Vitasvet-energo.ru

Витасвет Энерго
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Подключение автоматических выключателей постоянного тока

Проверка автоматических выключателей постоянного тока

Объект: . Офис

Площадь: . 42 м.кв

Необходимо было переоборудовать одну из квартир в нашем доме под офис ТСЖ. По рекомендациям было принято решение обратиться в Энерджи.

Объект: . Квартира

Площадь: . 58 м.кв

Я-мама трех дочек. С переездом в новую квартиру в Москве столкнулись с проблемой, как разместить троих детей в одной комнате и при этом.

Объект: . Дом

Площадь: . 680 м.кв

Моя детская мечта, обзавестись своим большим домом, и вот этот момент наступил! Мы с мужем начали думать над проектом, как все будет, что.

Объект: . Дом

Площадь: . 280 м.кв

С женой решили переехать и заняться строительством нового дома. Понадобилась помощь в проектировании инженерных систем. Долго искали.

Объект: . Квартира

Площадь: . 156 м.кв

Заказывала дизайн-проект проект, для квартиры с инженерными проектами в комплекте. Сама не хотела ничего подобного делать и вообще в этом.

Объект: . Дом

Площадь: . 64 м.кв

Давно с мужем мечтали о загородном доме. Купили участок с домом, но дизайн интерьера в нем нам совсем не нравился, мы решили сделать ремонт.

Объект: . Квартира

Площадь: . 68 м.кв

После приобретения квартиры столкнулись с необходимостью ремонта. По совету знакомых мы обратились в ENERGY-SYSTEM. В минимально сжатые.

Объект: . Дом

Площадь: . 98 м.кв

Срочно понадобился проект перепланировки загородного дома. Перебрала кучу компаний, но везде дорого, либо не успевают сделать в назначенный.

Объект: . Квартира

Площадь: . 64 м.кв

Родители на свадьбу подарили нам трехкомнатную квартиру. Но сама квартира была в таком ужасном состоянии, что я даже не знала с чего начать.

Объект: . Стоматология

Площадь: . 54 м.кв

Решила открыть частную стоматологию, о которой мечтала с детства. Взяла в аренду помещение, нужен был дизайн-проект, обратилась в Энерджи.

Статьи / Электролаборатория / Проверка автоматических выключателей постоянного тока

Подключение двухполюсного автоматического выключателя

Перед тем как подключить автоматический выключатель необходимо разобраться с назначением данного устройства, его функциями и возможностями. Автоматический двухполюсный выключатель — это по большому счёту два однополюсных автомата собранных в едином корпусе. Согласно ПУЭ нельзя производить отключение только одного фазного провода или же нулевого, для обеспечения безопасного эксплуатации электроустановок.

Данное устройство имеет несколько защит:

  • От короткого замыкания, то есть от резкого нарастания больших токов, которые возникают при этом в цепи;
  • От длительного повышения тока больше номинального, на заданную и чётко рекламированную величину.

То есть автомат отключится аварийно если он, допустим, рассчитан на рабочую силу тока равную 20 А, а в течение 20 минут через него будет протекать, например, 25 А в нём сработает тепловое реле, которое может препятствовать повторному включению. Только после того, как автоматический выключатель, а точнее, его тепловое реле, остынет до рабочей температуры будет возможность произвести повторное включение. А также автомат отключится если в отходящей цепи, то есть той которая пошла к потребителям, произойдёт короткое замыкание.

Как правильно подключить

Для подключения выключателя нужно для начала определиться с источником энергии, то есть откуда он будет запитан. Установка автоматических выключателей в щитке будет осуществляться в любом случае тоже от автомата только с большим номиналом.

Но должна выдерживаться селективность. Селективность — это отлаженный и подобранный механизм защиты приборов в электрических цепях в результате которого происходит отключение автоматического выключателя на данном участке цепи и он будет ближайшим к месту короткого замыкания или перегрузки. Другими словами, если система электроснабжения квартиры или помещения разделена на несколько частей, то при коротком замыкании в цепях на кухне отключится только автомат питающий это кухню, а не вводной на всю квартиру.

Известен источник, к которому можно подключить верхние контакты автомата, теперь нужно определиться с тем выдержит ли он все нагрузки и всех потребителей, которые будут подключены. Каждый электрический прибор имеет свои номиналы:

  1. Потребляемой мощности;
  2. Напряжения;
  3. Силы тока.

Каждый из них важен, но иногда на некоторых приборах может быть указаны только мощность и напряжение. Примерную силу тока можно определить и самому, для этого мощность электроприбора нужно разделить на его рабочее напряжение. Автомат питания стоит подобрать в соответствии суммы всех приборов которые будут к нему подключаться. Например, если есть три электрических аппарата, которые будут в процессе своей работы потреблять по 5 А каждый, то автоматический выключатель должен быть немного с запасом на 20–25 А. Тогда протекающий рабочий ток будет равен 15 Ампер, при рабочем токе автомата 25. Все устройства будут работать в нормальном режиме, без перегрева. И при аварийных режимах будут немедленно отключать всю цепь, тем самым обеспечив надёжную пожаробезопасность помещения. Полярность в цепях переменного напряжения не имеет значения, так что нет разницы к каким клеммам будет подключена фаза, а к каким ноль. В цепях постоянного тока, тоже часто используются двухполюсные выключатели. Один из выводов отрицательный, другой положительный, однако в бытовых условиях постоянное напряжение применяется очень редко.

Читать еще:  Пожарные краны с концевыми выключателями

Характеристики УЗО

Характеристики УЗО зависят (т.е. являются функцией) от следующих параметров:

  • частота питающей сети;
  • протекания постоянного тока в сети;
  • свойства ферромагнитного материала сердечника трансформатора тока.

УЗО типа АС изготавливаются, настраиваются и откалиброваны только для работы по обнаружению утечек синусоидального переменного тока с частотой сети 50 Гц.

Материал сердечника также рассчитан на гарантированное обнаружение токов утечки частотой 50 Гц.

Влияние постоянной составляющей в результирующем токе утечки мы рассмотрим более подробно!

Первопричины внимания к твердотельным выключателям

Прибор класса 10 — 20 кВ видится технологичным прорывом в области цепей питания напряжением средней величины. Устройство обеспечивает чрезвычайно быструю блокировку повреждения, низкие токовые пики, гибкую программируемую координацию, механическую изоляцию. Это ключ надежной и безопасной эксплуатации электрических систем.

Распределение мощности по линиям СНПТ активно исследуется разработчиками энергосистем по нескольким причинам. Во-первых, военно-морские и гражданские суда приводятся в действие:

  • силовыми,
  • радиолокационными,
  • оружейными системами,

требующими питания постоянным напряжением. При этом совокупные габариты и вес всех рабочих стандартных генераторов переменного тока и трансформаторов явно ограничены.

Во-вторых, ожидается, что электропитание в перспективе обеспечат преобразователи энергии, способные интегрировать ряд альтернативных источников и систем хранения, включая:

  • энергию ветра;
  • солнечную энергию;
  • аккумуляторы и маховики, с диапазоном напряжений, частот и уровней мощности.

Каналы постоянного тока идеально подходят для такого рода интеграции, но эти каналы нельзя безопасно развернуть без эффективных твердотельных автоматических выключателей.

В конечном счёте, гибкость систем распределения электроэнергии постоянного тока обещает расширить возможности коммерческих и военно-морских энергетических систем.

Твердотельные автоматические выключатели рассматриваются ключевой технологией для распределения питания. Эти устройства способны блокировать систему при полной нагрузке в микросекундных временных масштабах. В результате токовая составляющая короткого замыкания лишь в несколько раз превышают номинальный параметр нагрузки.

Прежде использование питания постоянным напряжением отмечалось сложностями по причине отсутствия подходящих высоковольтных автоматических выключателей постоянного тока. Теперь требованиям электроустановок доступно соответствие, если использовать быстродействующие твердотельные высоковольтные выключатели.

Концептуальная конструкция прибора с двумя прерывателями: 1, 7 – прерыватели IGBT на 8 МВт (10 кВ); 2 – драйвер затвора IGBT; 3 – резервуар; 4 – деионизированный водяной насос; 5 – реечный привод; 6 – разъёмы шины

Твердотельные выключатели — высоковольтные переключатели

Высоковольтные твердотельные переключатели из серии разработок «Diversified Technologies, Inc» представляют собой последовательные массивы полупроводниковых устройств, работающих как один переключатель.

Концепция достаточно проста, но выполнение требует тщательной синхронизации элементов управления затвором и отведения паразитной энергии, чтобы обеспечивались надежная работа и продолжительный срок службы коммутатора.

Такие массивы могут выстраиваться из нескольких типов полупроводниковых приборов. Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT — Insulated Gate Bipolar Transistor) часто рассматривается предпочтительным выбором по причинам:

  • широкой коммерческой доступности;
  • механической прочности;
  • скорости действия;
  • низкого энергопотребления для работы привода затвора.

Однако для практических применений с очень высокой мощностью (> 10 МВт), вместо транзистора желательно использовать тиристор с интегрированным затвором (IGCT — Integrated Gate Commutated Thyristor). Причины — низкие потери на проводимость.

На будущее эту же технологию высокого напряжения планируется использовать с устройствами на SiC (карборунд) или GaN (нитрид галлия) по мере доступности элементов.

Такое применение обеспечивает большее снижение потерь проводимости и более широкий диапазон рабочих температур, устраняя необходимость активного охлаждения.

Твердотельные выключатели: мгновенная блокировка неисправности

Полупроводниковое высоковольтное переключение обеспечивает существенный прогресс в работе выключателя, повышая надежность и безопасность энергетической системы.

Поскольку твердотельный коммутатор способен прерывать полный ток в микросекундных временных интервалах, локальная защита от неисправностей полностью обеспечена. Реализуется защита через систему управления непосредственно выключателя, без необходимости внешнего обнаружения неисправности.

Быстродействующие полупроводниковые твердотельные размыкающие выключатели представлены технологией, позволяющей распределять мощность постоянного тока, поскольку эти устройства прерывают ток без образования дуги.

Следовательно, не требуется изменение напряжения. Различия между твердотельным выключателем и механическим выключателем отмечаются сравнением соответствующих графиков времени / тока.

Горизонтальные асимптоты кривых обратного времени графиков наглядно показывают — механические переключатели не способны размыкаться менее чем за несколько миллисекунд. То есть ток при коротком замыкании возрастет до крайне высоких значений (10 кА для системы 10 кВ с общей индуктивностью системы 1 мГн).

Между тем повышение тока для полупроводникового твердотельного переключателя на эту же нагрузку составит всего 10А при времени размыкания 1 мкс. Малый ток короткого замыкания и быстрое время размыкания для твердотельного переключателя не позволят достичь разрушительных уровней энергии.

Разработка схем твердотельных выключателей

Упрощенная структурная схема твердотельного автоматического выключателя показана на картинке ниже. Твердотельный автоматический выключатель содержит последовательный ряд твердотельных компонентов, безопасно обрабатывающих напряжения шины постоянного тока.

Быстро скоординированное контроллером обратное время обеспечивает сигнал возбуждения затвора для переключения твердотельного выключателя, синхронное открывание / закрывание.

Читать еще:  Выключатель стоп сигнала мотоцикла задний

Быстродействующий контроллер обратного времени получает команды либо от других твердотельных автоматических выключателей сети, либо от быстродействующих датчиков обнаружения токов локальных повреждений.

Структурная схема: 1 – медленный коммутатор системы; 2 – быстродействующий контроллер обратного времени; 3, 4 – модули защиты; 5 – сенсор (датчик) тока; А – другие твердотельные выключатели; B – фаза линии; C – нейтраль линии; D – цепи системы; E – контроль тока; F – серия разрядников

Контроллер обратного времени обеспечивает управление временем обратного отключения для состояний максимального тока и быстрое мгновенное отключение при достижении предела максимального тока.

Эти рабочие параметры допустимо регулировать для каждого твердотельного выключателя, в зависимости от положения в сети, обеспечивая упорядоченную, последовательную реакцию на неисправные состояния.

Функции твердотельного прерывателя (выключателя)

Полупроводниковый твердотельный прерыватель обеспечивает основную функциональность всей сборки автоматического выключателя: быструю защиту от замыканий и надёжную изоляцию.

Полная сборка автоматического твердотельного выключателя также должна обеспечивать безопасное отключение прерывателя от электросети, когда требуется техническое обслуживание или сервис.

Выбранная концепция конструкции для прерывателя среднего напряжения постоянного тока представляет собой устройство нагрузки на основе IGBT компонента, который выдерживает ток до 800А при напряжении 10 кВ.

Используются последовательные комбинации силовых устройств управления напряжением шины СНПТ. Параллельные массивы этих сборок используются для удовлетворения общих требований к току нагрузки.

Предварительная схема твердотельного прерывателя (выключателя) цепи уровня нагрузки 8 МВт показана на картинке ниже. Твердотельный прерыватель содержит шесть элементов IGBT 4500В (CM900HB-66H), соединенных последовательно.

Прерыватель твердотельный мощностью 8 МВт имеет размеры ширины-высоты-глубины: 58х22х27 см и весит около 27 кг. Элементы IGBT установлены на алюминиевых плитах с водяным охлаждением, которые, в свою очередь, установлены на механически изолированной раме.

Концепция на схему твердотельного прерывателя IGBT 10 кВ, 8 МВт (800 А). Элементы IGBT устанавливаются на охлаждаемые водой пластины. Неметаллические водяные линии между соседними пластинами рассчитаны выдерживать полное напряжение выключателя

Неметаллические водопроводы достаточно резистивные, чтобы ограничивать утечку тока по линиям. Поэтому требуется небольшая замкнутая система охлаждения и долговечный ионообменный картридж для поддержания удельного сопротивления охлаждающей воды.

Твердотельные выключатели + топология распределения тока

Как при традиционном распределении переменного тока, автоматический твердотельный выключатель постоянного тока допустимо использовать в простой системе радиального распределения. Электроэнергия подключается к центральной линии распределительного устройства, а затем распределяется по различным нагрузкам.

В схеме распределения постоянного тока каждая нагрузка изолируется от центральной шины диодами, так как твердотельные автоматические выключатели требуют однонаправленной проводимости.

Например, предполагается, что корабли ВМФ следующего поколения станут использовать комбинацию радиального и кольцевого распределения электрических шин. Порты и шины правого борта предполагают радиальное распределение.

Однако связь с носовой частью и кормой корабля предполагается осуществлять при помощи автоматических твердотельных выключателей. Исполнение твердотельных автоматических выключателей рассчитано на проводимость в обоих направлениях.

Особенности работы автоматического выключателя

Конструкция устройства и принципы работы этой защиты изложены отдельной статьей. Рекомендую ознакомиться с ней.

Автоматический выключатель создан для оперативного снятия напряжения со схемы питания в случае ее перегрузки или возникновения короткого замыкания.

Защитные функции

Режим перегрузок

Первоначальную защиту электрической схемы раньше выполняли с помощью предохранителя, плавкая вставка которого просто перегорела и разрывала электрическую цепь под тепловым воздействием аварийного тока.

Эта функция осталась в конструкции автоматического выключателя. В нем она реализована тепловым расцепителем и выполняет защиту от перегрузок, снимая напряжение с защищаемого участка с выдержкой времени. Это необходимо для исключения частых отключений при возникновении переходных процессов от различных коммутаций схемы.

Определять зону работы теплового расцепителя, как и его второй составляющей — электромагнита отключения удобно с помощью времятоковой характеристики, указывающей зависимость времени срабатывания от величины аварийного тока, проходящего по контактам биметаллической пластины.

Режим коротких замыканий

При его возникновении к схеме прикладываются максимально возможные мощности, энергия которых способна расплавить металлические провода или вызвать пожар. Поэтому с целью сохранения оборудования необходимо выполнять очень быстрое снятие питания за тысячные доли секунды.

Это задача второй составляющей защиты автоматического выключателя: токовой отсечки, которую выполняет электромагнитный расцепитель.

Обе защиты автомата работают автономно, не зависят друг от друга, имеют собственные уставки и настройки. Однако они подобраны под конкретную величину рабочего номинального тока, призваны обеспечивать его нормальное прохождение без излишних, ложных отключений.

Принцип выбора автоматического выключателя

При определении его технических возможностей учитывают:

  • величину номинального тока в сети, на которую существенное влияние оказывает состояние электропроводки и подключаемые к ней нагрузки;
  • допустимый режим перегрузок;
  • отключающие способности возможных аварийных режимов.

Алгоритм выбора автоматического выключателя по номинальному току с учетом особенностей схемы электроснабжения показан на диаграмме.

Она позволяет сделать предварительный расчет необходимых параметров автоматического выключателя, подобрать его защитные характеристики.

Для проведения подобного расчета также можно воспользоваться компьютерной программой Электрик 7-8.

Читать еще:  Сколько ампер выдержит выключатель

Устройство и принцип действия

Автоматические выключатели, называемые в быту автоматами или переключателями, относятся к средствам коммутации и предназначаются для подачи электрического тока к какому-либо объекту. Основной функцией этих устройств является автоматическое отключение подачи тока при возникновении аварийной ситуации и неполадок в сети. Автомат защищает электрическую цепь от коротких замыканий, перегрузок и падения напряжения сверх допустимого значения.

Прежде чем выполнять подключение автомата, необходимо разобраться с особенностями его конструкции и принципом срабатывания. Автоматический выключатель состоит из корпуса, коммутирующего устройства, механизма управления в виде кнопки или рукоятки, дугогасительной камеры и винтовых клемм, расположенных вверху и внизу.

Для изготовления корпуса и механизма управления используется прочная пластмасса, не поддерживающая горение. Коммутирующее устройство состоит из подвижных и неподвижных контактов. Каждый полюс автомата состоит из пары этих контактов и оборудован собственной дугогасительной камерой.

Предназначение дугогасительной камеры заключается в гашении электрической дуги, появляющейся при разрыве контактов, находящихся под действием нагрузки. Сама камера изготавливается в виде набора стальных пластин, имеющих профиль определенной формы. Они изолированы между собой и расположены на одинаковом расстоянии относительно друг друга. Именно к этим пластинам притягивается дуга, которая здесь же остывает и угасает. Число пар контактов в разных моделях автоматов составляет от 1 до 4. В устройствах имеются индикаторы положения. Красный цвет указывает на включенное состояние, а зеленый – на выключенное. Таким образом, можно очень быстро определить текущее состояние автоматического выключателя.

Все детали спрятаны внутри корпуса, снаружи видно только верхние и нижние винтовые зажимы, рукоятку управления и индикатор. На корпусе имеется фиксатор, позволяющий быстро установить автомат на DIN-рейку и так же легко демонтировать его.

Для отключения автомата существует специальный механизм, называемый расцепителем. Каждый тип расцепителя имеет собственную конструкцию. Например, в обычных автоматах функцию отключающего устройства выполняет катушка с обмоткой и сердечником. Для обмотки используется медный изолированный провод. Включение катушки в электрическую цепь производится последовательно с контактами, поскольку именно по ней осуществляется движение тока нагрузки. В случае превышения этим током установленного допустимого значения, то под действием магнитного поля катушки сердечник перемещается и оказывает механическое воздействие на отключающее устройство. В результате, происходит размыкание контактов защитного автомата.

Конструкция теплового расцепителя имеет свои особенности. В ее состав входит специальная биметаллическая пластина. Для ее изготовления используются два вида металлов, разнородных по своему составу и с различными коэффициентами линейного расширения. Пластина включается в цепь последовательно с нагрузкой. Во время работы автомата она нагревается током, проходящим через нее. В случае перегрузки происходит изгиб пластины в сторону металла с наименьшим коэффициентом расширения. В действие вступает спусковой механизм, отключающий автомат. Чем больше ток превышает номинальное значение, тем быстрее происходит срабатывание теплового расцепителя.

Особенности подключения к автоматическому выключателю

В техническом паспорте каждого автомата, в зависимости от его модели, даются четкие требования, относительно используемого я при подключении проводника. К ним относятся: способ крепления, величина удаляемой с конца провода части изоляции и диаметра сечения провода.

К примеру, при подключении выключателя ВА47-29 С10, изоляция удаляется на расстоянии 0,7 — 1 см от конца провода.

Далее, зачищенную должным образом жилу нужно ввести в зазор контактного зажима, аккуратно закрепив фиксирующим винтом.

Прочность фиксации провода в зажиме проверяется очень легко. Достаточно потянуть за провод, раскачивая его из стороны в сторону.

В случае использования при подключении гибкого провода, наконечники необходимо применять с соответственным сечением.

Необходимо обратить внимание, чтобы в зазоре контактного зажима не оказалась изоляционная оболочка.

Важно обратить внимание, что при применении излишних усилий на винт крепежного зажима, в корпусе выключателя могут возникнуть необратимые деформации. Подобные деформации могут изменить правильное расположение токопроводящих деталей , находящихся внутри, что часто приводит к чрезмерному перегреву устройства и последующему выходу из строя.

Каким же образом осуществляется подключение автоматов, когда их несколько и они расположены в ряд? Что для этого необходимо использовать?

В том случае, когда в щитке количество автоматов больше одного и они расположены в один ряд, правильным будет их соединение не отдельными кусками провода (как это часто делают на практике) , а специально для этого предназначенной медной шиной (ШС), предварительно отрезав ее нужной длины, подключить фазы автоматов в определенной очередности. Этот момент есть как и в наружной так и в скрытой электрической проводке.

Вот наверное и все, что необходимо знать и учитывать, чтобы не наделать ошибок в монтаже и выполнить подключение автоматического выключателя самостоятельно.

Надеюсь наша статья «Как подключить автоматический выключатель» была вам полезна. Для закрепления материала предлагаю просмотреть видео по подключению автоматических выключателей.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector