Меню

Что такое защита цепей переменного тока

Виды защит в электрических цепях

При нарушении нормального режима работы электропривода для исключения выхода из строя электрооборудования и повышения надежности работы схемы в них применяется электрическая защита.

В схемах электропривода применяется следующие виды защит:

Нулевая защита обеспечивает защиту от самозапуска двигателей при чрезмерном понижении или кратковременном исчезновении питающего напряжении сети.

Защита осуществляется линейными контакторами переменного тока и магнитными пускателями и автоматическими выключателями.

При управлении от командоаппарата применяют реле защиты по напряжению.

Рис. Узлы схем нулевой защиты двигателей переменного и постоянного тока с помощью линейных контакторов (а) и реле напряжения (б-г)
Рис. Узлы схем нулевой защиты двигателей переменного (а) и постоянного (б) тока с помощью автоматического выключателя QF с минимальным расцеплением


Максимально-токовая защита – от к.з.

Осуществляется плавкими предохранителями, максимальными токовыми реле, автоматическими выключателями.

Рис. Узлы схем максимально-токовой защиты двигателей переменного (а) и постоянного (б) тока, а также цепей схемы управления (в), осуществляемой плавкими предохранителями
Рис. Узлы схем максимально-токовой защиты двигателей переменного (а) и постоянного (б) тока и схемы управления (в), осуществляемой автоматическими выключателями с максимально-токовым расцепителем


Тепловая защита – защита от перегрузок.

Осуществляется электротепловыми реле, максимально-токовыми реле и автоматическими выключателями с тепловыми расцепителями.

Защита действует на отключения двигателя от питающей сети и при последующем включении требует вмешательства оператора.

Рис. Узлы схем тепловой защиты двигателей переменного (а, б) и постоянного (в) тока, осуществляемой тепловыми реле FR с воздействием на линейный контактор (г) и реле напряжения (д)

При работе в ПКР, когда характеристики нагрева реле и двигателя различны, его защиту от перегрузок следует осуществлять с помощью максимально-токовых реле. Ток уставок реле применяется в зависимости от допустимой перегрузки двигателя по отношению к номинальному току двигателя.

Часто такую защиту используют для защиты АД от перегрузок и работе на двух фазах, тогда ток реле принимается из условия

где I, I – ток двигателя при работе на двух и трех фазах

Так как ток уставки ниже пусковых токов, то на время пуска контакты реле тока шунтируются контактами реле времени КТ.

Рис. Узлы схем включения контактов тепловой защиты, осуществляемой максимально-токовыми реле FA1 и FA2 при повторно-кратковременном режиме работы двигателя Рис. Узлы схем тепловой защиты двигателей переменного (а) и пос-тоянного (б) тока, осуществляемой автоматическими выключателями с тепловым расцепителем

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Устройства защиты электрических сетей

Устройства защиты электрических сетей применяют как в промышленных высоковольтных, так и в бытовых электроустановках. Назначение их — предупреждение аварийных ситуаций в цепях тока, вызывающих поражения человека и животных, выход из строя электроприборов, пожары.

Причины возникновения аварийных ситуаций

Основными причинами неисправностей в электрической сети являются:

  • утечки тока из-за поврежденной или изношенной изоляции, отсыревших контактов;
  • короткое замыкание из-за неправильного подключения электрических приборов;
  • возникновение токов, превышающих характеристики проводов из-за подключения приборов недопустимо большой мощности;
  • короткое замыкание из-за повреждения изоляции электрических кабелей;
  • кратковременных скачков (импульсов) напряжения, происходящих, как правило, из-за разрядов молний;
  • колебания напряжения из-за аварий во внешней электрической сети, подающей энергию в электроустановку.

В зависимости от причины неисправности, для предупреждения последствий применяют разные устройства защиты электрических сетей. Иногда, для более надежной защиты их комбинируют или устанавливают совместно одно с другим.

Виды устройств

Устройства защиты подразделяются на предохранители и автоматические устройства. Как правило, их устанавливают на вводе в электроустановку. Электроустановкой называют всю систему электропроводки, выключатели, розетки, электроприборы и оборудование, находящиеся в пределах одного здания или хозяйственного объекта.

Согласно ГОСТ19431-84 электроустановкой называют энергоустановку, предназначенную для производства или преобразования, передачи, распределения или потребления электрической энергии.

Предохранители, как правило, представляют собой плавкие вставки. Они чаще выполнены в керамическом корпусе, в котором смонтирован легкоплавкий проводник. Как известно из школьной физики, температура проводника прямо пропорциональна произведению квадрата силы тока и сопротивления проводника. Поэтому, например, при увеличении тока втрое, электрический проводник нагревается в девять раз сильнее.

Материал и сечение плавкой вставки в предохранителе подобраны таким образом, чтобы не допустить возникновения в сети больших токов, способных вызвать разрушения проводки или выхода из строя электрических приборов. Образно говоря, плавкая вставка расплавится раньше, чем любой из проводов в электроустановке.

Предохранители широко использовали в качестве защитных устройств почти до конца прошлого века. Но в некоторых случаях, в электрических сетях с большим напряжением, применяют их и сейчас. Однако время отключения сети плавкими предохранителями достаточно велико и не всегда гарантирована защита электроустановки. К тому же, после срабатывания предохранители приходится заменять на новые.

Автоматические устройства защиты электрических сетей

В настоящее время автоматические устройства защиты электрических сетей являются наиболее надежными. Чаще всего применяют следующие виды:

  • автоматические выключатели;
  • устройства защитного отключения;
  • дифференциальные автоматы;
  • устройства защиты от импульсных перенапряжений;
  • стабилизаторы.

При правильном выборе такого приспособления обеспечивается гарантированная защита электросети от неисправностей, вызванных причинами, указанными выше. Выбор автоматического электрического устройства защиты должен учитывать его тип, назначение, номинал.

Автоматические выключатели

Эти приборы представляют собой коммутационные аппараты, предназначенные для включения и отключения тока при помощи ручного управления, а также автоматического отключения тока при увеличении его сверх значении, превышающего номинал прибора.

Другими словами, правильно подобранный автоматический выключатель должен прервать линию, как только сила тока превысит допустимую для цепи, в которую он установлен. Ток может увеличится от короткого замыкания или включения мощной нагрузки. Для защиты однофазной электрической сети устанавливают однополюсный или двухполюсный, а для защиты трехфазной — трехполюсный автоматический выключатель. Очень редко применяют четырехполюсные устройства, способные отключать сразу все четыре (включая нейтральный или «нулевой») проводника в трехфазной электрической сети при возникновении аварийной ситуации.

Таким образом, задача автоматического выключателя — обесточивать цепи при возникновении перегрузок и короткого замыкания, вызывающих перегрев проводника, что особенно важно, если это кабель для электропроводки в деревянном доме .

Устройства защитного отключения

В отличие от автоматических выключателей, устройства защитного отключения (УЗО) предназначены для защиты электросетей от утечки. Она в незначительном количестве всегда присутствует в любой электрической цепи. А вот в опасных значениях утечка может возникать по нескольким причинам:

  • неисправность электроприбора из-за пробоя фазного проводника на корпус;
  • попадание влаги на контакты для подключения проводов;
  • недостаточные свойства изоляции в проводке из-за естественного износа или механического повреждения.

Следствием утечки могут быть поражение человека или домашних животных, а также возгорание изоляции проводов.

Задача УЗО — при обнаружении утечки в цепи, отключить подачу тока в течение короткого промежутка времени. Если это сделано вовремя, воздействие электричества будет настолько мало, что любой живой организм не почувствует его, а горючий материал не успеет воспламениться.

Однако при возникновении перегрузок или короткого замыкания в сети, УЗО не сработает.

Дифференциальные автоматы

Дифференциальный автомат объединяет в своей конструкции УЗО и автоматический выключатель. Поэтому правильное название устройства — дифференциальный автоматический выключатель. Он способен отключать сеть, питающую электроустановку, и в случае утечки тока в ней, и в случае превышения нагрузки или короткого замыкания.

Устройства защиты цепей

Как правило, дифференциальный автомат устанавливают на отдельную цепь, осуществляющую питание одного мощного потребителя. Это могут быть, например, электроплита, электродуховка, электрический водонагреватель, кондиционер.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Эти приспособления предохраняют сети от мгновенных скачков напряжения и тока. Такое может происходить при ударе молнии, перехлестывании проводов воздушных линий электропередач, аварий в питающих сетях, включении оборудования с большой реактивной мощностью.

Читайте также:  Тұрақты ток машиналарындағы коммутация

Устройства защиты от импульсных напряжений устанавливают непосредственно перед потребителем. Основным условием успешной работы УЗИП является наличие качественно выполненного заземления всей электроустановки. В настоящее время такие приборы широко применяют в системах управления оборудованием частного дома «Умный дом».

Стабилизаторы Автоматические устройства защиты - стабилизаторы

Стабилизаторы обеспечивают выравнивание напряжения там, где недопустимы какие-либо колебания этой характеристики. Они предохраняют от выхода из строя сложные электронные приборы и оборудование. Основное требование, предъявляемое к стабилизатору — обеспечить в течение заданного времени выравнивание тока при максимально допустимой нагрузке.

Стабилизаторы могут защищать всю электроустановку, а могут устанавливаться для защиты всего одного прибора или электрического агрегата.

Источник

6. Электронные предохранители и ограничители постоянного и переменного тока

Ощутимым недостатком плавких предохранителей является их одноразовость, необходимость последующей ручной замены на другой предохранитель, рассчитанный на тот же ток защиты. Зачастую, когда под рукой нет подходящего, используют предохранители на другой ток или более того, ставят самодельные (суррогатные) предохранители или просто массивные перемычки, что крайне негативно отражается на надежности работы аппаратуры и небезопасно в пожарном отношении.
Обеспечить автоматическую многоразовую защиту устройства и одновременно повысить ее быстродействие можно за счет использования электронных предохранителей. Эти устройства можно подразделить на два основных класса: первые из них самовосстанавливают цепь питания после устранения причин аварии, вторые — только после вмешательства человека. Известны также устройства с пассивной защитой — при аварийном режиме они только индицируют световым или звуковым сигналом о наличии опасной ситуации.
Для защиты радиоэлектронных устройств от перегрузок по току обычно используют резистивные или полупроводниковые датчики тока, включенные последовательно в цепь нагрузки. Как только падение напряжения на датчике тока превысит заданный уровень, срабатывает защитное устройство, отключающее нагрузку от источника питания. Преимуществом такого способа защиты является то, что величину тока срабатывания защиты можно легко изменять. Чаще всего этого достигают с помощью датчика тока.
Другим эффективным методом защиты нагрузки является ограничение величины предельного тока через нее. Даже при наличии в цепи нагрузки короткого замыкания ток ни при каких обстоятельствах не сможет превысить заданный уровень и повредить нагрузку. Для ограничения предельного тока нагрузки используют генераторы стабильного тока.
Схемы простой автоматической защиты радиоэлектронных устройств от перегрузок по току представлены на рис. 5.1 и 5.2 [5.1]. Работа устройств такого типа (стабилизатор тока на основе полевого транзистора) подробно рассматривалась ранее в главе 5 (книга 2). Ток нагрузки при использовании такого ограничителя не сможет превысить начального тока стока полевого транзистора. Величину этого тока можно задавать подбором типа транзистора, например, для приведенного на схеме транзистора типа КП302В максимальный ток через нагрузку не превысит значения 30. 50 мА. Увеличить значение этого тока можно параллельным включением нескольких транзисторов.

Рис. 5.1. Ограничение предельного тока нагрузки при помощи полевого транзистора


Рис. 5.2. Транзисторный ограничитель предельного тока через нагрузку

В ограничителе тока нагрузки (рис. 5.2) работают обычные биполярные транзисторы с коэффициентом передачи по току не менее 80. 100. Входное напряжение через резистор R1 поступает на базу транзистора VT1 и открывает его. Транзистор работает в режиме насыщения, поэтому большая часть входного напряжения поступает на выход источника питания. При токе меньше порогового транзистор VT2 закрыт, и светодиод HL1 не горит. Резистор R3 выполняет роль датчика тока. Как только падение напряжения на нем превысит порог открывания транзистора VT2, он
откроется, включится светодиод HL1, а транзистор VT1, напротив, начнет закрываться, и ток через нагрузку ограничится.
При указанных на схеме номиналах элементов ток короткого замыкания равен (0,7 В)/(3,6 Ом)=0,2. 0,23 А.


Рис. 5.3. Схема электронного предохранителя на полевом транзисторе VT1


Рис. 5.4. Вариант электронного предохранителя на полевом транзисторе

Электронные предохранители [5.2] можно выполнить с использованием мощного полевого транзистора VT1 в качестве ключа (рис. 5.3 и 5.4). Ток срабатывания защиты определяется соотношением резистивных элементов и зависит, в первую очередь, от величины сопротивления датчика тока, включенного последовательно с полевым транзистором.
После срабатывания защиты для повторного подключения нагрузки необходимо нажать кнопку SA1.
Стаиилизатор (рис. 5.5) позволяет получить на выходе регулируемое в пределах от 0 до 17 Б стабильное напряжение [5.3]. Для защиты стабилизатора от короткого замыкания и превышения тока в нагрузке использован тиристор VS1 с датчиком тока на резисторе R2. При увеличении тока в нагрузке включается тиристор, шунтируя цепь управления транзистора VT1, после чего напряжение на выходе падает до нуля. Светодиод HL1 индицирует факт срабатывания защиты. Для повторного запуска стабилизатора после устранения причин перегрузки следует нажать кнопку SB1 и разблокировать тиристор.


Рис. 5.5. Схема стабилизатора напряжения с защитой

Ток защиты в зависимости от величины сопротивления датика тока — резистора R2 — может быть установлен от 20.. .30 мА о 1. 2 А. Например, при R2=36 Ом ток срабатывания — 30 мА; ри R2=4 Ом — 0,5 А.
В качестве транзистора VT1 можно использовать КТ815, Т801, КТ807 и др., VT2 — П702, КТ802 — КТ805 (с радиатором).
Схема источника питания со звуковым сигнализатором пре->!шения потребляемого тока [5.4] показана на рис. 5.6. Выпря-итель на диодах VD1 — VD4 питается от трансформатора, оричная обмотка которого рассчитана на напряжение 18 6 при же нагрузки не менее 1 А. Регулируемый стабилизатор напря-эния выполнен на транзисторах VT2 — VT5 по известной схеме, этенциометром R7 на выходе стабилизатора может быть уставлено напряжение от 0 до +15 В.
Сигнализатор, обозначенный на схеме устройства как ЗГ (звуковой генератор), представляет собой генератор звуковой частоты с подключенным к нему акустическим излучателем, например, динамической головкой. Для управления работой звукового генератора использован ключ на транзисторе VT1.

Рис. 5.6. Схема стабилизатора напряжения со звуковой индикацией перегрузки

При работе стабилизатора ток нагрузки проходит через датчик тока R1, создавая на нем падение напряжения. Пока ток небольшой (при указанной на схеме величине этого резистора не более 0,3 А), транзистор VT1 закрыт. По мере роста тока потребления и, соответственно, увеличения напряжения на резисторе, транзистор приближается к порогу открывания. Когда напряжение между базой и эмиттером транзистора VT1 достигнет 0,7 В, он открывается и при дальнейшем росте тока переходит в состояние насыщения. При открывании транзистора выпрямленное напряжение поступает на акустический сигнализатор и приводит его в действие.
Звуковой сигнализатор перегрузки на транзисторе VT1 может быть встроен в любой другой источник питания.
Электронный предохранитель для цепей постоянного тока и, одновременно, стабилизатор напряжения [5.5] может быть выполнен по схеме, показанной на рис. 5.7. На первых двух транзисторах (VT1 и VT2) собран стабилизатор напряжения по традиционной схеме, однако параллельно стабилитрону VD1
цключен релейный каскад на транзисторах VT3 — VT5 с дат-сом тока на резисторе Rx. При увеличении сверх заданной эмы тока в нагрузке этот каскад сработает и зашунтирует ста-питрон. Напряжение на выходе стабилизатора упадет до не-(чительной величины.


5.7. Схема электронного предохранителя — стабилизатора напряжения постоянного тока

Для разблокировки схемы защиты достаточно кратковре—ю нажать кнопку SB1.
Использование автоматических выключателей нагрузки по-!яет предотвратить разряд элементов питания или защитить чник питания от перегрузки. Выполнять функции таймера и матически отключать нагрузку при коротком замыкании по-яет устройство по схеме на рис. 5.8 [5.6].
Автовыключатель нагрузки работает следующим образом, кратковременном нажатии кнопки SB1 конденсатор С1 заря-ся от источника питания через резистор R1. Одновременно атывает ключ (ключи) /ШО/7-коммутатора (DA1), обеспе-я тем самым включение мощного транзистора VT1. Если ключатель SA1 разомкнут, устройство работает по схеме ера. Конденсатор С1 разряжается через цепочку включен-1араллельно ему резисторов R3 и R2. Когда конденсатор С1 чдится, устройство самостоятельно отключится от источника Таблица 5.1. Сопротивление резистора R1 при различном напряжении батареи

Данное устройство может давать ложные срабатывания, если к источнику питания подключают слишком мощную нагрузку, при которой напряжение батареи мгновенно «подсаживается». В этом случае отключение нагрузки еще не говорит о том, что элемент (элементы) батареи аккумуляторов разрядился до нижней допустимой границы. Повысить помехозащищенность
/стройства позволит подключение конденсаторов параллельно $ходам компаратора.
Зарядные устройства (ЗУ) обычно снабжены электронной ощитой от короткого замыкания на выходе [5.8]. Однако еще !стречаются простые ЗУ, состоящие из понижающего транс-рорматора и выпрямителя. В этом случае можно применить неложную электромеханическую защиту с использованием реле 1ли автоматических выключателей многократного действия (на-|ример, автоматические предохранители или АВМ в квартирных >лектросчетчиках) [5.8]. Быстродействие релейной защиты со-тавляет примерно 0,1 сек, а с использованием ABM — 1. 3 сек.
Когда аккумулятор (или аккумуляторная батарея) соединен выходом устройства, реле К1 срабатывает и своими контактами 11.1 подключает ЗУ (рис. 5.10).


Рис. 5.10. Схема устройства защиты для зарядных устройств

При коротком замыкании выходное напряжение резко уменьится, обмотка реле будет обесточена, что приведет к размыка-ию контактов и отключению аккумулятора от ЗУ. Повторное ключение после устранения неисправности осуществляется кноп-эй SB1. Конденсатор С1, заряженный до выходного напряжения эшрямителя, подключается к обмотке реле. Резистор R1 огранивает импульс тока при ошибочном включении, когда короткое тыкание на выходе еще не устранено.
Резистор R2 ограничивает ток короткого замыкания. Его ожно не устанавливать, если диоды имеют запас по току. Сле-/ет помнить, что в этом случае выходное напряжение ЗУ долж-з быть больше на значение падения напряжения на резисторе 2 при номинальном зарядном токе. АВМ защищает при пере->узках по току, чего релейная защита выполнить не может.
Автоматический предохранитель (или выключатель) подключают последовательно с контактами реле. Сопротивление АВМ — около 0,4 Ом. В этом случае резистор R2 можно не включать.
Для ЗУ автомобильных аккумуляторных батарей необходимо выбрать реле на номинальное напряжение 12 Б с допустимым током через контакты не менее 20 А. Этим условиям удовлетворяет реле РЭН-34 ХП4.500.030-01, контакты которого следует включить параллельно. Для ЗУ с номинальным током до 1 А можно применить реле РЭС-22 РФ4.523.023-05.
Тиристорно-транзисторная схема защиты источника питания от короткого замыкания [5.9] показана на рис. 5.11. Схема работает следующим образом. При номинальном режиме тиристор отключен, транзисторы устройства, включенные по схеме Дарлингтона, находятся в состоянии насыщения, падение напряжения на них минимально (обычно единицы вольт). При возникновении короткого замыкания в нагрузке начинает протекать ток через управляющий переход тиристора VS1, происходит его включение. Открытый тиристор шунтирует цепь управления составного транзистора, ток через который снижается до минимума.


Рис. 5.11. Схема защиты источника питания от короткого замыкания

Светодиод HL1 индицирует наличие короткого замыкания в нагрузке.
Схема рассчитана на работу при больших токах, поэтому на самой схеме защиты падает довольно значительная часть напряжения питания и рассеивается, соответственно, большая мощность.
Устройство, описанное ниже, одновременно может выпол-ять роль стабилизатора постоянного и переменного тока боль-юй величины, защищать цепь нагрузки от короткого замыкания, ыполнять роль регулируемой активной нагрузки с предельной ощностью рассеяния сотни бг[5.10, 5.11].
Основой стабилизатора тока является токостабилизирую-(ий двухполюсник, схема которого приведена на рис. 5.12. Он эедставляет собой модифицированный источник тока, описанный работе [5.12]. Ток через канал полевого транзистора VT1 опреде-чется, преимущественно, напряжением U1 (рис. 5.12) и может эггь вычислен из выражения: I=U1/RM. Напряжение U1 является 1стыо напряжения +Е, приложенного к двухполюснику, а посколь-/ резистивный делитель R1/R2 обеспечивает прямо пропорцио-1льную зависимость между величинами U1 и +Е, то такое же ютношение будет наблюдаться между током I и напряжением +Е.


Рис. 5.12. Токостабилизирующий двухполюсник на основе дифференциального усилителя и полевого транзистора

Эквивалентное сопротивление двухполюсника можно пред-авить как: R3=E/l=ExRM/U1. В свою очередь U1=E*RM/(R1+R2).
Отсюда R3=RM+(R1XRM/R2) или R3=R|/,’

Источник



Устройства защиты электрической сети

К сожалению, в домашней электрической сети вполне возможна пожароопасная ситуация из-за перегрузки или короткого замыкания, в результате чего могут возникать значительные токи, приводящие к стремительному нагреванию проводов. Могут также происходить утечки тока на корпус оборудования и в строительные конструкции из-за разрушения изоляции проводов или ошибок при монтаже.

В наше время уже обычным явлением считаются колебания сетевого напряжения. Они могут возникать из-за включения мощных нагрузок, междуфазного замыкания или обрыва нулевого провода в сети. Иногда значения напряжения могут быть ниже допустимого уровня, а иногда они достигают значений свыше 400 В. Более опасными являются отклонения напряжения в большую сторону. Именно это приводит к поломке дорогостоящей бытовой техники и созданию аварийных ситуаций. Следует учитывать также и возникновение в воздушной линии электропередач импульсов высокого напряжения, возникающих из-за грозовых разрядов. Их величина может достигать нескольких тысяч вольт, а длительность — в несколько микросекунд.

Для защиты внутренней домашней сети и электрического оборудования от так называемого плохого электричества применяются защитные устройства, которые можно разделить на три группы.

К первой группе относятся плавкие предохранители и автоматические пробки, автоматические выключатели. Эти приборы защищают сеть от повышенных токов перегрузки и короткого замыкания.

Устройства, которые относят ко второй группе, разрывают электрическую цепь сразу же при возникновении токов утечки. Это — устройства защитного отключения (УЗО) и дифференциальные автоматы.

Третью группу составляют приборы, защищающие сеть от перепадов напряжения, а также от импульсных скачков перенапряжения. Такими надежными устройствами являются реле напряжения (РН) и устройства защиты от импульсных перенапряжений на основе варисторов (УЗИП).

За редким исключением все защитные приборы монтируются в распределительных щитах прямо на вводе в дом и позволяют надежно защитить домашние электрические сети и приборы от аварий, а человека от поражения электрическим током.

Наиболее распространенные аварийные ситуации:

  • утечки тока на отдельных участках цепи или внутри оборудования, вызванные повреждением изоляции;
  • короткое замыкание и перегрузка сети сверх нормы, допустимой для данной проводки, по причине подключения мощных приборов;
  • кратковременные импульсные напряжения большой величины, возникающие, как правило, из-за грозовых разрядов;
  • значительные колебания сетевого напряжения из-за аварий во внешней сети.

Плавкие предохранители

Простейшим устройством защиты от короткого замыкания или перегрузки является плавкий предохранитель, который устанавливается в несгораемый корпус, называемый электрической пробкой. Он работает следующим образом: при увеличении значения электрического тока в цепи выше номинального тонкая проволока предохранителя расплавляется и разрывает электрическую цепь, защищая проводку от перегрева и возгорания. После этого плавкий элемент пробки требует замены. Следует знать, что плавкие предохранители не всегда могут защитить человека от поражения электрическим током, так как они имеют относительно длинное время срабатывания на короткое замыкание. В бытовой сети коттеджа или квартиры применяются плавкие предохранители, рассчитанные на силу тока от 10 до 32 А.

Пробки автоматические

Пробка автоматическая (ПАР), предназначенная для защиты электрических сетей от перегрузок и коротких замыканий, по способу установки идентична обычной пробке и взаимозаменяема с нею. Но пробка-автомат является многоразовым устройством и не требует замены. Она оснащена тепловым расцепителем с биметаллической пластинкой. При нагреве под действием проходящего через пластину большого тока пластина выгибается и приводит в действие механизм расцепления. Факт отключения легко обнаруживается по положению белой кнопки.

Основным недостатком автоматической пробки является достаточно продолжительное время срабатывания при небольших перегрузках, что вообще характерно для тепловых расщепителей. В бытовых сетях используются пробки, рассчитанные на номинальный ток от 16 до 32 А.

Читайте также:  Война токов томаса эдисона

Выключатели автоматические

Для разрыва цепи, если сила тока в ней вдруг превысила допустимую величину, предназначены автоматические выключатели. Таким образом они защищают электропроводку от перегрева при коротких замыканиях и перегрузках.

Современные автоматические выключатели оснащены как тепловым, так и электромагнитным расцепителями, что позволяет гарантированно защитить электрическую цепь при любой аварийной ситуации. В случае медленного возрастания тока до трех номиналов срабатывает тепловая защита.

В силу своей некоторой инерционности тепловая защита не реагирует на кратковременные скачки тока, что позволяет избежать ложных срабатываний при возникновении пусковых токов. А электромагнитный расцепитель обладает мгновенным действием, он защищает сеть от больших токов короткого замыкания. Электромагнитный расщепитель представляет собой катушку с подвижным сердечником. Быстро растущий ток создает сильное магнитное поле, втягивающее сердечник, что и обеспечивает разрыв цепи. При этом электрическая дуга, которая возникает между контактами при расцеплении, гасится в специальной камере.

Каждый автоматический выключатель имеет свои технические характеристики. Это — величина номинального тока, класс автомата, его отключающая способность и токоограничение. Этими характеристиками следует пользоваться при подборе автомата для конкретного участка электрической
сети с учетом его параметров и назначения.

Автоматические выключатели бывают однополюсные, двухполюсные, трехлолюсные и четырехполюсные. Когда возникает аварийная ситуация, все их полюса отключаются одновременно.

Однополюсные автоматы 1P устанавливаются на разрыв фазного провода. В домашней сети они используются для защиты отдельного участка цепи с однофазными потребителями.

Двухполюсные автоматы 2Р — по сути, два однополюсных автомата в одном корпусе. Они соединены между собой общим рычагом снаружи и внутренним блокирующим устройством внутри. На обоих полюсах имеются тепловые и электромагнитные расцепители. Для обеспечения синхронного отключения фазы и нуля служат общий рычаг и внутреннее блокирующее устройство. Их устанавливают на вводе однофазной сети или для защиты проводки отдельной группы с мошной нагрузкой — сварочные аппараты, электрические плиты.

Двухполюсные автоматы 1P+N применяют для защиты групп освещения и групп розеток. В этом автомате нулевой полюс не имеет собственных расцепителей, он работает синхронно с фазным, как обычный выключатель, разрывающий цепь нуля. Такой автомат обычно обозначается символом N на корпусе. Подобные устройства используют в основном при подключении на полюс N приборов сигнализации и автоматики, указывающих на состояние фазного полюса: вкл. I или откл. 0.

Трехполюсные автоматы имеют тепловые и электромагнитные расцепители на всех полюсах. Практически — это три однополюсных автомата в одном корпусе, которые одновременно разрывают все три фазы при аварийной ситуации, возникающей даже на одной фазе. Их применяют в сети трехфазного тока для зашиты проводки, ведущей к трехфазным потребителям.

Четырехполюсные автоматические выключатели устроены так, что способны одновременно размыкать и три фазы, и нулевой провод. Их устанавливают на вводе трехфазной сети.

Устройства защитного отключения

Устройство защитного отключения (УЗО) предназначено для отключения цепи в случае появления токов утечки, дифференциальных токов. Таким образом, при достижении дафферетшалъкым током определенного значения УЗО срабатывает и размыкает цепь. Уго означает, что УЗО предназначено для зашиты людей от поражения электрическим током, оно же предотвращает возгорание, вызванное замыканием на землю или на корпус электроустановки. Эти функции не выполняются обычными автоматическими выключателями, реагирующими лишь на перегрузку или короткое замыкание.

Устройства защитного отключения в зависимости от характера нагрузки в защищаемой сети подразделяются на следующие типы: АС, А, В, S, G. В бытовых сетях чаще всего используются УЗО типов АС и А. УЗО могут быть однофазными и трехфазными. В однофазных устройствах сравниваются токи фазы и нуля, а в трехфазных УЗО — уже суммы токов фаз с током в нулевом проводе.

По конструкции УЗО могут быть как электронными, так и электромеханическими.

Дифференциальные автоматические выключатели

Можно сказать, что дифференциальный автоматический выключатель — это УЗО и автоматический выключатель в одном корпусе. Подбор этого устройства достаточно прост, так как в этом случае все параметры уже учтены изготовителем. Подбирается оно по номинальному току и суммарному току утечки. Номинальный ток дифференциальных автоматов выбирается из ряда 6, 8,10,13, 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100, 125 А. Ток утечки принимается, исходя из особенностей защищаемого участка цепи. На рисунке показан дифференциальный автомат класса С с номинальным током в 25 А и током утечки 30 мА.

Дифференциальные автоматы устанавливают, как правило, для защиты отдельной цепи с мощным потребителем, например электроплитой.

Устройства защиты от перенапряжений

Устройства зашиты от импульсных перенапряжений (УЗИЛ) предназначены для предотвращения повреждений бытовой техники в случае мощных импульсных перенапряжений, вызванных авариями в питающей сети или же грозовыми разрядами. Устройства такого типа могут называться еще и ограничителями перенапряжений (ОП). Как правило, они изготовлены на базе разрядников или варисторов и часто имеют индикаторные устройства, сигнализирующие о выходе ОП из строя. Обычно ограничители перенапряжений на базе варисторов изготавливаются с креплением на DIN-рейку и монтируются в распределительном щите после УЗО, причем с обязательным заземлением. Только при правильном подключении обеспечивается срабатывание УЗО при возникновении тока утечки. Сгоревший варистор можно заменить, просто вытащив модуль из корпуса ОП и установив новый.

Для дополнительной защиты каждого прибора его можно включить в сеть через удлинитель, имеющий сетевой фильтр. В его конструкцию включены варисторы, которые подавляют импульсные скачки напряжения.

Варисторы представляют собой полупроводниковые резисторы, в которых используется эффект уменьшения сопротивления полупроводникового материала при увеличении прилагаемого напряжения. Эти устройства являются наиболее эффективным и дешевым средством зашиты от импульсных напряжений любого вида. Варистор включается параллельно защищаемому оборудованию, при нормальной эксплуатации он находится под действием рабочего напряжения защищаемого устройства. В рабочем режиме варистор представляет собой изолятор, поэтому и не пропускает ток. При возникновении же импульса напряжения сопротивление варистора резко уменьшается и через него кратковременно может протекать ток силы, достигающий нескольких тысяч ампер. После гашения импульса напряжения варистор вновь превращается в изолятор.

Контактор — это коммутационный аппарат, который управляется выключателем, реле, таймером или каким-либо другим датчиком. Сам он не обладает защитными функциями, но эффективно работает в паре с реле напряжения или другим датчиком, обеспечивая своевременное отключение сети. Он позволяет включить/выключить нагрузку, с которой электронные реле, рассчитанные на сравнительно небольшой ток, самостоятельно справиться не могут.

Контакторы бывают как однофазными, так и трехфазными.

Основными параметрами, по которым выбирают эти приборы, являются:

  • номинальный рабочий ток;
  • номинальное рабочее напряжение сети;
  • напряжение катушки управления;
  • количество/вид дополнительных контактов.

Сегодня контакторы являются незаменимым элементом такой многофункциональной системы, как «Умный дом».

Стабилизаторы

Для защиты электрической цепи от колебаний напряжения часто используют стабилизаторы напряжения. Перед тем как сделать выбор стабилизатора напряжения, необходимо определить недостатки питающей электросети и диапазон колебаний напряжения. Основными же параметрами, на которые необходимо обратить внимание при выборе стабилизатора напряжения, являются количество фаз, выходная мощность, диапазон входных напряжений, быстродействие. Здесь же нужно учесть и условия эксплуатации.

Выходная мощность стабилизатора определяется по суммарной мощности защищаемых приборов. Важнейшей характеристикой стабилизатора, гарантирующей надежность устройства, является его способность выдерживать максимальные перегрузки в сети в течение определенного промежутка времени.

Стабилизаторы напряжения небольшой мощности предназначены для защиты отдельных электроприборов, наиболее чувствительных к скачкам напряжения. Они подключаются к сети при помощи вилки и на выходе имеют одну или даже нескольких розеток. Дополнительная функция стабилизатора напряжения — возможность получения выходного напряжения, отличного от 220 В.

Источник