрические моторы и разные трехфазные устройства. Время их сработки составляет до 10 секунд, при этом ток срабатывания может превышать номинальное значение в 14 раз. Это дает возможность с необходимым эффектом использовать его для защиты различных схем.
Электродвигатели со значительной мощностью чаще всего подключают через электрические автоматы с характеристикой «D», т.к. пусковой ток высокий.
Номинальный ток
Имеется 12 вариантов исполнения автоматов, которые различаются по характеристике номинального тока работы, от 1 до 63 ампер. Этот параметр определяет скорость выключения автомата при достижении предельного значения тока.
Автомат по этому свойству выбирают с учетом поперечного сечения жил проводов, допускаемому току.
Принцип действия электрических автоматов
Обычный режим
При обычной работе автомата управляющий рычаг взведен, ток поступает через провод питания на верхней клемме. Далее ток идет на неподвижный контакт, через него на подвижный контакт и по гибкому проводу на катушку соленоида. После него по проводу ток идет на биметаллическую пластину расцепителя. От него ток проходит на нижнюю клемму и дальше на нагрузку.
Режим перегрузки
Этот режим возникает при превышении номинального тока автомата. Биметаллическая пластина нагревается большим током, изгибается и размыкает цепь. Для действия пластины требуется время, которое зависит от значения проходящего тока.
Автоматический выключатель является аналоговым устройством. При его настройке есть определенные сложности. Ток срабатывания расцепителя настраивается на заводе специальным регулировочным винтом. После остывания пластины автомат снова может функционировать. Температура биметаллической пластины зависит от окружающей среды.
Расцепитель действует не сразу, давая возможность току к возврату номинального значения. Если ток не снижается, то расцепитель срабатывает. Перегрузка может возникнуть из-за мощных устройств на линии, либо подключении сразу нескольких устройств.
Режим короткого замыкания
При этом режиме ток возрастает очень быстро. Магнитное поле в катушке соленоида движет сердечник, приводящий в действие расцепитель, и отключает контакты сети питания, тем самым снимает аварийную нагрузку цепи и защищает сеть от возможного пожара и разрушения.
Электромагнитный расцепитель действует мгновенно, чем отличается от теплового расцепителя. При размыкании контактов рабочей цепи появляется электрическая дуга, величина которой зависит от тока в цепи. Она вызывает разрушение контактов. Чтобы предотвратить это отрицательное действие, сделана дугогасительная камера, которая состоит из параллельных пластин. В ней дуга затухает и исчезает. Возникающие газы отводятся в специальное отверстие.
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
Статья по теме: Почему не стоит покупать светодиодные лампы в Китае: 7 причин
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.
Статья по теме: Делаем украшения из тыквы для сада, дачи и дома своими руками (38 фото)
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
- 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 |
Основное отличие этих коммутационных аппаратов от всех остальных подобных устройств состоит в комплексном сочетании способностей:
1. длительно поддерживать номинальные нагрузки в системе за счет надежного пропускания через свои контакты мощных потоков электроэнергии;
2. защищать работающее оборудование от случайно возникающих неисправностей в электрической схеме за счет быстрого снятия с него питания.
При нормальных условиях эксплуатации оборудования оператор может вручную коммутировать нагрузки автоматическими выключателями, обеспечивая:
разные схемы питания;
изменение конфигурации сети;
вывод оборудования из работы.
Аварийные ситуации в электрических системах возникают мгновенно и стихийно. Человек не способен быстро среагировать на их появление и принять меры к устранению. Эта функция возлагается на автоматические устройства, встроенные в выключатель.
В энергетике принято деление электрических систем по видам тока:
постоянный;
переменный синусоидальный.
Кроме того, существует классификация оборудования по величине напряжения на:
низковольтное - менее тысячи вольт;
высоковольтное - все остальное.
Для всех типов этих систем создаются свои автоматические выключатели, предназначенные для многократной работы.
Цепи переменного тока
По мощности передаваемой электроэнергии автоматические выключатели в цепях переменного тока условно подразделяют на:
1. модульные;
2. в литом корпусе;
3. силовые воздушные.
Модульные конструкции
Специфическое исполнение в виде небольших стандартных модулей с шириной кратной 17,5 мм определяет их название и конструкцию с возможностью установки на Din-рейку.
Внутреннее устройство одного из подобных автоматических выключателей показано на картинке. Его корпус полностью изготовлен из прочного диэлектрического материала, исключающего .
Питающий и отходящий провода подключаются на верхний и нижний клеммный зажим соответственно. Для ручного управления состоянием выключателя установлен рычаг с двумя фиксированными положениями:
верхнее предназначено для подачи тока через замкнутый силовой контакт;
нижнее - обеспечивает разрыв цепи питания.
Каждый из подобных автоматов рассчитан на длительную работу при определенной величине (Iн). Если же нагрузка становится больше, то происходит разрыв силового контакта. Для этого внутри корпуса размещено два вида защит:
1. тепловой расцепитель;
2. токовая отсечка.
Принцип их работы позволяет объяснить времятоковая характеристика, выражающая зависимость времени срабатывания защиты от проходящего сквозь нее тока нагрузки или аварии.
Представленный на картинке график приведен для одного конкретного автоматического выключателя, когда зона работы отсечки выбрана в 5÷10 крат номинального тока.
При первоначальной перегрузке работает тепловой расцепитель, выполненный из , которая при увеличенном токе постепенно нагревается, изгибается и воздействует на отключающий механизм не сразу, а с определенной задержкой по времени.
Таким способом он позволяет небольшим перегрузкам, связанным с кратковременным подключением потребителей, самоустраниться и исключить излишние отключения. Если же нагрузка обеспечит критический нагрев проводки и изоляции, то происходит разрыв силового контакта.
Когда же в защищаемой цепи возникает аварийный ток, способный своей энергией сжечь оборудование, то в работу вступает электромагнитная катушка. Она импульсом за счет броска возникшей нагрузки выкидывает сердечник на отключающий механизм с целью мгновенного прекращения запредельного режима.
На графике видно, что чем выше токи коротких замыканий, тем быстрее происходит их отключение электромагнитным расцепителем.
По этим же принципам работает бытовой предохранитель автоматический ПАР.
При разрыве больших токов создается электрическая дуга, энергия которой может выжечь контакты. Чтобы исключить ее действие в автоматических выключателях используется дугогасительная камера, разделяющая дуговой разряд на маленькие потоки и гасящая их за счет охлаждения.
Кратность отсечек модульных конструкций
Электромагнитные расцепители настраиваются и подбираются под работу с определенными нагрузками потому, что при запуске они создают разные переходные процессы. Например, во время включения различных светильников кратковременный бросок тока из-за изменяющегося сопротивления нити накала может приближаться к трем кратам номинальной величины.
Поэтому для розеточной группы квартир и цепей освещения принято выбирать автоматические выключатели с времятоковой характеристикой типа «В». Она составляет 3÷5 Iн.
Асинхронные двигатели при раскрутке ротора с приводом вызывают бо́льшие токи перегрузок. Для них подбирают автоматы с характеристикой «С», или - 5÷10 Iн. За счет созданного запаса по времени и току они позволяют двигателю раскрутиться и гарантированно выйти на рабочий режим без излишних отключений.
В промышленных производствах на станках и механизмах встречаются нагруженные привода, подключенные к двигателям, которые создают более увеличенные перегрузки. Для таких целей применяют автоматические выключатели характеристики «D» с номиналом 10÷20 Iн. Они хорошо себя зарекомендовали при работе в схемах с активно-индуктивными нагрузками.
Кроме того, у автоматов есть еще три вида стандартных времятоковых характеристик, которые применяются в специальных целях:
1. «А» - у длинных проводок с активной нагрузкой или защит полупроводниковых устройств с величиной 2÷3 Iн;
2. «K» - для выраженных индуктивных нагрузок;
3. «Z» - у электронных устройств.
В технической документации у разных производителей кратность срабатывания отсечки для последних двух типов может немного отличаться.
Этот класс устройств способен коммутировать бо́льшие токи, чем модульные конструкции. Их нагрузка может достигать величины до 3,2 килоампера.
Они изготавливаются по тем же принципам, что и модульные конструкции, но, с учетом повышенных требований к пропусканию увеличенной нагрузки, им стараются придать относительно маленькие габариты и высокое техническое качество.
Эти автоматы предназначены для безопасной работы на промышленных объектах. По величине номинального тока их условно делят на три группы с возможностью коммутации нагрузок до 250, 1000 и 3200 ампер.
Конструктивное исполнение их корпуса: трех- или четырехполюсные модели.
Силовые воздушные выключатели
Они работают в промышленных установках и оперируют токами очень больших нагрузок до 6,3 килоампера.
Это наиболее сложные устройства коммутационных аппаратов низковольтного оборудования. Они используются для работы и защиты электрических систем в качестве вводных и отходящих аппаратов распределительных установок повышенных мощностей и для подключения генераторов, трансформаторов, конденсаторов или мощных электродвигателей.
Схематичное изображение их внутреннего устройства показано на картинке.
Здесь используется уже двойной разрыв силового контакта и установлены дугогасящие камеры с решетками на каждой стороне отключения.
В алгоритме работы участвуют катушка включения, замыкающая пружина, мотор-привод взвода пружины и элементы автоматики. Для контроля протекающих нагрузок встроен трансформатор тока с защитной и измерительной обмоткой.
Автоматические выключатели высоковольтного оборудования относятся к очень сложным техническим устройствам и изготавливаются строго индивидуально под каждый класс напряжения. Они используются, как правило, .
К ним предъявляются требования:
высокой надежности;
безопасности;
быстродействия;
удобства пользования;
относительной бесшумности при работе;
оптимальной стоимости.
Нагрузки, которые разрывают при аварийном отключении, сопровождаются очень сильной дугой. Для ее гашения используются различные способы, включая разрыв цепи в специальной среде.
В состав такого выключателя входят:
контактная система;
дугогасительное устройство;
токоведущие части;
изолированный корпус;
приводной механизм.
Один из таких коммутационных аппаратов показан на фотографии.
Для качественной работы схемы в подобных конструкциях, кроме рабочего напряжения, учитывают:
номинальную величину тока нагрузки для надежной ее передачи во включенном состоянии;
максимальный ток короткого замыкания по действующему значению, который способен выдержать отключающий механизм;
допустимую составляющую апериодического тока в момент разрыва схемы;
возможности автоматического повторного включения и обеспечение двух циклов АПВ.
По способам гашения дуги во время отключения выключатели классифицируют на:
масляные;
вакуумные;
воздушные;
элегазовые;
автогазовые;
электромагнитные;
автопневматические.
Для надежной и удобной работы они снабжаются приводным механизмом, который может использовать один или несколько видов энергий либо их сочетаний:
взведенной пружины;
поднятого груза;
давления сжатого воздуха;
электромагнитного импульса от соленоида.
В зависимости от условий применения они могут создаваться с возможностью работы под напряжением от одного и до 750 киловольт включительно. Естественно, что они имеют разную конструкцию. габариты, возможности автоматического и дистанционного управления, настройку защит для безопасной эксплуатации.
Вспомогательные системы таких автоматических выключателей могут иметь очень сложную разветвленную структуру и размещаться на дополнительных панелях в специальных технических зданиях.
Цепи постоянного тока
В этих сетях тоже работает огромное число автоматических выключателей, обладающих разными возможностями.
Электрооборудование до 1000 вольт
Здесь массово внедряются современные модульные устройства, имеющие возможность крепления на Din-рейку.
Они успешно дополняют классы старых автоматов типа , АЕ и других подобных, которые закреплялись на стенках щитов винтовыми соединениями.
Модульные конструкции постоянного тока имеют такое же устройство и принцип работы, как их аналоги на переменном напряжении. Они могут выполняться одним или несколькими блоками и подбираются по нагрузке.
Электрооборудование выше 1000 вольт
Высоковольтные автоматические выключатели для постоянного тока работают на установках электролизного производства, металлургических промышленных объектах, железнодорожном и городском электрифицированном транспорте, предприятиях энергетики.
Основные технические требования к работе подобных устройств соответствуют их аналогам на переменном токе.
Гибридный выключатель
Ученым шведско-швейцарской компании ABB удалось разработать высоковольтный выключатель постоянного тока, сочетающий в своем устройстве две силовые конструкции:
1. элегазовую;
2. вакуумную.
Он получил название гибридного (HVDC) и использует технологию последовательного гашения дуги сразу в двух средах: гексафторида серы и вакуума. Для этого собрана следующее устройство.
На верхнюю шину гибридного вакуумного выключателя подводится напряжение, а с нижней шины элегазового - снимается.
Силовые части обоих коммутационных устройств соединены последовательно и управляются своими индивидуальными приводами. Чтобы они одновременно работали создано устройство управления синхронизированных координатных операций, которое передает команды на управляющий механизм с независимым питанием по оптоволоконному каналу.
За счет применения высокоточных технологий разработчикам конструкции удалось достичь согласованности действий исполнительных механизмов обоих приводов, которая укладывается в промежуток времени менее одной микросекунды.
Управление выключателем происходит от блока релейной защиты, встроенного через ретранслятор в линию электропередачи.
Гибридный выключатель позволил значительно повысить эффективность составных элегазовых и вакуумных конструкций за счет использования их совместных характеристик. При этом удалось реализовать преимущества перед другими аналогами:
1. способность надежно отключать токи КЗ при высоковольтном напряжении;
2. возможность небольшого усилия для проведения коммутаций силовых элементов, которая позволила значительно уменьшить габариты и. соответственно, стоимость оборудования;
3. доступность выполнения различных стандартов для создания конструкций, работающих в составе отдельного выключателя или компактных устройств на одной подстанции;
4. способность устранять последствия быстро возрастающего восстанавливающегося напряжения;
5. возможность формирования базового модуля для работы с напряжениями до 145 киловольт и выше.
Отличительная черта конструкции - способность разрывать электрическую цепь за 5 миллисекунд, что практически невозможно выполнять силовыми устройствами других конструкций.
Гибридное устройство выключателя отмечено в числе десяти лучших разработок за год по версии технологического обзора МТИ (Массачусетского технологического института).
Подобными исследованиями занимаются и другие производители электротехнического оборудования. Они тоже добились определенных результатов. Но компания АВВ опережает их в этом вопросе. Ее руководство считает, что при передаче электроэнергии переменного тока происходят ее большие потери. Их значительно можно снизить, используя цепи высоковольтного постоянного напряжения.
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.
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.
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:
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.
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:
Заключение
Автоматический выключатель, характеристики и виды которого мы рассмотрели в этой статье, является очень важным устройством, которое обеспечивает защиту электрической линии от повреждений мощными токами. Эксплуатация сетей, не защищенных автоматами, запрещена Правилами устройства электроустановок. Самое главное – правильно подобрать тип АВ, который подойдет для конкретной сети.
Рекомендуем также
Loading...