Меню

Отличие магнитного тока от теплового

Отличие магнитного тока от теплового

Рассмотрим для примера систему из шести постоянных магнитов, которые имеют равные размеры и магнитную силу. Рисунки, представленные здесь, созданы простой программой по моделированию конфигурации магнитного поля.

Рис 1
На данном рисунке изображена конфигурация магнитного поля и плотность условных силовых линий для составного магнита из шести равных частей с определенной ориентацией частей между собой. Мы видим, что основная плотность магнитного потока смещена в одну сторону (внизу), а с другой стороны (вверху) магнитное поле практически отсутствует.
Рис 2
Здесь изображено расположение полюсов данного составного магнита.
Рис 3
Попытаемся найти практическое применение данному эффекту. В процессе анализа данного составного магнита, видно, что он состоит как бы из двух групп по три магнита, причем на суммарное поле оказывают влияние средние магниты в каждой группе. Посмотрим, каким образом изменяется конфигурация суммарного поля при изменении магнитной силы среднего магнита в каждой группе. На данном рисунке магнитная сила среднего магнита уменьшена в два раза. Мы видим, что при этом магнитное поле уже равномерно распределяется сверху и снизу.
Рис 4
При меньшем ослаблении силы средних магнитов получим подобную картинку распределения магнитного поля.
Рис 5
Наличие вблизи составного магнита проводящего (для магнитного поля) материала дает подобную картинку.
Продолжение . . .
Сделаем некоторые выводы. В группе из трех магнитов (при выше указанном расположении), средний магнит «модулирует» суммарное магнитное поле всех трех магнитов. Причем максимум плотности смещается в одну сторону, а с противоположной стороны магнитное поле практически отсутствует. При изменении магнитной силы среднего магнита происходит плавное изменение суммарного поля, причем плотность магнитного потока, как бы перемещается на другую сторону (при изменении направления намагниченности среднего магнита).


Пример конфигурации магнитного поля для группы из трех одинаковых магнитов.

Здесь показано как меняется направление максимума при повороте среднего магнита.

Что в конечном итоге это дает? Поскольку средний магнит (для одного из вариантов) можно просто вращать, будет происходить и перемещение максимума плотности суммарного магнитного потока по кругу, с частотой вращения среднего магнита. Другими словами, один средний магнит управляет суммарным полем, которое складывается из магнитной силы трех магнитов. Причем изменение суммарного магнитного поля в пространстве происходит без возникновения противодействующих сил на вращение среднего постоянного магнита. Другими словами, при вращении среднего магнита, в системе из трех одинаковых магнитов, не происходит изменение суммарной энергии магнитного поля, т.е. вращение среднего магнита происходит без затрат энергии. Но при этом максимум суммарного поля вращается по кругу.

Особенность ситуации в том, что более 60% магнитной массы неподвижно, тем более что средний магнит можно заменить эквивалентным электромагнитом. Подобную картину можно получить если вращать весь магнит, но более сложной формы, но в этом случае вращается 100% массы магнита и противодействие (в случае генерации или т.п.) будет испытывать весь магнит, когда в случае составного магнита — только средний магнит, а это чуть больше 30% суммарной массы. Мы видим разницу в энергетических соотношениях для данных двух случаев. Конечно здесь не все столь однозначно, но неизменность суммарной магнитной энергии системы при пространственном изменении магнитного потока позволяет осуществлять и генерацию электроэнергии (системе с неподвижным ротором) и другие эффективные варианты использования данного эффекта.

Рассмотрим возможные случаи использования вращающегося или меняющего свое направление максимума магнитного потока. Начиная от простейших вариантов насосов и т.п. исполнительных или активных устройств (можно использовать магнитные свойства дисперсных, аэрозольных и аналогичных компонентов в жидкой или газовой среде) и заканчивая различными двигателями или генераторами. Все устройства будут отличаться высокой эффективностью и низким энерго потреблением.
Конечно вращение среднего постоянного магнита не единственный вариант практического использования группы из трех постоянных магнитов в генераторах или двигателях. Данный средний магнит можно заменить на электромагнит, через обмотку которого пропускают переменный ток различной формы (в зависимости от назначения или конструкции).

Наибольший интерес представляет использование эффекта притяжения (активно используются постоянные магниты), здесь можно выделить два вида двигателей: с линейным возвратно-поступательным движением и вращательные. Наиболее интересны двигатели вращения. Момент вращения таких двигателей может достигать значительных величин при относительно небольших рабочих оборотах. Перед тем как перейти к рассмотрению конструкций двигателей или генераторов, посмотрим влияние магнитопроводов на базовую конструкцию из трех постоянных магнитов.

На данных рисунках видно, что наличие внешнего магнитопровода экранирует потоки рассеяния и не оказывает никакого существенного влияния на эффект перемещения в пространстве максимума магнитного потока. Другими словами, можно активно использовать магнитопроводы в данного вида конструкциях. Ниже мы видим простейшую конструкцию возвратно-поступательного двигателя. На рисунке показана картина магнитного поля, а не конструктивные элементы двигателя.

Схема магнитов и магнитороводов.

Особенности конструкции и пояснения к рисунку.
Особенности конструкции и пояснения к рисунку. Показано среднее положение подвижного силового элемента. После переключения направления максимума магнитного потока картина магнитного поля измениться на симметричную (максимум будет сверху). Подвижный элемент может иметь (в зависимости от назначения двигателя) возвратные пружины или упругие детали, поддерживающие среднее положение данного элемента. В простейшем случае переключение может осуществляться заменой среднего постоянного магнита на электромагнит. Мы получаем снижение энергопотребления данного силового элемента, как минимум на 60%, т.е. более чем в 2 раза, по сравнению с использованием одного электромагнита, без постоянных магнитов.

Одной из особенностей подобных двигателей с активным использованием постоянных магнитов является возможность использование электрического резонанса. Поскольку управляющий электромагнит периодически меняет полярность, т.е. питается переменным током, от частоты которого зависят обороты (в случае вращательного двигателя) в соотношении 1/К, где К — число полюсов, электромагниты можно включить в состав колебательного контура с емкостью. Соединение электромагнитов может быть последовательное, параллельное или комбинированное, а емкость подбирается по резонансу на рабочей частоте двигателя, при этом среднее значение тока через электромагниты будет большим, а внешняя подпитка по току будет компенсировать в основном активные потери.
По всей видимости, данный режим работы будет наиболее привлекательным с точки зрения экономичности, а двигатель в этом случае будет называться магнитно-резонансный шаговый. Обороты двигателя в этом случае практически не зависят от нагрузки и определяются частотой электрического резонанса разделенного на число полюсов, несмотря на увеличение потребляемого тока при увеличении нагрузки. С целью повышения рабочих оборотов возможно применение многофазных схем питания электромагнитов двигателей. Среднее ожидаемое снижении потребляемой электрической энергии данными магнитно-резонансными шаговыми двигателями может достигать 60 — 75 %, по отношению к потреблению обычными электрическими двигателями. Конечно подобные двигатели имеют свои особенности, т.е. большой момент вращения, от начала вращения, достаточно жесткая нагрузочная характеристика, стабильная частота вращения (значения в основном не слишком высокие), высокую надежность (якорь не имеет токонесущих элементов), отсутствие подвижных контактов и искрения и т.п., поэтому область их применения будет иметь некоторые ограничения и свои особенности.
Несмотря на все это они могут превосходить по некоторым параметрам как трехфазные асинхронные и синхронные машины, так и коллекторные двигатели постоянного тока. Одно из основных преимуществ — низкое энергопотребление.

Читайте также:  Закон для силы тока при последовательном соединении проводников

Общая схема вращательного магнито — резонансного шагового двигателя.

Пояснения к схеме.
П. 1 (3) — один из активных элементов (допустим 10 штук, расположены по периметру), представляют из себя два постоянных магнита (п. 10) и электромагнит в центре (п. 11), могут иметь внешний магнитопровод (п. 9). Работающие синхронно (условно показаны красным цветом (п. 1) — максимальная плотность магнитного потока в одну сторону; черным цветом (п. 3) — в противоположную), поэтому звездчатые роторы (п. 6 и 8) имеют соответственно фиксированный сдвиг между собой. Осевого усилия на валу роторов от притяжения магнитов не возникает, т.е. оно скомпенсировано, направление вращения (при включении) задается за счет особенностей формы роторов (не показано).
Двигатель может иметь как внешние магнитопроводы (п. 2, 4), так и внутренние (п. 9), т.е. внешние для активных элементов.
Основные параметры двигателя задаются как размерами и количеством активных элементов, так и увеличением количества двигателей на общем валу, причем часть роторов может быть общими.

Источник

Действия электрического тока

Мы не обладаем возможностью увидеть электроны, бегущие по проводнику. Как же тогда можно обнаружить ток в проводнике? Наличие электрического тока можно обнаружить по косвенным признакам. Так как, ток, протекая по проводнику, оказывает воздействие на него.

Вот некоторые из признаков:

  1. тепловой;
  2. химический;
  3. магнитный.

Тепловое действие тока

Благодаря такому действию тока мы можем освещать помещения с помощью ламп накаливания. А, так же, используем различные нагревательные электроприборы – конвекторы, электроплиты, утюги (рис. 1).

Используя метровый кусок никелиновой проволоки (рис. 2), можно продемонстрировать нагревание проводника при протекании по нему электрического тока. Для заметного провисания нагретой проволоки из-за теплового увеличения длины и наблюдения красноватого ее свечения будет достаточно тока в 2 — 3 Ампера.

Кусок провода нагревается, когда по нему протекает электрический ток. Чем больше ток в проводнике, тем больше он нагреется. Длина нагретого проводника увеличивается.

Подробнее о выделившемся количестве теплоты можно прочитать в статье о законе Джоуля-Ленца (ссылка).

Примечание: Нихром, никелин, константан – сплавы металлов, обладающие большим удельным сопротивлением (ссылка). Проволоки, изготовленные из таких сплавов, используются в различных нагревательных электроприборах.

Химическое действие тока

Электрический ток, проходя через растворы некоторых кислот, щелочей или солей, вызывает выделение из них вещества. Это вещество осаждается на электродах – пластинках, опущенных в раствор и подключенных к источнику тока.

Такое действие тока используют в гальванопластике – покрытии металлом некоторых поверхностей. Применяют никелирование, омеднение, хромирование, а, так же, серебрение и золочение поверхностей.

С помощью раствора медного купороса можно продемонстрировать выделение вещества под действием тока. Водный раствор этой соли имеет голубоватый оттенок. Пропуская электрический ток (ссылка) через раствор, можно обнаружить выделение меди на одном из электродов (рис. 3).

На каком электроде будет выделяться медь

Медь в растворе купороса присутствует в виде положительных ионов. Тела, имеющие разноименные заряды, притягиваются. Поэтому, ионы меди будут притягиваться к пластинке, имеющей заряд со знаком «минус». То есть, пластинке, подключенной к отрицательному выводу источника тока. Такую пластинку называют отрицательным электродом, или катодом.

Вторую пластинку, подключенную к положительному выводу батареи, называют анодом.

Примечание: Медный купорос можно найти в хозяйственном магазине. Его химическая формула \(\large CuSO_<4>\). Он используется в сельском хозяйстве для опрыскивания листвы плодовых деревьев, кустарников и овощных культур – к примеру, томатов, картофеля. Входит в составы различных растворов, применяемых в борьбе с болезнями растений и насекомыми-вредителями.

Применение химического действия тока в медицине

Химическое действие тока применяют не только в гальванопластике.

Пропускание электрического тока через растворы вызывает в них движение заряженных частиц вещества – положительных и отрицательных ионов. Человеческое тело содержит жидкости, в которых растворены некоторые вещества. А значит, в таких жидкостях присутствуют ионы.

Прикладывая специальные электроды, смоченные растворами лекарств на отдельные участки тела, и пропуская через них маленькие токи, можно вводить в организм некоторые лекарственные препараты (рис. 4).

Химическое действие тока применяют в медицине

Такое введение лекарств называют электрофорезом и используется в физиопроцедурных кабинетах поликлиник и санаториев.

Магнитное действие тока

Медь сама по себе не притягивается к магниту. В этом можно убедиться с помощью небольшого магнита и кусочка медного провода (рис. 5а).

На рисунке 5 кусок медного провода подвешен к двум штативам с помощью тонких нитей, не проводящих электрический ток.

Однако, во время протекания электрического тока, медный проводник начинает взаимодействовать с магнитом — притягиваться, или отталкиваться от него (рис. 5б).

С магнитом взаимодействует не сам медный проводник, а ток, протекающий по этому проводнику.

Почему проводок с током взаимодействует с магнитом

Электрический ток — это большое количество электронов, бегущих по проводку от одного его края к другому краю. Электроны обладают зарядом.

Вокруг движущихся зарядов возникает магнитное поле. Благодаря этому проводок с током превращается в маленький магнитик. И начинает взаимодействовать с магнитом, притягиваясь к нему, или отталкиваясь от него.

При этом, проводок, как более легкий предмет, будет двигаться. А магнит продолжит оставаться на месте. Из-за того, что его масса значительно больше массы кусочка провода.

Направление движения проводка зависит от полярности его подключения к батарейке и, от того, как располагаются полюса магнита.

На магнитном действии тока основано действие электромагнита.

Самодельный электромагнит

Его легко изготовить из куска гибкой изолированной медной проволоки и железного гвоздя.

Гвоздь нужно обернуть кусочком бумаги – гильзой (рис. 6). Затем на гильзу нужно намотать 200 – 300 витков тонкого медного провода в изоляции. К выводам полученной катушки нужно подключить батарейку от карманного электрического фонаря.

Во время протекания тока, к гвоздю притягиваются различные мелкие железные предметы – скрепки, кнопки, гвоздики, железные стружки, опилки и т. п.

Отсоединив батарейку, увидим, что как только ток прекращается, гвоздь перестает притягивать к себе железные предметы.

Рамка с током и подковообразный магнит

Провод, обладающий достаточной жесткостью, можно изогнуть в виде плоской фигуры – прямоугольника, квадрата, окружности. Эластичные же провода навивают на жесткий каркас, изготовленный из подходящего материала – фанеры, картона, пластмассы и т. д. Такой изогнутый провод образует рамку. Проволочную рамку часто называют контуром.

Проволочная рамка, по которой течет электрический ток, может ориентироваться в магнитном поле.

Чтобы убедиться в этом, проведем такой эксперимент. Используем для него подковообразный магнит и проводник, изогнутый в виде прямоугольной рамки. Подвесим рамку к лапке штатива с помощью нити. Размеры рамки нужно выбрать так, чтобы она поместилась между полюсами магнита.

Сначала используем только подвешенную рамку (рис. 7а), без магнита. Подключим к рамке источник тока. Можно убедиться, что после подключения тока рамка продолжает висеть неподвижно. Отключим источник тока.

Читайте также:  Преобразование схемы цепи в схему цепи по постоянному току

Теперь поместим магнит так, чтобы рамка находилась между его полюсами (рис. 7б) и, пропустим по цепи электрический ток. Легко заметить, что во время протекания тока рамка поворачивается и ориентируется по магнитному полю. А когда цепь размыкается, рамка возвращается в первоначальное положение.

Примечание: Если изменить полярность подключения источника к рамке, то она будет поворачиваться в противоположную сторону.

Замечательное свойство рамки с током поворачиваться в магнитном поле, используют в различных измерительных приборах. Один из таких приборов – гальванометр.

Устройство гальванометра

Гальванометром прибор назвали в честь итальянского физика и врача Луиджи Гальвани. Этот прибор способен измерять маленькие электрические токи (постоянные).

На схемах прибор обозначают кружком, внутри которого расположена большая латинская буква G. На некоторых схемах внутри круга находится стрелка, направленная вертикально вверх.

  • подковообразный магнит и
  • находящуюся внутри него рамку, содержащую витки тонкого медного провода (рис. 8).

Подвижная рамка находится на оси и может вокруг нее поворачиваться.

К рамке прикреплена стрелка. Она указывает, на какой угол рамка повернулась во время протекания в ней электрического тока.

Угол поворота отмечают по делениям шкалы.

Кто такой Луиджи Гальвани

Гальвани был одним из основателей учения об электричестве.

Обнаружил, что в местах контакта различных видов металлов возникает электрическое напряжение.

Проводил опыты с использованием железного ключа и серебряной монеты.

Изучал сокращения мышц под воздействием электричества и пришел к выводу, что мышцы управляются электрическими импульсами, поступающими по нервным волокнам из мозга.

В итальянском городе Болонья неподалеку от здания Болонского университета находится памятник Гальвани. Он находится на площади Piazza Luigi Galvani, носящей имя ученого.

В его честь, так же, назвали один из кратеров на обратной стороне Луны.

А Болонский лицей назван именем Гальвани еще с 1860-го года.

О приборах магнитоэлектрической системы

Такие приборы, содержащие проводящую рамку и небольшой магнит, называют приборами магнитоэлектрической системы. Они получили широкое распространение из-за своего сравнительно простого устройства.

Шкалы приборов можно градуировать в различных единицах измерения, в зависимости от измеряемых физических величин. На основе таких приборов изготавливают вольтметры, амперметры, омметры и т. п.

Источник

Расцепитель

Определение расцепителя

Основным расцепителем (первая группа), применительно к автоматическому выключателю, называется устройство способное распознавать критическую ситуацию (появление сверхтока) и заблаговременно пресекать её развитие (вызывать расхождение главных контактов).

Вспомогательные расцепители – дополнительные устройства (ими не комплектуют базовые исполнения автоматов, а снабжают лишь заказные специальные исполнения):

  • независимый расцепитель (дистанционное отключение автоматического выключателя по сигналу из вспомогательной цепи);
  • расцепитель минимального напряжения (отключает автомат при падении напряжения ниже допустимого);
  • расцепитель нулевого напряжения (вызывает расцепление контактов при существенном падении напряжения).

Определения терминов

Под сверхтоком понимают силу тока превышающую номинальный (рабочий) ток. Под это определение попадает ток короткого замыкания и ток перегрузки.

Ток перегрузки – сверхток, действующий в функциональной сети (длительное воздействие перегрузок может вызвать повреждение цепи).
Ток короткого замыкания (КЗ) – сверхток, который обусловлен замыканием двух элементов с очень низким полным сопротивлением между ними, при этом в нормальной работе эти элементы наделены различным потенциалом (замыкание накоротко может быть вызвано не верным подсоединением или повреждением). Например, механические воздействия или старение изоляции, вызывает соприкосновение токопроводящих жил и короткое замыкание.
Высокое значение тока короткого замыкания распознаётся из формулы:
I = U / R (сила тока равна отношению напряжения к сопротивлению).
Следовательно, как только R → к 0, тогда I → к бесконечности.

Через главные контакты в автоматическом выключателе при нормальной эксплуатации протекает номинальный ток. Механизм свободного расцепления коммутационного аппарата имеет чувствительные элементы (например, поворотная отключающая рейка). Воздействие расцепителя на эти элементы способствует мгновенному автоматическому срабатыванию, то есть расцеплению контактной системы.

Максимальный расцепитель тока (МРТ) – расцепитель, вызывающий размыкание главных контактов с выдерживанием некоторого промежутка времени или без него, как только действующее значение тока превышает заданный порог.
МРТ с обратнозависимой выдержкой времени – максимальный расцепитель тока, инициирующий расцепление контактов после истекания заданного времени, которое обратнозависимо от силы тока.
МРТ прямого действия – максимальный расцепитель тока, инициирующий срабатывание непосредственно от действующего сверхтока.

Определения максимального расцепителя тока, тока КЗ и перегрузки взяты (перефразированы без потери смысла) из стандарта ГОСТ 50345.

Виды расцепителей , применяемых в автоматических выключателях

  • обеспечивают базовую защиту от сверхтоков, заводские настройки не меняются в процессе эксплуатации:
    • тепловой расцепитель или расцепитель перегрузки;
    • электромагнитный расцепитель или расцепитель короткого замыкания;
  • один из предложенных ниже заменяет первые два, в процессе эксплуатации допускается регулировка (время выдержки при сверхтоке для обеспечения селективности, какой ток считать перегрузкой, какой коротким замыканием):
    • полупроводниковый расцепитель;
    • электронный расцепитель;
  • дополнительные расцепляющие устройства для расширение функциональности:
    • независимый расцепитель;
    • расцепитель минимального напряжения;
    • расцепитель нулевого напряжения.
Основные различия теплового и электромагнитного расцепителя

Тепловой расцепитель Электромагнитный расцепитель
распознаёт перегрузку
(ток превышающий номинальный на 30 % и более)
распознаёт короткое замыкание
(ток превышающий номинальный в несколько раз)
время срабатывания обратно пропорционально воздействующему току
(чем больше ток, тем быстрее вызывается срабатывание)
срабатывает мгновенно

Следует принять во внимание, что дешёвыми устройствами являются электромагнитный и тепловой расцепители. Автоматические выключатели укомплектованные полупроводниковым или электронным расцепителем (они функционально заменяют сочетание теплового и электромагнитного расцепителя) стоят от 1200 $ и выше, поэтому их применяют как вводные аппараты на номинальные токи от 630 А (бывают редкие исключения меньшего ампеража).

В видеоролике кратко рассказано о конструкции автоматического выключателя, в частности о тепловых и электромагнитных расцепителях:

Тепловой расцепитель

Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, которая при нагревании изгибается и воздействует на механизм свободного расцепления.
Биметаллическую пластину изготавливают методом механического соединения двух металлических лент. Выбирают два материала с разными коэффициентами температурного расширения и соединяются между собой с помощью спаивания, заклёпывания или сваривают.
Допустим, нижний материал в биметаллической пластине при нагревании удлиняется меньше, чем верхний металл, тогда изгиб произойдёт вниз.

Тепловой расцепитель защищает от токов перегрузки и настраивается на определённые режимы срабатывания.

Например, для изделия серии ВА 51-35 расцепители перегрузки калибруют при температуре +30 °С на:

  • условный ток нерасцепления 1,05·In (время 1 час для In ≤ 63 А и 2 часа для In ≥ 80 А);
  • условный ток расцепления 1,3·In для переменного тока и 1,35·In для постоянного тока.
  • нет трущихся поверхностей;
  • обладают хорошей вибростойкостью;
  • легко переносят загрязнение;
  • простота конструкции → низкая цена.
  • постоянно потребляют электрическую энергию;
  • чувствительны к изменениям температуры окружающей среды;
  • при нагреве от сторонних источников могут вызывать ложные срабатывания.

Электромагнитный расцепитель

Фото электромагнитного расцепителя автоматического выключателя АП50Б

Электромагнитный (аббревиатура ЭМ) расцепитель является устройством мгновенного действия. Представляет собой соленоид, сердечник которого воздействует на механизм свободного расцепления. При протекании сверхтока по обмотке соленоида, рождается магнитное поле, которое перемещает сердечник, с преодолением сопротивления возвратной пружины.

ЭМ расцепитель настраивают на срабатывание при токах КЗ значениями от 2 до 20·In. Погрешность настройки варьируется в пределах ±20 % от заданного значения.

Читайте также:  Замена предохранителей по току

Для силовых автоматических выключателей уставку срабатывания при коротком замыкании (значение тока, при котором инициируется расцепление) могут указывать как значением в амперах, так и в кратности номинальному току. Встречаются уставки:

  • 3,5·In;
  • 7·In;
  • 10·In;
  • 12·In;
  • и другие.
  • B (3-5);
  • C (5-10);
  • D (10-50).
  • простота конструкции;
  • стойкость к механическим нагрузкам (вибрации, удары).
  • создаёт магнитное поле;
  • срабатывает мгновенно, без выдержки времени.

Под выдержкой времени понимается обеспечение селективности. Селективность или избирательность достигается, когда вводной автоматический выключатель распознаёт замыкание накоротко и некоторое заданное время пропускает его. Этого времени достаточно для срабатывая нижестоящего защитного устройства. В таком случае отключается не весь объект, а только повреждённая ветвь.

Аппараты с выдержкой времени или селективные – категория применения В (все автоматы с электронным или полупроводниковым расцепителем).
Аппараты мгновенного действия или неселективные – категория применения А (фактически все автоматические выключатели с электромагнитным расцепляющим устройством).

Термомагнитный или комбинированный расцепитель

Часто применяется последовательное соединение теплового и электромагнитного расцепителя. В зависимости от производителя, такое связывание двух устройств называют комбинированным или термомагнитным расцепителем. Словосочетание «термомагнитный расцепитель» зачастую используют в зарубежных каталогах и литературе.

Пример: изделия серии ВА57Ф35 с комбинированным расцепителем (тепловой + электромагнитный) изготовления «Курского электроаппаратного завода».

Полупроводниковый расцепитель

  • регулировка номинального тока автомата;
  • настройка времени выдержки в зоне короткого замыкания, а также перегрузки;
  • уставка срабатывания при возникновении замыкания накоротко;
  • переключатели защиты от токов включения, от однофазного КЗ;
  • переключатель, отключающий выдержку времени при КЗ (переход из режима селективности в режим мгновенного действия).

Уставки по времени срабатывания могут быть обратно-квадратичной и обратно-кубической зависимости. При этом вводится понятие предельного тока селективности, то есть тока, при котором коммутационный аппарат ещё способен обеспечить выдержку (если КЗ окажется выше – просто произойдёт мгновенное размыкание контактной системы).
Все переключатели находятся под прозрачной крышкой, которую возможно опломбировать.

Пример: селективные выключатели ВА 55-41 и ВА 55-43 с полупроводниковым расцепителем на номинальные токи 1000 А, 1600 А и 2000 А выпуска «КЭАЗ» и Ульяновского «Контактора».

  • широкий набор регулировок под самые сложные схемы электроснабжения;
  • обеспечение селективности (избирательности), относительно последовательно подключённых автоматов с меньшими амперажами.
  • высокая цена;
  • хрупкие элементы управления.

Электронный расцепитель

Состоит в принципе из тех же частей, что и полупроводниковый расцепитель: исполнительный электромагнит, измерительные устройства и блок управления расцепителем.

Ступенчато устанавливается рабочий ток и время выдержки, гарантирует протекцию при однофазном замыкании и при пусковых токах.
Пример: изделия серии ВА 88-43 с электронным расцепителем выпуска компании «ИЭК».

  • разнообразный выбор настроек нужных пользователю;
  • высокая точность исполнения заданной программы;
  • индикаторы работоспособности и причины срабатывания;
  • логическая селективность с вышестоящими и нижестоящими выключателями.
  • высокая цена;
  • хрупкий блок управления;
  • подверженность к воздействию электромагнитных полей.

Независимый расцепитель

С помощью независимого расцепителя (НР) осуществляют удалённое управление конкретным автоматическим выключателем. На катушку независимого расцепителя подаётся напряжение из цепи управления, создаётся магнитное поле, перемещается сердечник, воздействует на механизм свободного расцепления.
Независимый расцепитель может быть рассчитан на переменный или постоянный ток (производитель указывает линейку напряжений).
НР допускает колебания рабочего напряжения в диапазоне от 0,7 до 1,2 от Un. Режим его работы кратковременный.
После срабатывания независимого расцепителя нужно идти к распределительному щиту и в ручную взводить автоматический выключатель, а затем производить его включение.
Альтернативой НР может служить электромагнитный привод – он позволяет дистанционно отключать и включать автоматический выключатель.

Наиболее частое применение – дистанционное отключение коммутационного аппарата, контролирующего вентиляционную систему, при возникновении пожара. При фиксировании возгорания вентиляция выключается, чтобы в здание не нагнетался воздух (кислород).

Расцепитель минимального напряжения

  • отключает включённый автоматический выключатель без выдержки времени при падении напряжения от 0,7 до 0,35 от Un;
  • если напряжение выше значения 0,7 Un отключения не производится;
  • препятствует повторному включению при значении напряжения в сети ниже, чем 0,85 Un.

После срабатывания устройства требуется взведение механизма свободного расцепления в ручную, если не установлен электромагнитный привод.

Расцепитель нулевого напряжения

  • вызывает расцепление главных контактов при напряжении от 0,35 до 0,1 от номинального;
  • не отключает включённый автомат при напряжении свыше 0,55 Un;
  • позволяет повторное включение при восстановлении напряжения более 0,85 от номинального.

Как и в случае с расцепителем минимального напряжения – требуется взведение автомата вручную, а затем его включение.

Подробнее об устройстве независимого расцепляющего устройства, нулевого и минимального расцепителя напряжения читайте здесь.

Источник



Как автоматические выключатели объединяют тепловую и магнитную защиту

Большинство автоматических выключателей являются термомагнитными, что означает, что они обеспечивают электрическую защиту, комбинируя два механизма, которые реагируют на тепловое и магнитное поля, соответственно. Советуем вам сайт компании lovatoelectric.ru, здесь вы сможете найти каталог электротехники с выгодными ценами!

Два механизма используются одновременно, чтобы предложить конечный результат, который объединяет характеристики отклика каждого, но цель обоих одинакова: защита проводников и оборудования, подключенного к выключателю, от чрезмерного тока.

Помимо применяемых физических принципов, основное различие между двумя механизмами защиты заключается в том, что магнитная защита является мгновенной, а тепловая защита имеет задержку по времени.

Когда требуется мгновенная защита?

Основная цель механизма магнитной защиты состоит в том, чтобы прерывать токи чрезвычайно высокой величины , которые неявляются частью нормальной работы, такие как короткие замыкания, замыкания на линии и замыкания на землю. Эти токи могут нанести серьезный ущерб оборудованию, создать высокий риск для жизни человека и должны быть прерваны КАК МОЖНО СКОРЕЕ, следовательно, необходим механизм мгновенной защиты:

  • Высокий ток вызывает очень сильное магнитное поле в катушке внутри выключателя.
  • Магнитное поле перемещает переключатель, отключая прерыватель и устраняя неисправность.

Механизм магнитной защиты откалиброван для срабатывания при больших токах повреждения, но не реагирует на:

  • Нормальный рабочий ток.
  • Кратковременные сверхнизкие и сверхтоковые условия, которые обычно возникают в некоторых типах электрооборудования.

Когда требуется задержка?

Многие типы электрического оборудования потребляют токи выше их номинального значения в течение коротких периодов времени в рамках нормальной работы. Например, лампы HID и электродвигатели потребляют очень высокие пусковые токи при запуске, а затем их ток снижается до номинального значения. В этих случаях магнитная защита была бы неподходящей, потому что этим устройствам не разрешалось бы запускаться; требуется механизм защиты с задержкой .

Тепловая защита реагирует быстрее, поскольку величина перегрузки по току больше. Это означает, что есть два фактора, которые могут ускорить прерывание:

  • Перегрузка по току длится дольше, чем обычно.
  • Перегрузка по току большой величины, которая не ожидается при нормальной работе.

В автоматических выключателях тепловая защита достигается с помощью биметаллического контакта, который изгибается в ответ на тепло, выделяемое при проведении тока. Этот расширительный переключатель откалиброван для срабатывания после поглощения определенного количества тепла.

Источник