Расцепитель автоматического выключателя: основные виды и их особенности

Что такое независимый расцепитель

Независимый расцепитель — это аппарат, осуществляющий удаленную деактивацию защитной аппаратуры. Чаще всего его используют в связке с автоматическими выключателями с 1-4 полюсами. Расцепительную систему присоединяют к вводному механизму. При активации экстренной ситуации он производит полное отключение подачи электрического тока.


Что собой представляет автоматический выключатель

Конструкция агрегата произведена в виде электромагнита. Когда на него поступает импульс, профильный рычаг начинает воздействовать на электрический механизм, деактивируя защитное устройство.

Электромагнитные катушки, которыми оснащено устройство, пропускают переменный или постоянный ток. Оптимальный уровень напряжения для них 12-60 В и 110-415 В. Метод сцепления с автоматом выбирается в зависимости от типа катушки.


Схема подключения независимого устройства расцепления

Обратите внимание! Происходит фиксация обычно на правую или левую сторону.

Технические характеристики расцепителя

Внутри автомата находятся два типа устройств расцепления. Каждый из них работает в своем токовом диапазоне. Если оба устройства начинают работать одновременно, то это приводит к отключению автомата, когда через него проходит сверхток.

Тепловой расцепительный механизм функционирует за счет нагревания биметаллической пластинки. Она калибрована, при определенной силе тока нагревается до определенных показателей. Это становится причиной появления критического изгиба и деактивации автомата.

Второй агрегат, электромагнитный, работает на более высокой скорости, чем тепловой. Он функционирует на основе электромагнита, который выключает нагрузку при возникновении короткого замыкания. Ток электромагнитного выключателя в 3 раза выше напряжения теплового устройства. Также он может быть выше в 20 раз.

Автоматический расцепитель оснащен диодным выпрямителем. Системные динисторы применяются разной проводимости. В устройствах для фазовых выключателей предусматривается использование трансивера. Реле устанавливают в нижней части системы. Катушка электромагнита обычно рассчитана на напряжение 12-60 V переменного тока.

Вам это будет интересно  Подключение УЗО
Компактный автоматический выключатель

Обратите внимание! В некоторых агрегатах напряжение держится на отметке 110-415 V.

Назначение независимого расцепителя

Независимым расцепителем называют дополнительное оборудование для автоматических выключателей. Его применяют, чтобы дистанционно отключать выключатели нагрузки. Устройства расцепления преимущественно используют для проектировки системы вентиляции.


Схема автоматической системы

Если ориентироваться на нормативные акты, то вентиляция в случае пожара должна отличаться способностью к деактивации. Для этого к вводному аппарату чаще всего присоединяют независимый расцепитель. Он может выключать однофазные и трехфазные системы.

Обратите внимание! Чтобы система начала работать, требуется подать импульс на катушку защитного агрегата. Для возведения аппарата в первоначальное состояние потребуется активировать кнопку возврата.

Виды расцепителей

В бытовых автоматических выключателях чаще всего встречаются следующие виды расцепителей: тепловой, электронный и электромагнитный. Они быстро распознают критическую ситуацию (появление сверхтоков, перегрузки и перепады напряжения) и размыкают контакты автоматического выключателя, предотвращая порчу электрического оборудования и защищая проводку. Помимо этих видов, существуют еще и расцепители нулевого напряжения, минимального напряжения, независимые, полупроводниковые, механические.  

Сверхтоки – увеличение силы тока в электрической сети, превышающей номинальный ток автомата. Это токи перегрузки, замыкания.

Ток перегрузки – сверхток в функциональной сети.

Ток короткого замыкания – сверхток, появляющийся в результате замыкания двух составляющих сети при крайне низком сопротивлении между  этими элементами.

Тепловой расцепитель

Тепловой расцепитель размыкает контакты автоматического выключателя при небольших превышениях номинального тока, отличается увеличенным временем срабатывания. При кратковременных превышениях токовой нагрузки он не срабатывает, это удобно в сетях, где часты именно кратковременные превышения номинального тока автомата.

Тепловой расцепитель является биметаллической пластиной, один конец которой расположен рядом со спусковым механизмом расцепления. В случае увеличения силы тока пластина начинает изгибаться и приближаться к спусковому механизму, касается планки, а та, в свою очередь, размыкает контакты автоматического выключатели. Принцип работы построен на физических свойствах металла, расширяющегося при нагревании, поэтому такой расцепитель и называется тепловым.

К достоинствам теплового расцепителя можно отнести отсутствие трущихся друг о друга поверхностей, устойчивость к вибрациям, низкая стоимость в силу простой конструкции. Но нужно обратить внимание и на недостатки – работа теплового расцепителя сильно зависит от температуры окружающей среды, их следует размещать в местах со стабильным температурным режимом вдали от источников тепла, в противном случае возможны многочисленные ложные срабатывания.

Электронный расцепитель

В состав электронного расцепителя входят измерительные устройства (датчики тока), блок управления и исполнительный электромагнит. Электронные расцепители предназначены для подачи команды на автоматическое отключения автомата с заданной программой при возникновении в электрической цепи сверхтоков перегрузки или замыкания. При превышении силы тока через автомат в блоке электронного расцепителя начинается отсчет времени срабатывания в соответствии с время-токовой характеристикой. Если за время срабатывания ток снизится до величины, ниже пороговой, то автоматического срабатывания не произойдет.

К плюсам электронных расцепителей относятся: широкий выбор настроек, четкое следование прибора заданной программе, наличие индикаторов. Основной недостаток – довольно высокая стоимость, а также чувствительность расцепителя к воздействию электромагнитного излучения.   

Электромагнитный расцепитель

Электромагнитный расцепитель (отсечка) срабатывает мгновенно, не допуская ни малейшей вероятности повреждения составных частей  электроцепи. Это соленоид с подвижным сердечником, который воздействует на механизм расцепления. В процессе протекания тока по обмотке соленоида, в случае превышения токовой нагрузки, происходит втягивание сердечника под воздействием электромагнитного поля.

Электромагнитный расцепитель срабатывает при превышении тока короткого замыкания. Он обладает достаточной прочностью, устойчив к вибрации, однако создает магнитное поле.

Полупроводниковый расцепитель

К более сложным устройствам относятся полупроводниковые расцепители. В состав каждого из них входит блок управления, измерительные трансформаторы при переменном токе или магнитные усилители при постоянном токе, а также исполнительный электромагнит, выполняющий функцию независимого расцепителя. С помощью блока управления настраивается программа, определенная пользователем, под руководством которой будут расцепляться главные контакты.

В процессе настроек выполняются следующие действия:

  • Регулируется номинальный ток автомата
  • Настраивается выдержка времени в зонах перегрузок и коротких замыканий.
  • Определяется уставка срабатывания при коротком замыкании.
  • Настройка защитных переключателей на срабатывание от однофазного короткого замыкания и токов включения.
  • Настройка переключателя, отключающего задержку по времени, когда при коротком замыкании режим селективности изменяется на режим мгновенного действия.

Термомагнитный или комбинированный

Зачастую соединяются тепловой и электромагнитный расцепитель последовательно. Тандем обеспечивает токовую селективность: один элемент отслеживает токи в зоне перегрузки, а другой защищает электрические цепи от сверхтоков КЗ. Такую связку некоторые производители именуют комбинированным расцепителем. В зарубежных каталогах последовательное соединение 2-х устройств называют термомагнитным расцепителем.

Независимый

Расцепитель независимого типа удаленно управляет коммутацией электрических цепей переменного (AC) и постоянного (DC) тока, представляет обычный расцепитель с опцией дистанционной защиты. Поступающее по управляющей цепи, например с пульта оператора, напряжение подается на соленоид. В обмотке создается магнитное поле, сердечник втягивается и приводит в действие механизм свободного расцепления за время ≤0,04 с. Чтобы вернуть автоматический выключатель в исходное состояние, следует вручную нажать кнопку с надписью «Возврат».

Расцепитель минимального и нулевого напряжения

Некоторые АВ оснащаются дополнительно минимальными и нулевыми устройствами расцепления, которые встраиваются непосредственно в автомат или крепятся снаружи корпуса.

Принцип работы автоматического выключателя

Для защиты бытовых электрических цепей обычно используются автоматические выключатели модульной конструкции. Компактность, легкость монтажа и замены, в случае необходимости, объясняет их широкое распространение.

Внешне такой автомат представляет собой корпус из термостойкой пластмассы. На лицевой поверхности расположена рукоятка включения и выключения, сзади – фиксатор-защелка для крепления на DIN-рейке, а сверху и снизу – винтовые клеммы. В данной статье рассмотрим принцип работы автоматического выключателя.

Как работает автоматический выключатель?

В режиме штатной работы через автомат протекает ток, меньший или равный номинальному значению. Питающее напряжение от внешней сети подается на верхнюю клемму, соединенную с неподвижным контактом.

С неподвижного контакта ток поступает на замкнутый с ним подвижный контакт, а от него, через гибкий медный проводник – на катушку соленоида.

После соленоида ток подается на тепловой расцепитель и уже после него – на нижнюю клемму, с подключенной к ней сетью нагрузки.

Обратите внимание

В аварийных режимах автоматический выключатель отключает защищаемую цепь за счет срабатывания механизма свободного расцепления, приводимого в действие тепловым или электромагнитным расцепителем. Причиной такого срабатывания является перегрузка или короткое замыкание.

Тепловой расцепитель – это биметаллическая пластина, состоящая из двух слоев сплавов с различными коэффициентами термического расширения.

При прохождении электрического тока пластина нагревается и изгибается в сторону слоя с меньшим коэффициентом термического расширения.

При превышении заданного значения силы тока, изгиб пластины достигает величины, достаточной для приведения в действие механизма расцепления, и цепь размыкается, отсекая защищаемую нагрузку.

Электромагнитный расцепитель состоит из соленоида с подвижным стальным сердечником, удерживаемым пружиной.

При превышении заданного значения тока, по закону электромагнитной индукции в катушке наводится электромагнитное поле, под действием которого сердечник втягивается внутрь катушки соленоида, преодолевая сопротивление пружины, и вызывает срабатывание механизма расцепления. В нормальном режиме работы в катушке также наводится магнитное поле, но его силы недостаточно, чтобы преодолеть сопротивление пружины и втянуть сердечник.

Как работает автомат в режиме перегрузки

Режим перегрузки возникает, когда ток в подключенной к автомату цепи превышает номинальное значение, на которое рассчитан автоматический выключатель.

При этом повышенный ток, проходящий через тепловой расцепитель, вызывает повышение температуры биметаллической пластины и, соответственно, увеличение ее изгиба вплоть до срабатывания механизма расцепления. Автомат отключается и размыкает цепь.

Срабатывание тепловой защиты не происходит мгновенно, поскольку на разогрев биметаллической пластины потребуется некоторое время. Это время может варьироваться в зависимости от величины превышения номинального значения тока от нескольких секунд до часа.

Важно

Такая задержка позволяет избежать отключения питания при случайных и непродолжительных повышениях тока в цепи (например, при включении электродвигателей которые имеют большие пусковые токи).

Минимальное значение тока, при котором должен сработать тепловой расцепитель, устанавливается при помощи регулировочного винта на заводе-изготовителе. Обычно это значение в 1,13-1,45 раз превышает номинал, указанный на маркировке автомата.

На величину тока, при котором сработает тепловая защита, влияет и температура окружающей среды. В жарком помещении биметаллическая пластина прогреется и изогнется до срабатывания при меньшем токе. А в помещениях с низкими температурами ток, при котором сработает тепловой расцепитель, может оказаться выше допустимого.

Причиной перегрузки сети является подключение к ней потребителей, суммарная мощность которых превышает расчетную мощность защищаемой сети. Одновременное включение различных видов мощной бытовой техники (кондиционер, электрическая плита, стиральная и посудомоечная машина, утюг, электрочайник и т.д.) – вполне может привести к срабатыванию теплового расцепителя.

В этом случае определитесь, какие из потребителей можно отключить. И не спешите снова включать автомат. Вы все равно не сможете взвести его в рабочее положение, пока он не остынет, а биметаллическая пластина расцепителя не вернется в свое исходное состояние. Теперь вы знаете как работает автоматический выключатель при перегрузках

Как работает автомат в режиме короткого замыкания

В случае короткого замыкания принцип работы автоматического выключателя иной. При коротком замыкании ток в цепи резко и многократно возрастает до значений, способных расплавить проводку, а точнее изоляцию электропроводки. Для того чтобы предотвратить такое развитие событий необходимо мгновенно разорвать цепь. Электромагнитный расцепитель именно так и срабатывает.

Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку соленоида, внутри которой расположен стальной сердечник, удерживаемый в фиксированном положении пружиной.

Многократное возрастание тока в обмотке соленоида, происходящее при коротком замыкании в цепи, приводит к пропорциональному возрастанию магнитного потока, под действием которого сердечник втягивается в катушку соленоида, преодолевая сопротивление пружины, и нажимает на спусковую планку механизма расцепления. Силовые контакты автомата размыкаются, прерывая питание аварийного участка цепи.

Таким образом, срабатывание электромагнитного расцепителя защищает от возгорания и разрушения электропроводку, замкнувший электроприбор и сам автомат. Время его срабатывания составляет порядка 0,02 секунды, и электропроводка не успевает разогреться до опасных температур.

Совет

В момент размыкания силовых контактов автомата, когда по ним проходит большой ток, между ними возникает электрическая дуга, температура которой может достигать 3000 градусов.

Чтобы защитить контакты и другие детали автомата от разрушительного воздействия этой дуги, в конструкции автомата предусмотрена дугогасительная камера. Дугогасительная камера представляет собой решетку из набора металлических пластин, которые изолированы друг от друга.

Дуга возникает в месте размыкания контакта, а затем один ее конец движется вместе с подвижным контактом, а второй скользит сначала по неподвижному контакту, а потом по соединенному с ним проводнику, ведущему к задней стенке дугогасительной камеры.

Там она делится (дробится) на пластинах дугогасительной камеры, слабеет и гаснет. В нижней части автомата предусмотрены специальные отверстия для отвода газов, образующихся при горении дуги.

В случае отключения автомата при срабатывании электромагнитного расцепителя, вы не сможете пользоваться электричеством до тех пор пока не найдете и не устраните причину короткого замыкания. Вероятнее всего причина в неисправности одного из потребителей.

Отключите все потребители и попробуйте включить автомат. Если вам это удалось и автомат не выбивает, значит, действительно – виноват один из потребителей и вам осталось выяснить какой именно. Если же автомат и с отключенными потребителями снова выбивает, значит все гораздо сложнее, и мы имеем дело с пробоем изоляции проводки. Придется искать, где это произошло.

Вот таков принцип работы автоматического выключателя в условиях различных аварийных ситуаций.

Если отключение автоматического выключателя стало для вас постоянной проблемой, не пытайтесь решить ее установкой автомата с большим номинальным током.

Обратите внимание

Автоматы устанавливаются с учетом сечения вашей проводки, и, значит, больший ток в вашей сети просто не допускается. Найти решение проблемы можно только после полного обследования системы электроснабжения вашего жилища профессионалами.

Проверка работоспособности расцепителей


Проверка работоспособности включает следующие действия:

  1. Визуальный осмотр выключателя. На корпусе девайса не должно быть механических повреждений: сколов и трещин. Обращать внимание на плотность прилегания частей, качество креплений и зажимов. Сделать несколько пробных манипуляций по «включению ↔выключению» вручную. Во включенном положении аппарат должен со щелчком фиксироваться и затем свободно выключаться.
  2. Прогрузка аппарата. Испытание заключается в определении времени срабатывания расцепителя при подаче электропитания с регулируемой силой тока на специальном стенде. Полученный результат сравнивается с типовой времятоковой характеристикой модели АВ.

Современный рынок электротехнического оборудования предлагает потребителю широкий спектр расцепителей. Этими устройствамикомплектуются аппараты 1-3 фазного переменного AС и постоянного тока DС и напряжением до 1000 В.

Современный Z-ASA/230

Автоматический выключатель с независимым расцепителем
Производители отмечают тот факт, что отключение вентиляции при пожаре через независимый выключатель этой серии происходит крайне быстро. Эта модель выпускается с высококачественными подвижными модулями и шестью парами контактов. Такое устройство особенно актуально в отношении импульсных выключателей. Агрегат прекрасно работает в экстремальных условиях, где наблюдается повышенная влажность. Устройство часто используется специалистами для дистанционного управления. Уровень проводимости тока приравнивается к показателю 4.5 мк.

На реле агрегат подаёт напряжение 30 В. Мощный стабилизатор вмонтирован без какого-либо переходника. Длительный эксплуатационный срок обусловлен наличием транзисторов двойного типа. Стоит отметить, что кенотрон в этой модели не предусмотрен.

Усовершенствованные модификации на 30А

Автоматический выключатель с независимым расцепителем на 30А
Эта разновидность расцепителей для автоматического выключателя изготавливается со специальным кодовым расширителем. Итоговый показатель выходного напряжения приравнивается к 35 В. Слаженная работа агрегата связана с диодными выпрямителями. Все контакты монтируются на подвижных пластинах.

Специалисты предусмотрели наличие трансиверов с подстроечными резисторами. Многие модели из этой категории подключаются к щиткам электросети через высококачественные конденсаторные блоки. Для предотвращения негативного воздействия внеплановых перегрузок на сети используются расширительные динисторы.

Агрегат IEK РН47

Специалисты с уверенностью утверждают, что этот расцепитель является одним из самых востребованных. Огромное значение имеет именно компактность этой модели. Надёжная фиксация со щитком обеспечивается благодаря небольшим конденсаторным блокам. Помимо этого, у модели предусмотрено только два выпрямителя, а все контакты подвижные.

Автоматический выключатель с независимым расцепителем IEK РН47

Сам расширитель находится в нижнем отсеке конструкции вместе с реле. Наличие трансивера не предусмотрено.

Повышенное внимание нужно обратить на рабочие параметры независимого расцепителя — выходное напряжение находится в пределах 40 В. Максимальная нагрузка сети не должна превышать 30 А. Помимо этого, производителями были проведены многочисленные исследования, которые показали, что минимальная температура расцепления находится в пределах -10˚С. Агрегат совершенно не боится воздействия повышенной влажности. Вся проводка изолирована особым образом для безопасной эксплуатации устройства.

Бытовой SHUNT 250 VAC

Эта модель независимого расцепителя выпускается на основе диодного выпрямителя, который расположен над реле. Внимание нужно уделить и рабочим параметрам системы, которые составляют 44 Ом. Стандартная пороговая перегрузка приравнивается к 24 А. Миниатюрный конденсаторный блок используется для подключения модификации.

Все проводники оснащены мощными изоляторами. Агрегат оборудован сразу тремя парами резисторов, надёжно зафиксированными над выпрямителем. Производители не предусмотрели только наличие стабилизатора. Благодаря этому такая модель идеально подходит для маломощных приводов.