Электрические автоматы виды: Виды и типы автоматических выключателей, какие бывают автоматы

виды автоматических выключателей

Электрические автоматы — какие лучше и надежнее

Автоматический выключатель – это самый распространённый прибор, который защищает короткого замыкания и перегрузки по току. Скорей всего наших читателей интересуют бытовые модульные автоматы, чтобы выбрать лучший вариант для себя в квартиру или дом. В этой статье мы разберем общую конструкцию и классификацию автоматических выключателей. А потом сравним характеристики модульных автоматов конкретных брендов европейского, российского и китайского производства.

Как устроен автоматический выключатель

1. Расцепитель максимального тока. Срабатывает мгновенно (до 0,1 секунды) в случае возникновения короткого замыкания в сети (скачок тока в 10 раз выше номинала и больше). Чаще всего это электромагнитный расцепитель. Физически представляет собой катушку индуктивности с сердечником внутри. По катушке всегда идет ток и создается электромагнитное поле, которое пытается втянут/вытолкнуть сердечник. Но пока величина тока близка к номиналу, то этого усилия недостаточно чтобы преодолеть силу пружины, которая удерживает сердечник. А если происходит резкий скачок тока в 8-10 раз превышающий номинал, то силы электромагнита уже достаточно чтобы сердечник сдвинулся, и разомкнул силовые контакты. По умолчанию максимальный расцепитель большинства автоматов настроен на 10 номинальных токов. Но бывают и другие значения. А в промышленных автоматах с электронным расцепителей кратность срабатывание настраивается в определенных пределах. Например, от 6 до 12 от номинала.
   

2. Расцепитель перегрузки, или тепловой расцепитель. Чаще всего представляет собой биметаллическую пластину. За счет того, что две полоски из разных металлов имеют разные коэффициенты теплового расширения – при нагревании выше нормы пластинка изгибается хитрым образом и тоже активирует механизм размыкания силовых контактов. В новых моделях промышленных автоматов также уже стоят электронные расцепители, с возможностью регулирования тока срабатывания. Электронный расцепитель свободен от таких недостатков как зависимость от температуры окружающей среды и усталости материалов. Но есть у электронных расцепителей и недостаток – если он выйдет из строя, то автомат не отключится совсем, тогда ка биметаллическая пластина все же отключит автомат пусть и «вывалится» из времятоковой характеристики.

Кроме двух видов расцепителей с функциями защиты – каждый автомат имеет рукоять (флажок) управления, для ручного включения и выключения. Для многих видов автоматических выключателей можно купить и установить электропривод включения, которым можно управлять дистанционно.

Автоматы можно использовать для оперативных включений и переключений, но не частых: от 5 до 30 включений в час в зависимости от серии.  Если коммутировать какую-то нагрузку нужно часто, например, прямой пуск электродвигателей, то для этого используются электромагнитные пускатели, а не автоматические выключатели.

Классификация автоматических выключателей

Кратко пройдемся по всем типам электрических автоматов, чтобы определится какие лучше

Модульные на DIN-рейку – бытовые и промышленные.

Это автоматические выключатели стандартного размера с шириной модуля 19 мм и защелкой на стандартную 35 миллиметровую рейку. Номинальные токи как правило от 6 до 63 ампер. Можно купить модульные автоматы десятков брендов, и они все будут иметь одинаковую ширину, очень близкие общие габариты и становится на одну и ту же рейку. Бытовые и промышленные серии модульных автоматов отличаются:

1. Максимальной коммутационной способностью (бытовые 3; 4,5; 6кА – промышленные 6-10 кА).
2. Механической и динамической износостойкостью – сколько раз автомат может «щелкнуть» вхолостую, а под нагрузкой – для бытовой серии нормально выдерживать 6-8 тысяч циклов, для промышленных от 10 тысяч.
3. Настройкой расцепителя и характеристиками срабатывания. Выделяют три основные категории:

• В – мгновенное срабатывание при превышении номинала в 3-5 раз, подходит для линий освещения, нагревательных приборов, систем сигнализации и т.д.;
• С –характеристика – срабатывает в диапазоне 5-10 Іn, универсальная подходит для подключения бытовых розеток и линий освещения;
• D – характеристика (двигательная) срабатывает в диапазоне 10-20 In, бывает  только у промышленных автоматов.

Автоматические выключатели в литом корпусе

Это самый распространённый вид промышленных автоматов. Номинал от 16 до 1600 А. Используются как вводные аппараты для групповых щитов, вводно-распределительных устройств, как защита для кабельных линий и прямого питания промышленного оборудования. Автоматы в литом корпусе бывают:

1. Селективные – регулируемые на таких можно настраивать чувствительность срабатывания относительно остальных автоматов в сети. Например, чтобы в случае короткого замыкания на линии срабатывал только автомат этой линии, а не вводной. 2. Неселективные – все блоки и расцепители настраиваются на заводе 3. По способу монтажа в электроустановку:

• стационарные которые монтируются на панель и подключаются к кабелю или ошиновке;
• выдвижные (втычные) состоят из двух частей – стационарной платформы которая монтируется на панель и подключается к шинам и кабелям, и втычной части (сам автомат) который можно оперативно вынуть и заменить если вышел из строя, или нужно обеспечить видымий разрыв для проведения работ в самой электроустановке.

4. С электронными и классическими расцепителями.  Электронные расцепители можно регулировать они не чувствительны к температуре на них не действует усталость пружин и конструкционных материалов.

Воздушные автоматические выключатели

Это тяжелые промышленные аппараты со встроенными реле и микропроцессорными блоками управления. Номиналы от 630 до 6000А. Высокая цена и узкая специализация делает их не очень интересными для нашего обзора.

Какие автоматы лучше и надежнее – ТОП 5 брендов

Для начала разберем универсальные критерии качества модульных автоматов:

1. Корпус – все производители и китайские, и европейские делают корпуса из негорючего и стойкого пластика. Но у отдельных брендов бывают проблемы с точностью литья и количеством соединяющих заклепок. Например, если слишком надавить на отвертку при затягивании силовых контактов на корпусах некоторых китайских автоматов может появится щель.
2. Силовые клеммы – чтоб не срывало резьбу и не раздавливало корпус и был надежный контакт. Здесь все отлично у европейцев и подавляющего большинства китайцев. А самый неочевидный недостаток, иногда провод может попасть в заклемное пространство, если работы проводят на высоте часто просто не видно встал он на место или нет и приходится дёргать проводник чтобы понять «схватила» его клемма или нет. У лучших из лучших – такой проблемы нет, прижимная планка не болтается и просунуть провод мимо не получится при всем желании. Также преимуществом может стать наличие специального паза под штырьковою шину.
3. Есть ли возможность внести дополнительную маркировку на самом автомате. Хотя для групповых и квартирных щитков это не очень актуальное преимущество, там есть фальш панель на которой все группы могут быть подписаны. А вот для промышленности где модульные автоматы
4. Защелка на ДИН рейку у некоторых автоматов она одноразовая – снять и переставить автомат бывает проблематично. И такой недостаток обнаружен не только у китайских автоматов.

Итак, наш рейтинг здесь собраны популярные в Украине бренды. Оценивалось:

•  скорость срабатывания на соответствие времятоковым характеристикам;
•  многократная (не меньше 10 раз) отсечка по короткому замыканию током в 10-12In;
•  переходное сопротивление контактной группы до и после испытаний;
• состояние контактной группы и дугогасительной камеры после проведения испытаний.

Учитывались также цена, распространенность и разнообразие номиналов, характеристик и дополнительных аксессуаров.

1. Шнайдер Электрик (Schneider Electric) – это французский бренд отлично зарекомендовал себя. Из особенностей: очень удобный флажок выключения, и глубоко утопленные клеммы – это дает большею безопасность случайно прикоснутся нельзя. К недостаткам можно отнести относительно высокую стоимость.
2. Итон (Eaton – бывший Моеллер) – есть бюджетные серии с коммутационной способностью 4,5 кА – PL4 – это доступная цена при отличной эргономике, прочности корпуса и полной безопасностью контактов.
3. ETI (Словения) – все еще недооцененный бренд. У них продуманная конструкция есть исполнение двухполюсных автоматов в размере одного стандартного полюса на небольшие токи. И минимальных процент брака из всех европейских производителей.
4. КЕАЗ – модульная серия OptiDin ВМ63 от Курского Электроаппаратного Завода. По цене и качеству находится посередине между европейскими и китайскими производителями. Очень достойные, удобные и надежные автоматы.
5. CNC (Китай) – один из самых доступных по цене брендов. Несмотря на это очень маленький процент брака. Автоматические выключатели промышленных серий проходят обязательные заводские испытания – проверяется каждый автомат. Таким подходом к контролю качества могут похвастать очень немногие европейские бренды.

Если остались вопросы или вы хотите сделать расчет группового щитка с подбором оптимальных автоматических выключателей звоните по номеру (066) 165-65-35.

Электрические машины | Департамент энергетики

Управление передовых материалов и производственных технологий

В 2013 году на электроэнергию приходилось примерно 40% потребления первичной энергии в Соединенных Штатах, а на производство приходилось более четверти конечного потребления. Системы с электродвигателями использовали 68% этой общей электроэнергии для основных энергоемких промышленных процессов, таких как охлаждение, насосы, вентиляторы, компрессоры, погрузочно-разгрузочные работы, обработка материалов и системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Программа AMO «Электрические машины нового поколения» (NGEM) представляет собой проект НИОКР, в котором используются последние технологические достижения в области силовой электроники и электродвигателей для разработки нового поколения энергоэффективных, высокоскоростных, интегрированных приводных систем среднего напряжения с высокой плотностью мощности для широкий спектр критически важных энергетических приложений.

Усовершенствования систем промышленных электродвигателей могут быть реализованы за счет применения ключевых технологий, таких как устройства с широкой запрещенной зоной, передовые магнитные материалы, улучшенные изоляционные материалы, агрессивные методы охлаждения, конструкции высокоскоростных подшипников и улучшенные проводники или сверхпроводящие материалы. Программа NGEM будет способствовать пошаговым изменениям, которые позволят более эффективно использовать электроэнергию, а также уменьшить размер и вес системы привода, развивая долгосрочные возможности для разработки материалов и дизайна двигателей, которые уменьшат энергопотребление отрасли и выбросы парниковых газов, поддерживая глобальный рынок США. Конкурентоспособность экологически чистых энергетических продуктов.

На данный момент эти усилия по НИОКР состоят из двух отдельных возможностей финансирования и будут использовать работу Института Power America при Департаменте по полупроводникам WBG. Возможности финансирования и избранные проекты перечислены ниже.

NGEM: ДВИГАТЕЛИ МЕГАВАТТНОГО КЛАССА

В сентябре 2015 года было выбрано пять проектов с целью объединения широкозонной технологии (WBG) с достижениями для крупногабаритных двигателей. В рамках проектов будут разработаны интегрированные приводные системы среднего напряжения, в которых используются преимущества широкозонных устройств с энергоэффективными, высокоскоростными, прямыми приводами и электродвигателями мегаваттного класса для повышения эффективности и удельной мощности в химической и нефтеперерабатывающей промышленности, инфраструктуре природного газа и Компрессоры общепромышленного применения, такие как системы отопления, вентиляции и кондиционирования, холодильные установки и насосы для сточных вод. Эти области применения представляют собой значительное количество моторных установок, большое количество потребляемой электроэнергии и значительные возможности для конкурентоспособности американских технологий и производства. Целью проектов является уменьшение размеров двигателей и приводных систем мегаваттного масштаба до 50 процентов и сокращение потерь энергии на целых 30 процентов.

ИЗБРАННЫЕ ПРОЕКТЫ

Высокочастотный привод среднего напряжения с поддержкой SiC для высокоскоростных двигателей

Интегрированный электропривод с высоким напряжением ² Модульная электрическая машина и силовые преобразователи на основе SiC

Полностью интегрированный высокоскоростной двигатель мегаваттного класса и высокочастотная система привода с регулируемой скоростью

Встроенный преобразователь частоты SiC 15 кВ и высокоскоростной двигатель MW для газокомпрессионных систем

Встроенный привод и двигатель среднего напряжения

NGEM: ENABLING TECHNOLOGIES

В ноябре 2016 года было отобрано тринадцать проектов, направленных на развитие технологий, которые будут способствовать экономически эффективному повышению эффективности и снижению веса электрических машин при одновременном устранении ограничений, связанных с традиционно используемыми проводящими металлами и электротехническими сталями. Целью инициативы является разработка и демонстрация масштабируемых высокопроизводительных процессов для производственных технологий, в том числе:

• высокоэффективных тепловых и электрических проводников,
• производство кремнистой стали с низкими потерями,
• производство высокотемпературных сверхпроводящих проводов и
• другие технологии, позволяющие повысить производительность.

Эти передовые технологии могут помочь производителям в совокупности сэкономить почти 44 тераватт-часа в год, что составляет примерно 1,6% от общего потребления электроэнергии в США, и проложить путь к дальнейшей экономии на двигателях с регулируемой скоростью. Кроме того, эти же технологии улучшат двигатели, используемые в растущем секторе чистой энергетики, помогая производителям ветряных и солнечных батарей, электромобилей и аккумуляторов.

ИЗБРАННЫЕ ПРОЕКТЫ

Углеродные проводники, соединенные нанометаллами, для перспективных электрических машин

Металлические (Cu, Al) композитные провода CNT для энергоэффективных двигателей

Углеродные проводники для легких двигателей и генераторов

Сплав Si-Al-Cr-Mn для высокого удельного сопротивления

Полоса из высококремнистой стали, полученная одностадийной обработкой деформации сдвигом

Передовое производство высокоэффективных сверхпроводниковых проводов для электрических машин следующего поколения

Усовершенствованный провод 2G HTS для применения в электродвигателях

Процессы производства провода 2G HTS

Экономичные проводники, кабели и катушки для вращающихся электрических машин с высоким полем

Композитное покрытие полидофамин/ПТФЭ для крупных подшипников скольжения Generation Electric Machines

Высокоэффективный осевой двигатель с коническим воздушным зазором, использующий магнитомягкие композиты и текстурированную электротехническую сталь

Аморфные и нанокомпозитные магниты для высокоэффективных высокоскоростных двигателей

Система изоляции с регулируемым сопротивлением для двигателей нового поколения с питанием от преобразователя

EE568 Избранные темы по электрическим машинам

Лекционные часы

• Вторник 13:40-15:30, EA208
• Четверг, 13:40-14:30, EA208

Предварительный план на неделю

• Обзор магнитных цепей
• Обзор электромеханического преобразования энергии
• Основные принципы определения размеров электрических машин
• Материалы и схемы для постоянных магнитов
• Синхронные машины и их приложения
• Синхронные реактивные машины
• Основные сведения о бесщеточном двигателе с постоянными магнитами
• Различные типы машин с постоянными магнитами
  • Машины с постоянными магнитами с осевым потоком
  • Машины ПМ с прямым приводом
  • Высокоскоростные машины с воздушной сердцевиной
• Тепловая конструкция
• Структурный дизайн
• Методы управления и сопряженная конструкция

Этот курс охватывает основные принципы проектирования электромеханического преобразования энергии, магнитных цепей и постоянных магнитов. Будут рассмотрены современные типы электрических машин, такие как машины с постоянными магнитами (PM), синхронные реактивные машины, машины с осевым потоком, машины с прямым приводом. Вы сможете спроектировать электрическую машину аналитически и проверить свои проекты, используя методы конечных элементов. Также будут рассмотрены комбинированные методы проектирования с учетом теплового и структурного проектирования.

Учебники

• Проектирование вращающихся электрических машин, Юха Пирхонен, Тапани Йокинен, Валерия Храбовцова, 2009
• Конструкция бесщеточного двигателя с постоянным магнитом, D. Hanselman
• Проектирование бесщеточных машин ПМ, Р. Хандершот, Т.Дж.Э. Миллер, Oxford University Press, 2010

Оценка:

• 1-й проект: 10%
• 2-й проект: 15%
• 3-й проект: 15%
• 4-й проект: 20%
• Финал: 30% (Открытая книга)
• Участие: 10%

Презентации:

Ссылки в Интернете:

• Онлайн-библиотека Wiley: (просмотр с помощью библиотеки METU)
• Инженер-двигатель – проектирование электрических машин
• Электрические машины — Массачусетский технологический институт
• Конструкция электрической машины — Ед.