Виды автоматов электрических: Типы автоматических выключателей – какие бывают автоматы

Виды и Типы Автоматов нагрузки

Автоматические выключатели – это разновидность коммутационных устройств, которые необходимы для повышения уровня безопасности эксплуатируемых электросетей и оборудования. Существует множество разновидностей автоматом, поэтому мы рассмотрим в первую очередь устройства бытового назначения, которые есть в каждом доме. Несмотря на то, что во всех тонкостях маркировки должны разбираться профильные специалисты, вам будет полезно знать, какие типы автоматических выключателей более эффективны, по какому принципу они работают, какие существуют особенности их использования.

Основные типы защитных автоматов

В первую очередь выделим три типа защитных устройств по способу их срабатывания:

• Автоматический выключатель – срабатывает при возникновении короткого замыкания в цепи
• УЗО (устройство защитного отключения) – срабатывает при возникновении утечек токов
• Дифференциальный автомат – выполняет функции автоматического выключателя и УЗО одновременно

Также существует деление автоматов на однополюсные (размыкают только фазу), двухполюсные (размыкают и фазу и ноль), однофазные и трехфазные.

Как правило, в быту используются именно однополюсные автоматы – они дешевле, да и обеспечивают достаточно высокий уровень безопасности.

Устройство автоматического выключателя и принцип его действия

На картинке выше показан простой автоматический выключатель. Ключевыми элементами в нем является электромагнитный расцепитель и биметаллическая тепловая пластина. В случае резкого скачка нагрузки при коротком замыкании срабатывает катушка (электромагнитный расцепитель). А биметаллическая пластина обеспечивает размыкание сети при чрезмерном нагреве проводки в случае подключения приборов с высоким энергопотреблением – силовых агрегатов.

На фото ниже вы видите автоматический выключатель модульного типа в разобранном виде. На нем хорошо видно электромагнитную катушку, а за ней – дугогасительную камеру. При срабатывании автомата дуга отводится именно в нее, а отработанные газы выводятся через специальный канал. Это позволяет практически мгновенно снимать нагрузку с сети, уберегая проводку и изоляцию от повреждений, сводя к минимуму риски возникновения пожара.

Теперь разберемся в маркировке автоматических выключателей.

Особенности маркировки автоматов защитного отключения

Итак, наиболее значимые характеристики автоматического выключателя:

• Его класс (A, B, C, D) – определяет время-токовую характеристику. Аппараты класса A, B срабатывают быстрее, чем аппараты классов C и D
• Номинальный ток – рабочий показатель тока, при котором автомат срабатывать
• Отключающая способность – это сила тока, при которой автомат сработает, а не расплавится. Для бытовых устройств этот показатель составляет 4000-6000 Ампер
• Токоограничение – время полного гашения дуги. Колеблется в пределах 2,5-10 миллисекунд

Все эти характеристики указываются на корпусе автомата, и именно по ним, находясь в магазине, нужно выбирать подходящее устройство под конкретные нужды.

Особенности эксплуатации

Есть одна ключевая особенность эксплуатации автоматов защитного отключения. Ни в коем случае их нельзя блокировать во включенном положении. Если автомат выбивает, значит, на то есть какая-то причина – короткое замыкание или перегруз в сети. Если его заблокировать во включенном положении, то это может привести к локальному возгоранию и пожару. Для подбора оптимального комплекта автоматов для вашего дома и их правильного монтажа обращайтесь к нашим компетентным специалистам. Мы собираем любые типы щитовых и установим автоматы как того требуют правела.

Электрические автоматы, их разновидности и как сделать выбор по номиналу мощности

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.

Из чего состоит автомат?

Обычный автомат состоит из следующих элементов:

• Ручка взвода. С помощью неё можно произвести включение автомата после его срабатывания или же отключить, чтобы обесточить цепь.
• Механизм включения.
• Контакты. Обеспечивают соединение и разрыв цепи.
• Клеммы. Подключаются к защищаемой сети.
• Механизм, срабатывающий по условию. Например, биметаллическая тепловая пластина.
• Во многих моделях может присутствовать регулировочный винт, для корректировки номинального значения силы тока.
• Дугогасительный механизм. Присутствует на каждом из полюсов прибора. Представляет собой небольшую камеру, в которой размещены омедненные пластины. На них дуга гасится и сходит на нет.

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.

Обозначения и маркировка

Защитные устройства обладают техническими параметрами, нанесенными на лицевой панели прибора.

Кроме типа автомата на нем указываются:

• номинальное напряжение – определяется производителем;
• самая высокая величина тока, посредством которой автомат сохраняет работоспособность;
• номинальный ток расцепителя – при увеличении тока в электросети определенный период времени не будет происходить срабатывание автомата;
• период времени, в течение которого произойдет отключение;
• предельный ток срабатывания – это показатель тока короткого замыкания, при котором прибор сохраняет свою работоспособность.

Кроме этого изготовитель данного устройства определяет величину по току срабатывания. Если показатель превышает такое значение, происходит моментальное обесточивание цепи. Также указывается завод – изготовитель, который произвел данный прибор.

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:

Типы автоматов по значениям тока

Различаются приборы по характеру срабатывания на излишне высокое значение тока. Существуют 3 наиболее популярных типа автоматов — B, C, D. Каждая литера означает коэффициент чувствительности прибора. Например, автомат типа D имеет значение от 10 до 20 xln. Как это понимать? Очень просто — чтобы понять диапазон, при котором способен сработать автомат, нужно умножить цифру рядом с литерой на значение. То есть прибор с маркировкой D30 будет отключаться при 30*10. 30*20 или от 300 А до 600 А. Но такие автоматы используются в основном в местах с потребителями, которые имеют большие пусковые токи, например, электродвигатели.

Автомат типа B имеет значение от 3 до 5 xln. Стало быть, маркировка B16 означает срабатывание при токах от 48 до 80А.

Но самый распространённый тип автоматов — С. Используется практически в каждом доме. Его характеристики — от 5 до 10 xln.

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.

Электрические автоматы. Виды и работа. Характеристики

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.

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:

Несколько советов по выбору автомата

• При выборе стоит ориентироваться не на электроприборы, а на проводку, так как именно её будут защищать автоматические выключатели. Если она старая, то рекомендуется заменить её, чтобы можно было использовать наиболее оптимальный вариант автомата.
• Для таких помещений, как гараж, или на время проведения ремонтных работ стоит выбрать автомат с номинальным током побольше, так как различные станки или сварочные аппараты имеют довольно большие показатели силы тока.
• Имеет смысл комплектовать весь набор защитных механизмов от одного и того же производителя. Это поможет избежать несоответствия номинальных токов между приборами.
• Приобретать автоматы лучше в специализированных магазинах. Так можно избежать покупки некачественной подделки, которая может привести к плачевным последствиям.

По времени срабатывания

По задержке времени срабатывания дифавтоматы бывают селективные и мгновенного действия. Первые обычно устанавливаются на вводе электрощита. Их основная функция – защита от пожара при нарушениях изоляции электропроводки.

Имеют значения отключающего тока 100 мА, 300 мА, 500 мА. Время задержки отключения составляет 0,15-0,5 секунды. Дифавтоматы мгновенного действия имеют значения отключающего тока в пределах 6-30 мА. Срабатывание происходит за сотые доли секунды, быстродействующие реагируют через тысячные доли.

Недетерминированные конечные автоматы (nondeterministic finite automaton)

НКА не является каким-то существенным улучшением ДКА, просто в нем добавлен так сказать синтаксический сахар, в виде свободных переходов
,
недетерминированности
и
множеств состояний
. Реализовать можно как массив состоящий из структур в которой хранится состояние, входной символ и следующее состояние.

Реализация НКА

// Ячейка массива состоящая из: текущее_состояние, считаный_символ, следующее_состояние. struct state { unsigned char current; signed char sym; // signed, для обозначения свободного перехода как -1. unsigned char next; }; // Таблица переходов для НКА на примере 2 struct state machine[] = { {0, ‘a’, 1}, {1, ‘a’, 1}, {2, ‘a’, 1}, {1, ‘b’, 2}, {2, ‘c’, 3} };
Свободные переходы (эпсилон переходы)
— переходы, которые можно совершать без чтения входного символа.

Недетерминированность

— ноль и более переходов для одного символа в каких-либо состояниях.

Множества состояний

— в один момент времени НКА может находится в нескольких состояниях.

Пример 3
Заключительное состояние обозначается двойным кругом.

В стартовом состоянии у нас текущим состоянием является {1}, при входном символе ‘b’ у нас появляется возможность, пойти в состояние 1 и в состояние 2, то есть после входного символа ‘b’ текущим состоянием является множество {1, 2}.

Пример 4
Свободным переходом обозначается пунктирной линией.
Здесь видно два свободных перехода из стартового состояния, то есть без чтения входного символа мы сразу находимся в множестве состоянии {2, 4}.
Для преобразования НКА в ДКА используется алгоритм Томпсона. При преобразовании НКА в ДКА может получиться не совсем минимальный ДКА и для его минимизации можно применить алгоритм Бржозовского. Это тот же КА, но с дополнительной памятью в виде стека. Теперь для совершения перехода нужно учитывать еще несколько факторов, символ который нужно удалить из стека
и символы которые нужно
добавить в стек
.

КАМП можно применять в таких местах, где может быть неограниченное количество вложений, например при разборе языков программирование или подсчету вложенных скобок в математических выражениях. Реализовать с помощью КА невозможно, ведь количество возможных состояний конечно в отличие от стека (я понимаю, что память тоже конечна).

Удаление символа из стека

— при любом переходе решается какой символ вытолкнуть, если на вершине стека не оказалось такого символа, то он и не выталкивается. Так же если символ нужно оставить в стеке, то он добавляется вместе с добавляемыми символами.

Добавление символов в стек

— при любом переходе решает какие символы добавить в стек.

Виды

:

• Детерминированные
  — к нему применяются те же правила как к ДКА к тому же завершает работу только в заключительном состоянии.
• Недетерминированные
  — к нему применяются те же правила как к НКА к тому же он может завершать работу в заключительном состоянии или когда стек станет пуст.

Пример 5
Шаблон: входной_символ; удаляемый_символ/добавляемый символ. На дно стека добавляется символ $ для, того, что понять когда он закончился.
Этот КАМП подсчитывает вложенность скобок, за счет добавления и удаления символов из стека.
ДАМП не равен НАМП, поэтому невозможно одно преобразовать в другое, следовательно НАМП обладает преимуществом перед ДАМП. Самая мощная машина из существующих, его преимущество перед другими в ленте с которой он может работать как хочет. В нем нет свободных переходов. Умеет интерпретировать другие автоматы такие как КА, КАМП.
Лента

— это одномерный массив в который могут записываться данные за счет головки над ячейкой, который можно заранее заполнить входными данными.

Пример 6
Шаблон: считаный_символ_с_головки/записаный_символ; сторона_смещения_головки. края ленты обозначаются ‘_’.

Эта МТ выполняет инкремент двоичного числа, головка стоит слева, там где начинается лента.

Выполнение:

1. Если находится в состоянии 1 и прочитан нуль, записать еди­ницу, сдвинуть вправо и перейти в состояние 2.
2. Если находится в состоянии 1 и прочитана единица, записать нуль, сдвинуть влево и перейти в состояние 1.
3. Еcли находится в состоянии 1 и прочитан пустой квадратик, записать единицу, сдвинуть вправо и перейти в состояние 2.
4. Если находится в состоянии 2 и прочитан нуль, записать нуль, сдвинуть вправо и остаться в состояние 2.
5. Если находится в состоянии 2 и прочитана единица, записать единицу, сдвинуть вправо и остаться в состояние 2.
6. Если находится в состоянии 2 и прочитать пустой квадратик, записать пустой квадратик, сдвинуть влево и перейти в состоя­ние 3.

ДМТ эквивалентен НМТ, так, что они тоже не различаются.

Время-токовая характеристика (ВТХ)

При помощи такого графического отображения можно получить наглядное представление, при каких условиях будет активирован механизм отключения питания цепи (см. рис. 2). На графике, в качестве вертикальной шкалы отображается время, необходимое для активации АВ. Горизонтальная шкала показывает соотношение I/In.

Рис. 2. Графическое отображение время токовых характеристик наиболее распространенных типов автоматов

Допустимое превышение штатного тока, определяет тип время-токовых характеристик для расцепителей в приборах, производящих автоматическое выключение. В соответствии с действующими нормативом (ГОСТ P 50345-99), каждому виду присваивается определенное обозначение (из латинских литер). Допустимое превышение определяется коэффициентом k=I/In, для каждого вида предусмотрены установленные стандартом значения (см. рис.3):

• «А» – максимум – троекратное превышение;
• «В» – от 3 до 5;
• «С» – в 5-10 раз больше штатного;
• «D» – 10-20 кратное превышение;
• «К» – от 8 до 14;
• «Z» – в 2-4 больше штатного.

Рисунок 3. Основные параметры активации для различных типов
Заметим, что данный график полностью описывает условия активации соленоида и термоэлемента (см. рис.4).

Отображение на графике зон работы соленоида и термоэлемента

Учитывая все вышесказанное, можно резюмировать, что основная защитная характеристика у АВ обусловлена время-токовой зависимостью.

Перечень типовых время-токовых характеристик.

Определившись с маркировкой, перейдем к рассмотрению различных типов приборов, отвечающих определенному классу в зависимости от характеристик.

Таблица время токовых характеристик автоматических выключателей

Тепловая защита АВ этой категории активируется, когда отношение тока цепи к номинальному (I/In) превысит 1,3. При таких условиях отключение произойдет через 60 минут. По мере дальнейшего превышения номинального тока время отключения сокращается. Активация электромагнитной защиты происходит при двукратном превышении номинала, скорость срабатывания – 0,05 сек.

Данный тип устанавливаются в цепях не подверженных кратковременным перегрузкам. В качестве примера можно привести схемы на полупроводниковых элементах, при выходе из строя которых, превышение тока незначительное. В быту такой тип не используется.

Характеристика «B»

Отличие данного вида от предыдущего заключается в токе срабатывания, он может превышать штатный от трех до пяти раз. При этом механизм соленоида гарантированно активируется при пятикратной нагрузке (время обесточивания – 0,015 сек.), термоэлемент – трехкратной (на отключение понадобиться не более 4-5 сек.).

Такие виды устройств нашли применение в сетях, для которых не характерны высокие пусковые токи, например, цепи освещения.

S201 производства компании ABB с время-токовой характеристикой B

Характеристика «C»

Это наиболее распространенный тип, его допустимая перегрузка выше, чем у двух предыдущих видов. При пятикратном превышении штатного режима срабатывает термоэлемент, это схема, отключающая электропитание в течение полутора секунд. Механизм соленоида активируется, когда перегрузка превысит норму в десять раз.

Данные АВ рассчитаны на защиту электроцепи, в которой может возникнуть умеренный пусковой ток, что характерно для бытовой сети, для которой характерна смешанная нагрузка. Покупая устройство для дома, рекомендуется остановить свой выбор на этом виде.

Трехполюсный автомат Legrand

Характеристика «D»

Для АВ такого типа характерны высокие перегрузочные характеристики. А именно, десятикратное превышение нормы для термоэлемента и двадцатикратное для соленоида.

Применяются такие приспособления в цепях с большими пусковыми токами. Например, для защиты пусковых устройств асинхронных электродвигателей. На рисунке 9 показано два прибора этой группы (a и b).

Рисунок 9. а) ВА51-35; b) BA57-35; c) BA88-35

Характеристика «K»

У таких АВ активация механизма соленоида возможна при превышении токовой нагрузки в 8 раз, и гарантированно произойдет, когда будет двенадцати кратная перегрузка штатного режима (восемнадцати кратное для постоянного напряжения). Время отключения нагрузки не более 0,02 сек. Что касается термоэлемента, то его активация возможна при превышении 1,05 от штатного режима.

Сфера применения – цепи с индуктивной нагрузкой.

Характеристика «Z»

Данный тип отличается небольшим допустимым превышением штатного тока, минимальная граница – двух кратная от штатной, максимальная – четырех кратная. Параметры срабатывания термоэлемента, такие же, как и у АВ с характеристикой К.

Этот подвид применяется для подключения электронных приборов.

Характеристика «MA»

Отличительная особенность этой группы – не используется термоэлемент для отключения нагрузки. То есть прибор предохраняет только от КЗ, этого вполне достаточно, чтобы подключить электрический двигатель. На рисунке 9 показано такое приспособление (с).

Электрические машины. Типы и принцип работы

Электричество не существует в природе в какой-либо полезной форме. Она должна генерироваться из любых других источников энергии, таких как солнечная, ветровая, гидро-, тепловая, атомная и т. д. Фотогальванические элементы помогают нам улавливать энергию солнечного света, а генераторы используются для преобразования механической энергии, доступной в других формах, в электричество. Механическая энергия может быть получена от ветра, текущей воды и пара с помощью турбин. Двигатели используются для обратного преобразования электричества в механическую энергию. Итак, в совокупности электрические машины — это устройства, преобразующие механическую энергию в электрическую и наоборот.

Давайте начнем с трансформаторов, чтобы вы могли понять основную концепцию электромагнитной индукции, которая возникает в каждой электрической машине.

Содержание

Классификация электрических машин

В основном электрические машины классифицируются на

• Статические электрические машины – трансформаторы
• Вращающиеся электрические машины – двигатели (преобразуют электрическую энергию в механическую) и генераторы (преобразуют механическую энергию в электрическую). энергия)

Трансформаторы

Любое статическое устройство, которое может передавать переменный ток из одной цепи в другую за счет электромагнитной индукции, можно рассматривать как трансформатор. Трансформаторы используются для преобразования переменного тока с одного уровня напряжения на другой уровень напряжения.

Базовый трансформатор состоит из двух катушек, соединенных магнитным сердечником. В случае трехфазных трансформаторов будет присутствовать два набора катушек на фазу. Один набор катушек известен как первичная обмотка, а другой известен как вторичная обмотка. Эти две обмотки изолированы друг от друга и магнитно связаны через железный сердечник.

Источник: https://www.electronics-tutorials.ws/transformer/transformer-basics.html

Переменное напряжение подключено к первичной обмотке. При подключении создается переменный магнитный поток с амплитудой, пропорциональной величине приложенного напряжения, частоте и числу витков. Этот поток связывается со вторичной обмоткой и индуцирует напряжение, пропорциональное количеству вторичных витков.

Отношение количества первичных и вторичных витков известно как коэффициент трансформации трансформатора . Любое соотношение преобразования напряжения возможно и может быть достигнуто за счет правильного соотношения количества первичных и вторичных витков.

Коэффициент трансформации напряжения определяется по формуле:

   

Если вторичное напряжение больше первичного, трансформатор называется повышающим. Если первичное напряжение больше вторичного, то трансформатор называется понижающим.

Чтобы обеспечить эффективное связывание магнитного потока, сердечник (конструкция, поддерживающая обмотки) изготовлен из сплава железа или стали с высокой проницаемостью. Трансформаторы доступны в различных размерах, формах и конструкциях, но основной принцип остается тем же.

Электроэнергия вырабатывается на генерирующих станциях среднего напряжения (6,6кВ, 11кВ, 33кВ). Чтобы минимизировать потери при передаче, генерируемое напряжение повышается до более высоких напряжений. Здесь используются повышающие трансформаторы. Понижающие трансформаторы используются для снижения передаваемого напряжения вблизи центров нагрузки. Это делает трансформатор самой важной электрической машиной.

Вращающиеся электрические машины

Вращающиеся электрические машины, используемые для преобразования механической энергии в электрическую или наоборот. Существует три основных типа вращающихся электрических машин .

1. Электрические машины постоянного тока – двигатели постоянного тока и генераторы постоянного тока
2. Синхронные машины – генераторы переменного тока и синхронные двигатели
3. Асинхронные двигатели или асинхронные машины

Все вращающиеся электрические машины имеют две общие основные части. Первая — это вращающаяся часть, известная как ротор, а вторая — неподвижная часть, называемая статором. Эти детали изготовлены из высокопроницаемого магнитного материала, такого как кремнистая сталь. Давайте углубимся в детали каждого из них.

Машины постоянного тока

Машины постоянного тока доступны в различных размерах и формах: от небольших шаговых двигателей в принтерах до огромных тяговых двигателей. Машина постоянного тока состоит из обмотки возбуждения на статоре и якоря на роторе.

Вид в разрезе электрических машин постоянного тока

Как известно, электромагнитное преобразование требует относительного движения между обмотками возбуждения и обмотками якоря. Для достижения относительного движения между статором и ротором якорь вращается снаружи с помощью первичного двигателя (турбины или двигателя). Когда якорь вращается мимо полюсов возбужденного поля, в якоре индуцируется ЭДС.

ЭДС индукции носит переменный характер. Чтобы преобразовать его в постоянный ток, два конца якоря подключаются к коммутатору. Коллекторы представляют собой металлические стержни, насаженные на валы машин и соединенные с обмоткой якоря, которые меняют направление тока каждые пол-оборота. Коммутатор разделен на несколько сегментов, и каждый сегмент изолирован друг от друга. Угольные щетки используются для сбора тока от коммутатора.

В машинах постоянного тока якорь всегда остается на роторе для преобразования наведенного переменного напряжения в постоянное. Якорь состоит из нескольких пазов и установлен на валу, который опирается на подшипник.

Двигатели постоянного тока и генераторы постоянного тока имеют одинаковую конструкцию. Обычно двигатель можно использовать как генератор и наоборот. В зависимости от соединения обмоток статора и ротора машины постоянного тока можно классифицировать следующим образом:

• Машины постоянного тока с независимым возбуждением
• Машина постоянного тока с самовозбуждением

Машина постоянного тока с независимым возбуждением

В этом типе обмотки якоря и возбуждения возбуждаются отдельно. Обмотку возбуждения также можно заменить постоянным магнитом.

Двигатели с самовозбуждением

Якорь и обмотки возбуждения двигателя с самовозбуждением питаются от одного и того же источника питания. Возможны следующие соединения.

• Шунтовое соединение – Якорь и возбуждение соединены параллельно.
• Последовательное соединение – Якорь и возбуждение соединены последовательно.
• Составное соединение

Соединения машины постоянного тока

Двигатели постоянного тока

Конструктивные особенности двигателей постоянного тока такие же, как у генераторов. Они работают на свойстве притяжения между разными магнитными полюсами и отталкивания между одинаковыми магнитными полюсами. Регулируя напряжения возбуждения и якоря, можно регулировать скорость двигателя постоянного тока. Кроме того, различные типы методов возбуждения делают двигатели постоянного тока более универсальными.

Скоростно-крутящие характеристики двигателей постоянного тока

Синхронные машины

Генераторы переменного тока, присутствующие почти на всех турбинных электростанциях по всему миру, являются синхронными машинами. Генератор также может работать как двигатель, если на ротор подается постоянный ток, а на статор подается переменное напряжение. Мы кратко рассмотрим принцип работы синхронных машин. Кредит изображения: https://www.tonex.com/

Синхронная машина имеет якорь на статоре и поле на роторе. На ротор (обмотку возбуждения) подается постоянный ток, который превращает его в электромагнит. В машине PMDC (постоянный магнит постоянного тока) обмотка возбуждения ротора заменена постоянным магнитом.

Ротор может быть цилиндрического типа или с явно выраженными полюсами. Цилиндрический; роторы механически стабильны на высоких скоростях и используются в больших турбогенераторах, тогда как явнополюсные машины используются в тихоходных гидрогенераторах.

Принцип работы синхронных машин

Генераторы переменного тока

Когда на ротор подается постоянное напряжение, он становится электромагнитом. Если ротор приводится в движение первичным двигателем, между магнитным потоком ротора и проводником статора возникает относительное движение. Поэтому по закону Фарадея в обмотке статора индуцируется ЭДС. ЭДС индукции носит переменный характер и частота чередования будет пропорциональна скорости вращения ротора.

Источник: www.wikimedia.org

В трехфазном генераторе переменного тока три набора катушек намотаны на полюса статора с относительным электрическим расстоянием 120 градусов. Следовательно, ЭДС, индуцируемая в каждом наборе катушек, должна иметь фазовый сдвиг 120 градусов.

Синхронные двигатели

Как упоминалось ранее, постоянное напряжение подается на обмотку возбуждения синхронного двигателя, а переменное напряжение подается на статор для создания крутящего момента. Крутящий момент создается из-за стремления ротора выровняться с магнитным полем, создаваемым статором.

Когда на статор подается трехфазное переменное напряжение, создается вращающееся магнитное поле. Поскольку ротор уже имеет постоянное магнитное поле, он пытается выровняться с вращающимся магнитным полем поля статора, тем самым создавая крутящий момент.

Ротор не может мгновенно набрать скорость из-за инерции. Кроме того, скорость вращения поля статора очень высока (50 Гц или 60 Гц). Следовательно, ротору становится трудно сначала набрать крутящий момент. Это делает синхронный двигатель несамозапускающимся. Двигатель должен приводиться в действие другим вспомогательным средством, близким к его синхронной скорости. На скорости, близкой к синхронной, поля ротора и статора замыкаются друг на друга, и ротор начинает вращаться с синхронной скоростью, после чего вспомогательные средства, используемые для запуска двигателя, могут быть отключены.

Еще одной особенностью синхронного двигателя является то, что при перевозбуждении он действует как конденсатор и может использоваться для компенсации реактивной мощности. Двигатель, используемый для компенсации реактивной мощности, известен как синхронный конденсатор и используется в больших силовых установках для коррекции коэффициента мощности.

Асинхронные двигатели или асинхронные двигатели

Асинхронные двигатели широко используются во всех отраслях промышленности. Без всякого сомнения можно сказать, что это самая используемая электрическая машина в мире. Однофазный асинхронный двигатель можно найти в каждом доме в виде потолочных вентиляторов, насосов и т. д. Самым большим преимуществом асинхронных двигателей является то, что он не требует отдельного источника питания для ротора.

Принцип действия асинхронных двигателей

Асинхронные двигатели имеют трехфазную обмотку на статоре, аналогичную обмотке синхронных машин. При подаче на обмотки статора трехфазного напряжения образуется вращающееся магнитное поле. Это переменное магнитное поле контактирует с проводниками ротора и индуцирует в нем ЭДС.

Концы обмотки ротора закорочены так, что по ней протекает ток, пропорциональный ЭДС индукции. Из-за протекания тока создается другое магнитное поле, вращающееся в том же направлении, что и статор. Взаимодействие между этими двумя магнитными полями создает крутящий момент, который стремится вращать двигатель в направлении вращения магнитного поля статора. Асинхронные двигатели являются самозапускающимися двигателями.

Скорость ротора всегда меньше синхронной скорости приложенного напряжения статора. Поэтому эти двигатели известны как асинхронные двигатели. Разница между синхронной скоростью и фактической скоростью вращения ротора на единицу называется скольжением.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

В асинхронных двигателях возможны два типа конструкции ротора. Первый представляет собой ротор с обмоткой, а второй — ротор с короткозамкнутым ротором. Ротор состоит из пазов для размещения проводников. Намотанный ротор состоит из трех фазных обмоток, как и у статора в этих пазах. Один конец каждой фазы закорочен, образуя соединение звездой или звездой, а другие концы подведены к контактному кольцу, прикрепленному к валу.

Угольные щетки используются для вбивания токосъемных колец во внешнюю клеммную коробку. К ротору можно добавить внешнее сопротивление для ограничения пускового тока.

Роторы с короткозамкнутым ротором состоят из сплошных стержней из проводящего материала, помещенных в пазы ротора. Эти проводники закорочены на обоих концах. Этот тип роторов не имеет внешних электрических соединений. Также двигатели с короткозамкнутым ротором имеют меньший пусковой момент, чем роторы с обмоткой.

Индукционные генераторы

Когда асинхронный двигатель, вращающийся с определенной скоростью, вынужден вращаться выше своей синхронной скорости за счет приложения внешней механической энергии, он действует как генератор. Такие машины известны как асинхронные генераторы. Они находят свое применение в ветроэнергетике и малых гидроэлектростанциях.

Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами

Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами состоят из радиально расположенных постоянных магнитов на статоре. Ротор состоит из обмотки постоянного тока, соединенной с коммутатором. Принцип работы двигателей постоянного тока такой же, как у параллельных двигателей постоянного тока, за исключением того, что они не требуют отдельного питания возбуждения. Отсутствие внешнего питания снижает потери мощности, повышает эффективность и уменьшает размер по сравнению с обычными двигателями постоянного тока того же размера.

Бесщеточный двигатель постоянного тока

Бесщеточный двигатель постоянного тока имеет набор постоянных магнитов на роторе и полупроводниковых переключателей на статоре. Полупроводниковые переключатели преобразуют входной источник постоянного тока в пульсирующий постоянный ток для создания максимального крутящего момента при заданной скорости.

В этих двигателях положение ротора и статора перевернуто. Поле присутствует в роторе, а якорь присутствует в начале. Датчики используются для позиционирования ротора, и в зависимости от его положения полупроводниковые переключатели включаются и выключаются для выполнения требований скорости и крутящего момента. Эти двигатели дороже, чем обычные двигатели постоянного тока, требуют меньшего обслуживания и имеют более длительный срок службы, чем обычные двигатели постоянного тока.

Серводвигатель

Серводвигатели используются для точного управления положением. Это бесщеточные двигатели постоянного тока в сочетании с датчиками положения, такими как энкодеры и потенциометры. Серводвигатели используются для регулирования положения с обратной связью. Они находят свое применение в морской навигации, автоматических станках, летательных аппаратах, роботах, регуляторах скорости и т. д.

Шаговые двигатели

Шаговые двигатели представляют собой двигатели с импульсным приводом, используемые для управления положением. Эти двигатели могут перемещаться на определенный угол для каждой применяемой фазы управления. Они не требуют датчиков положения.

Электрические машины | Electriceasy.com

Электрические машины | Electriceasy.com

Объявления

• Что такое электрическая машина?
  
  Определение и виды «электрической машины».
• Правило левой руки Флеминга и правило правой руки
  Для определения направления движения в двигателях или направления тока в генераторах.

• Закон Фарадея и закон Ленца
  Законы электромагнитной индукции.
• Правило правой руки Максвелла
  Направление магнитного поля вокруг прямого проводника с током.

Машины постоянного тока

• Классификация машин постоянного тока
  Различные типы генераторов постоянного тока и двигателей постоянного тока.
• Генераторы постоянного тока
  Конструкция и работа генератора постоянного тока.
• Обмотка якоря
  Обмотка внахлестку, волновая обмотка и другие родственные термины.
• Реакция якоря
  Реакция якоря в машинах постоянного тока и ее побочные эффекты.
• ЭДС и уравнение крутящего момента
  Уравнение ЭДС генератора постоянного тока и уравнение крутящего момента двигателя постоянного тока.
• Характеристики генераторов постоянного тока
  Внутренние (E/Ia), внешние (V/I _L ) и характеристики разомкнутой цепи.
• Потери в машине постоянного тока
  Потери в меди, потери в стали (потери в сердечнике), механические потери, схема потока мощности.
• Работа двигателя постоянного тока
  Как работает двигатель постоянного тока?
• Характеристики двигателей постоянного тока
  Характеристики крутящего момента в зависимости от тока якоря, скорости в зависимости от тока якоря и скорости в зависимости от крутящего момента.
• Способы пуска двигателя постоянного тока
  3-точечный пускатель, 4-точечный пускатель и последовательный пускатель двигателя.
• Управление скоростью двигателя постоянного тока
  Различные методы управления скоростью двигателя постоянного тока.
• Электрическое торможение двигателей постоянного тока
  
  Различные методы электрического торможения двигателей постоянного тока.
• Параллельная работа шунтирующих генераторов
  Параллельная работа 2-х шунтирующих генераторов постоянного тока.
• Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами
  Электродвигатели постоянного тока с постоянными магнитами.
• Электродвигатель постоянного тока
• 0214 Конструкция и работа бесколлекторных двигателей постоянного тока.

Машины переменного тока

• Асинхронный двигатель
  Принцип работы и типы асинхронного двигателя.
• Трехфазный асинхронный двигатель
  Конструкция, работа и типы.
• Вращающееся магнитное поле
  Производство вращающегося магнитного поля (rmf).
• Уравнение крутящего момента трехфазного двигателя IM
  Пусковой крутящий момент и рабочий крутящий момент, условие максимального крутящего момента.
• Пуск 3 фазы IM
  
  Использование первичных резисторов, автотрансформаторов и пускателей звезда-треугольник.
• Регулирование скорости асинхронного двигателя
  Различные методы регулирования скорости асинхронных двигателей.
• Типы двигателей с короткозамкнутым ротором
  Классы A, B, C, D, E и F.
• Двигатель с двойным короткозамкнутым ротором
  Конструкция и работа двигателя с двойным короткозамкнутым ротором.
• Сползание и зацепление
  Сползание и зацепление в асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором.
• Однофазный двигатель
  Принцип работы однофазного асинхронного двигателя. Почему однофазный АД не запускается самостоятельно?
• Синхронный генератор переменного тока (альтернатор)
  Конструкция и работа генератора переменного тока.
• Синхронизация генератора
  Подключение генератора к сети.
• Асинхронный генератор
  Как работает асинхронный генератор?
• Синхронный генератор и асинхронный генератор
  Разница между синхронным генератором и асинхронным генератором.
• Синхронный двигатель
  Конструкция и работа синхронного двигателя.
• Синхронный двигатель против асинхронного двигателя
  Разница между синхронным двигателем и асинхронным двигателем.
• Ротор с явно выраженными полюсами и ротор с неявнополюсными роторами
  Сравнение ротора с явно выраженными полюсами и ротора с неявнополюсными роторами.

Трансформеры

• Трансформатор
  Конструкция, работа и типы трансформаторов.
• Идеальный трансформатор
  Характеристики идеального трансформатора.
• Уравнение ЭДС и коэффициент трансформации напряжения
  Уравнение ЭДС трансформатора и коэффициент трансформации напряжения.
• Трансформатор с сопротивлением и реактивным сопротивлением рассеяния
  Магнитная утечка и практичный трансформатор с сопротивлением и реактивным сопротивлением рассеяния.
• Потери и КПД трансформатора
  Потери в меди, потери в сердечнике (потери в стали).
• Схема замещения
  Нахождение схемы замещения трансформатора.
• Испытание трансформатора на обрыв цепи и короткое замыкание
  Испытание трансформатора на обрыв цепи (OC) и короткое замыкание (SC).
• Тест Сампнера или взаимный тест
  Испытание Сампнера или последовательное испытание трансформатора.
• Автотрансформатор
  Как работает автотрансформатор?
• Трехфазный трансформатор
  Работа и типы трехфазных трансформаторов.
• Подключение трехфазного трансформатора
  Звезда-звезда, звезда-треугольник и другие подобные конфигурации.
• CT и PT
  Трансформатор тока (CT) и трансформатор напряжения (PT)
• Охлаждение трансформатора
  Различные методы охлаждения трансформаторов.
• Параллельная работа трансформаторов
  
  Необходимость и условия параллельной работы.
• Реле Бухгольца
  Работа реле Бухгольца и его преимущества.

Разное

• Краткое введение в схемы
  Серийные параллельные цепи, напряжение и ток, закон Ома, интегральные схемы
• Основы силовой электроники
  Диоды, ГТО, транзисторы и др.
• Шаговый двигатель
  Как работает шаговый двигатель?
• Руководство по устранению неполадок при перегрузке двигателя
  Некоторые ключевые области, которые могут быть причиной перегрузок двигателя, и меры по их устранению.
• Универсальный двигатель
  Конструкция и работа универсального двигателя.