Модульный автоматический выключатель (MCB) — все, что вы хотели знать, но стеснялись спросить. Глава 1.

10.02.2020
1310

В этой статье мы хотим рассказать об основных свойствах модульных автоматических выключателей.
Модульные автоматические выключатели, или как принято их называть, автоматы, производятся на одном из заводов АББ, который расположен в г. Хайдельберг, Германия (рис. 1).
В Украину миниатюрные модульные автоматические выключатели поставляются из Германии. Приобретая оборудование у официальных партнеров АББ в Украине Ваы и Ваши партнеры застрахованы от приобретения не качественной продукции.

Для удобства мы разбили эту статью на четыре главы:

 

Глава 1. Функции автоматического выключателя. Основные компоненты автоматического выключателя. Какие функции выполняются теми или иными компонентами. Что происходит во время короткого замыкания.


Основные компоненты автоматического выключателя.

К автоматическому выключателю (рис.2) предъявляются следующие требования:

Во-первых, автоматический выключатель должен отключать ток перегрузки, но только тогда, когда ток и, соответственно, температура превышает заданное ограничение. Следует помнить, что время срабатывания при не больших перегрузках больше, чем при значительных перегрузках.

Во-вторых, короткое замыкание должно быть отключено немедленно. Энергия, передаваемая через проводник при к.з., на столько велика, что для предотвращения повреждения защищаемого оборудования, необходимо немедленно разорвать цепь. Под защищаемым оборудованием, мы понимаем не только потребители, но и проводник, замена которого может вылиться в значительные капитальные затраты и массу неудобств для пользователя.

В- третьих, после снижения нагрузки до допустимых пределов или устранения причины короткого замыкания, электроустановка должна быть вновь готова к включению и эксплуатации.

На рисунке 3 показана блок-схема автоматического выключателя, с контактом, размыкающим цепь при коротком замыкании. Слева расположен биметаллический элемент, который определяет перегрузку. Справа находится электромагнитная катушка, для определения короткого замыкания. Оба чувствительных элемента механически соединены с механизмом переключения, который размыкает контакты и разрывает цепь.

Основные функциональные компоненты, необходимые для функционирования автоматического выключателя, показаны на рис. 4.

  1. Биметалл (тепловой расцепитель) для отключения перегрузки.
  2. Рычаг для ручного управления.
  3. Электромагнитная катушка (мгновенный расцепитель) для отключения при коротком замыкании.
  4. Механизм расцепителя с силовыми контактами, позволяющими размыкать и замыкать цепь.
  5. Система гашения электрической дуги для уменьшения удельной попускаемой энергии I2t и предотвращения возможного повреждения установки.

В автоматических выключателях АББ отключение по перегрузке, происходит при помощи биметаллической пластины (рис. 5) или теплового расцепителя. Биметаллическая пластина состоит из двух металлических полос с различными коэффициентами температурного расширения. Полоски соединены вместе по всей длине при помощи клепки, пайки или сварки.

Биметаллическая пластина изгибается при нагревании, например, при прохождении электрического тока (рис.6). В случае электрического нагрева, амплитуда изгиба биметаллической пластины зависит от величины тока и продолжительности его воздействия.

После того, как изгиб пластины достигает предустановленную величину, она приводит в действие механизм расцепления и размыкает цепь.

В некоторых случаях, кроме применения в автоматических выключателях, отклоняющаяся биметаллическая пластина непосредственно размыкает контакт. Однако в автоматическом выключателе, биметаллическая пластина только передает сигнал на механизм переключения, который затем размыкает контакты. Преимуществом такой схемы является то, что характеристики теплового расцепителя могут зависеть как от конструкции механизма, так и от формы биметалла. Как правило, биметаллическая пластина нагревается непосредственно током нагрузки, но в случае с автоматическими выключателями с низким номинальным током, нагрев биметалла должен обеспечиваться дополнительной нагревательной обмоткой в цепи тока нагрузки. Это важно для получения достаточного количества тепловой энергии, необходимой для отключения автомата за заданный промежуток времени.

Можно сказать, что изгиб биметаллической пластины зависит как от величины тока, так и от продолжительности его воздействия.

Рычаг управления – это устройство для переключения автоматического выключателя вручную, которое используется для замыкания и размыкания контактов без срабатывания расцепителей. Его основной задачей является отключение и повторное включение, когда это требуется, например, при обслуживании распределительного устройства или потребителей. Чем данное устройство отличается от выключателей, которыми мы пользуемся, чтобы включить свет? Разница состоит в наличии механизма свободного отключения – системы, которая предотвращает повторное включение цепи при наличии аварии. Другими словами, если попытаться взвести рычаг сработавшего по аварии автоматического выключателя, механизм переключения на это не отреагирует.

Третьим элементом внутри автоматического выключателя является электромагнитный расцепитель, который по сути является катушкой в цепи тока нагрузки (рис. 8).

В катушке есть два сердечника из мягкого металла. Первый прикреплен к нижней части катушки, а второй является подвижным и механически соединен с механизмом переключения. Между двумя сердечниками имеется возвратная пружина, которая создает механическую силу, противоположную электромагнитной силе стягивания. Она задает точку отключения и перемещает электромагнитный расцепитель обратно в рабочее положение. Таким образом, если сила тока превышает заданное значение, подвижный сердечник движется на встречу пружине и приводит в действие механизм отключения. Такое функционирование может рассматриваться как классический метод электромагнитного отключения.

Чтобы отключить ток короткого замыкания, необходимо как можно быстрее разомкнуть контакты. Отключение цепи механизмом переключения обладает высокой степенью инерции, поскольку при этом задействованы механические элементы с пружинами и грузиками, что делает задержку отключения неприемлемо большой. Компанией АББ STOTZ-KONTAKT было предложено сделать обход механизма переключения с помощью так называемого расцепителя молоточкового типа.  Отключение механизма переключения должно выполнятся параллельно с приведением механизма в устойчивое состояние «выключено» и подготовкой механизма переключения к повторному замыканию цепи. Расцепитель молоточкового типа является важным элементом для ограничения токов короткого замыкания.

Чтобы еще больше сократить время задержки отключения, возникающая между контактами дуга должна быть погашена как можно быстрее. Для этого автоматические выключатели АББ снабжаются системой гашения дуги, состоящей из пусковой камеры сгорания с металлическими пластинами и дугогасительной камеры. Магнитные силы и перепады давления направляют дугу в дугогасительную камеру. Чем длиннее дуга, тем выше ее напряжение. Это позволяет ограничивать ток короткого замыкания. Когда дуга достигает камеры, она разделяется. Минимальное напряжение дуги составляет 30В. Дугогасительная камера снабжена 11 металлическими пластинами. Эти пластины разделяют дугу на 10 меньших дуг и напряжения 220 В уже не достаточно для поддержания горения и дуги гаснут. Этот способ гашения дуги гарантирует быстрое и безопасное размыкание дуги.

Посмотрим на внутреннее устройство реального автоматического выключателя АББ (рис. 11а и 11б). Как мы ранее говорили, автоматический выключатель состоит из:

  1. Биметаллическое устройство защиты от перегрузки.
  2. Рычаг управления.
  3. Электромагнитный мгновенный расцепитель.
  4. Механизм переключения.
  5. Система гашения дуги.

Чтобы продемонстрировать, как работает токоограничивающий автомат, инженеры АББ, в своей лаборатории, провели эксперимент. Автоматический выключатель, с удаленной стенкой, был установлен за стеклом. После этого сотрудники АББ вызвали короткое замыкание и при помощи высокоскоростной видеокамеры зафиксировали все этапы отключения (рис 12а, б, в, г, д, е).

На рисунке 12а, показано, что расцепитель молоточкового типа начинает разводить контакты, но как видно на картинке, размыкание контакта не приводит к прерыванию цепи. Созданная дуга также видна между подвижными и не подвижными контактами. На рисунке 12б контакт почти полностью разомкнут и по прежнему видна дуга между подвижной и не подвижной частью. Дуга создает ионизированные газы. Это сильно сжатый воздух в котором содержаться металлы контактного материала подвижных и не подвижных контактов. Дуга расширяется от разомкнутых контактов в направлении дугогасительной камеры. Это первый ограничивающий фактор, поскольку, чем длиннее дуга, тем выше ее напряжение. Через 1,5 мс (рис 12в) дуга покидает контакты и находится в дугогасительной камере, где она распадается на меньшие дуги. Через 2мс (рис. 12г) дуга в дугогасительной камере. Металлические пластины разделяют дугу. Происходит физический процесс, который называется анодным и катодным падением напряжения, при этом напряжение падает, приблизительно на 30В. Для разделения на 9 дуг и создания напряжения 270 В в дугогасительной камере должно быть по меньшей мере 10 пластин. Через 2,5 мс (рис. 12д) большая дуга полностью разделилась на меньшие дуги. В этой точке напряжение дуги превышает максимально возможное напряжение питания и цепь окончательно отключается. На рисунке 12е прошло 3мс. Вся операция завершена и неисправная цепь безопасно отключена.

Оцініть статтю:
Залишайся на зв'язку
Підпишіться та отримуйте спочатку всі нові матеріали на цю тему
Выберите reCAPTCHA

Читайте також

10.02.2020
Модульный автоматический выключатель (MCB) — все, что вы хотели знать, но стеснялись спросить. Глава 4.
Комутаційні апарати
780
10.02.2020
Модульный автоматический выключатель (MCB) — все, что вы хотели знать, но стеснялись спросить. Глава 3.
Комутаційні апарати
453
10.02.2020
Модульный автоматический выключатель (MCB) — все, что вы хотели знать, но стеснялись спросить. Глава 2.
Комутаційні апарати
765
08.10.2019
Типы электроустановок и их особенности
Електричні шафи , Комутаційні апарати
331
23.01.2019
Автоматичні вимикачі ABB basic M — надійний захист для будинку
Комутаційні апарати
1086
05.12.2018
Обираємо автоматичний вимикач для захисту мережі: кілька корисних порад
Комутаційні апарати
1148
05.12.2018
Вибиває автоматичний вимикач: основні причини
Комутаційні апарати
383
05.12.2018
Автоматичний вимикач: надійний захист електромережі
Комутаційні апарати
247

Схожі повідомлення

10.02.2020
Модульный автоматический выключатель (MCB) — все, что вы хотели знать, но стеснялись спросить. Глава 4.
Комутаційні апарати
780