Миниатюрные автоматические выключатели, широко известные как автоматические выключатели, широко используются как в бытовых, так и в промышленных системах распределения электроэнергии и обеспечения безопасности. Это очень прочные выключатели, которые могут действовать как обычный выключатель и предохранительное устройство. Эта статья направлена на подробное обсуждение автоматических выключателей, их конструкции, принципа работы и областей применения.
Что такое миниатюрный автоматический выключатель?
Миниатюрные автоматические выключатели можно найти практически везде, где необходимо контролировать электроэнергию. Автоматические автоматические выключатели находят свое применение от типичных домашних хозяйств до промышленных машин и помещений. Если вы новичок в MCB, возможно, вы видели один из них в распределительных щитах в вашем доме:
MCB обычно размещаются после RCCB (автоматов защитного отключения) в распределительном щите для переключения питания на определенную цепь или устройство. В бытовом применении это может быть электроснабжение комнаты или ее части, например, светильников или настенных розеток.
Миниатюрные автоматические выключатели в основном представляют собой выключатели, которые имеют дополнительную функцию безопасности, называемую «защита от перегрузки по току/короткого замыкания». MCB рассчитаны на определенный максимальный ток. Если ток через MCb выше этого значения, он может автоматически отключиться и защитить остальную часть цепи.
Это очень выгодно по сравнению с традиционными предохранителями, потому что предохранители необходимо заменить после такого перегрузки по току. Автоматические выключатели не нужно заменять, так как мы можем легко включить их снова после устранения неисправности в системе. Приводы в них подпружинены, а положение выключения находится внизу. Это сделано специально, чтобы обеспечить быстрое отключение при возникновении неисправности в цепи.
Принцип работы миниатюрного автоматического выключателя
Миниатюрные автоматические выключатели — это относительно простые устройства, которые действуют как механические выключатели с отключением при перегрузке по току. Они очень просты в установке и эксплуатации, и часто их установка не требует больших затрат. Давайте посмотрим на внутреннюю работу MCB и как она работает.
Функциональный принцип MCB основан на простом, но интересном физическом явлении. Это называется «тепловым расширением» биметаллической полосы. Этот же принцип используется в утюгах для автоматического включения/выключения нагревательного элемента для поддержания заданной температуры.
Обычно, когда электрический ток проходит через проводник, он нагревается. Это заставляет металлический проводник «расширяться» в длину. Если металл однородный и изготовлен из одного и того же материала, это увеличение является линейным и может наблюдаться путем измерения разницы длин до и после нагрева. Различные материалы расширяются по-разному при одной и той же температуре.
Биметаллические полосы, как следует из названия, изготовлены из двух разных металлов, соединенных вместе. При нагревании вместо линейного расширения в длину биметаллические полосы имеют тенденцию «изгибаться» из-за разных коэффициентов расширения двух металлов. Эта биметаллическая полоса является частью токопроводящей дорожки. Когда ток проходит по этому проводнику, когда переключатель находится в положении «включено», он немного нагревается.
Эта полоса специально разработана, чтобы пропускать определенное количество тока (например, 20 А), не вызывая слишком большого отклонения. А это рейтинг МКБ. Когда ток превышает это значение, биметаллическая полоса изгибается и освобождает электромеханическую защелку, чтобы немедленно разъединить проводящий путь. Это занимает всего доли секунды, поэтому защищает устройства, подключенные через MCB.
Переключатель внутри MCB механически фиксируется под действием пружины. Из-за этого, хотя биметаллическая пластина остывает после выключения выключателя, она не включится автоматически. Нам нужно вручную включить его снова. Это позволяет нам устранять неполадки и устранять проблему, прежде чем снова включить MCB.
Типы миниатюрных автоматических выключателей
Доступны автоматические выключатели различных размеров, номиналов и типов, которые вы можете выбрать для своего конкретного применения. Хотя базовая функциональность одинакова для всех типов и моделей, вам необходимо выбрать наилучший возможный тип для приложения, чтобы убедиться, что оно работает идеально.
Существуют шесть типов миниатюрных автоматических выключателей. они типа A, B, C, DK и Z. Тип B, C и D являются основными типами. K и Z менее распространены и являются узкоспециализированными для определенных приложений. Эти рейтинги основаны на параметре, называемом «кривая отключения». Кривая срабатывания представляет собой реакцию MCB на текущий расход.
Автоматические выключатели типа А
Автоматические выключатели, относящиеся к категории А, чрезвычайно чувствительны к протеканию тока. Они настолько чувствительны, что используются очень редко. Автоматические выключатели типа А могут срабатывать примерно в 2-3 раза больше номинального тока устройства. Они используются для защиты высокочувствительных устройств, таких как полупроводники.
Автоматические выключатели типа B
Автоматические выключатели типа B срабатывают при токе, в 3–5 раз превышающем номинальный. Они могут действовать как быстро, как 40 миллисекунд, так и медленно, как 13 секунд, в зависимости от модели. Они обычно используются для управления цепями бытового и промышленного освещения.
Автоматические выключатели типа C
Они срабатывают при токах, примерно в 5-10 раз превышающих номинальный ток. Время срабатывания может составлять от 40 миллисекунд до 5 секунд. Автоматические выключатели типа C — хороший выбор для цепей, в которых используются двигатели, такие как вентиляторы, электродвигатели, трансформаторы и микроволновые печи.
Автоматические выключатели типа D
MCB типа D являются наименее чувствительным типом MCB. Они могут выдерживать ток, в 10-20 раз превышающий номинальный, для защиты тяжелых машин, таких как ИБП, большие двигатели, сварочные аппараты и рентгеновские аппараты. Они потребляют большие пусковые токи, поэтому автоматические выключатели типа D могут безопасно выдерживать ток, а также обеспечивать безопасность в случае короткого замыкания.
Автоматические выключатели типа K
Они похожи на автоматические выключатели типа D, но более чувствительны, чем они. Они обеспечивают меньшее время срабатывания, поэтому иногда могут быть более подходящими, чем автоматические выключатели типа D.
Автоматические выключатели типа Z
Это более отзывчивая версия автоматических выключателей типа А. Автоматические выключатели типа K работают при токе, в 2–3 раза превышающем номинальное значение, в течение 0.1 с (100 миллисекунд).
Схема миниатюрного автоматического выключателя
Давайте посмотрим на внутреннюю схему MCB. МКБ означает Миниатюрный автоматический выключатель, переключатель, который может автоматически отключать подачу электроэнергии в цепь в случае перегрузки по току. Внутри корпуса MCB находится множество электромеханических компонентов.
Основными частями, видимыми снаружи, являются сами клеммы. Есть два терминала, один для входа и один для вывода. При подключении необходимо соблюдать осторожность, чтобы не поменять их местами.
В MCB может быть один или несколько рычагов, связанных вместе (в зависимости от количества полюсов) для ручного включения и выключения устройства. Они подключены к металлическим контактам (один представляет собой биметаллическую полосу, а другой представляет собой фиксированный металлический контакт), которые образуют электрическое соединение между входной и выходной клеммами.
Для срабатывания защиты имеется электромагнитный соленоид, который освобождает подпружиненные контакты, чтобы мгновенно их разъединить. Более новые модели автоматических выключателей содержат дополнительный блок, называемый «дуговой камерой», который помогает предотвратить образование электрической дуги при отключении. Это очень полезно в приложениях с сильноточной индуктивной нагрузкой, таких как большие двигатели, для защиты MCB при размыкании его контактов, когда нагрузка находится под напряжением.
На приведенном ниже рисунке показана упрощенная принципиальная схема автоматического выключателя, на которой показаны расцепляющий стержень (рычаг), защелка и металлические контакты вместе с биметаллической нитью накала.
Теперь давайте посмотрим на типичную бытовую проводку, в которой используются миниатюрные автоматические выключатели:
Схема подключения МСВ
На следующей схеме показана однофазная электрическая проводка распределительного щита для бытового применения.
Электричество из национальной сети поступает в помещения через счетчик киловатт-часов и двухполюсный автоматический выключатель, чтобы полностью изолировать помещения, если и когда это необходимо. Это также действует как вторичная защита, поскольку это не что иное, как MCB.
Затем питание проходит через устройство RCCB (автомат защитного отключения). Это чрезвычайно чувствительно к утечкам тока и отключениям, если есть дисбаланс тока в проводах под напряжением и нейтрали. Это то, что защищает пользователей от поражения электрическим током.
После ВДТ нулевой провод соединяется с шиной и распределяется по подцепям. Живая часть подключается к одному или нескольким входам MCB для формирования подсхем. Выходы каждого MCB подключены к разным подсхемам. В типичном бытовом применении эти подсхемы могут быть гостиными, спальнями, верандами и кухнями. Эти логические подсхемы позволяют лучше контролировать электробезопасность помещений.
Миниатюрный автоматический выключатель Цена
Миниатюрные автоматические выключатели доступны во многих различных типах и конфигурациях. Фиксированной цены для каждой категории нет, она также может варьироваться в зависимости от производителя. Также стоит отметить, что существует два основных типа MCB: AC и DC выключатели. Для приложений постоянного тока никогда не следует использовать автоматические выключатели переменного тока.
Начиная с бытового и общего назначения, слаботочные приложения, автоматические выключатели могут стоить от 3-4 долларов до сотен долларов в зависимости от их характеристик и времени реакции.
Использование миниатюрного автоматического выключателя
MCB находят свое применение во многих различных сценариях.
- Внутренние цепи
- Автоматические автоматические выключатели используются в бытовых целях для предотвращения перегрузки и любых связанных с этим опасностей возгорания.
- Отопление и освещение
- Как общего, так и промышленного назначения, системы отопления и мощного освещения могут создать огромную нагрузку на электрическую систему. MCB помогают распределять нагрузку между подсхемами, чтобы лучше справляться со спросом и удалять любую секцию, когда в ней нет необходимости.
- Промышленное применение
- Источники питания, начиная от управления двигателем и заканчивая тяжелым оборудованием до 30 кА (30,000 XNUMX А), управляются с помощью автоматических выключателей и их защищенных аналогов, автоматических выключателей в литом корпусе.
Операция МСВ
Как мы обсуждали выше, внутри MCB есть несколько ключевых компонентов:
- Защелка
- соленоид
- Коммутатор
- Плунжерный клапан
- Входящий терминал
- Держатель дугогасительной камеры
- Дуговые желоба
- Динамический контакт
- Фиксированный контакт
- Держатель DIN-рейки
- Исходящий терминал
- Биметаллический носитель ленты
- Биметаллическая полоса
При нормальной работе динамический контакт и фиксированный контакт соединены вместе, когда переключатель находится в положении ON. В этот момент поршень также натягивается с помощью встроенной пружины, готовой к освобождению при необходимости.
Ток проходит от входной клеммы к выходной клемме через неподвижные и динамические контакты и биметаллическую полосу.
Когда ток проходит порог MCB, биметаллическая полоса начинает отклоняться в одну сторону. Когда он отклоняется выше максимального порога (что означает, что ток слишком высок), он активирует соленоид и мгновенно отпускает поршень. Это действие разрывает контакт между динамическим и фиксированным контактами, перемещая динамический контакт от фиксированного контакта.
На рисунке ниже показано нормальное рабочее состояние (слева) и отключенное (разомкнутое) состояние MCB.
После срабатывания MCB не могут автоматически включиться. Пользователь должен вручную включить MCB, чтобы восстановить питание цепи. Это напоминает электрику о необходимости проверить цепь на наличие ошибок и исправить их перед повторным включением цепи.
Как правильно выбрать MCB для различных нагрузок?
Несмотря на то, что все типы автоматических выключателей работают по одному и тому же функциональному принципу, они не обладают одинаковыми характеристиками с точки зрения времени отклика и номинального тока. Поэтому может быть нецелесообразно заменять автоматический выключатель другим типом.
При покупке/выборе миниатюрного автоматического выключателя для конкретного применения обычной практикой является расчет требований к току коммутируемой цепи и выбор автоматического выключателя с таким же или лучшим номинальным током. Как правило, это плохая практика, поскольку существует набор информации, связанной с MCB, который требует внимания.
Начнем с маркировки, которая находится на корпусе MCB.
На корпусе MCB указан ряд параметров. Иногда не все из них будут доступны на автоматических выключателях определенного производителя, но наиболее важные маркировки всегда будут напечатаны на устройстве.
Давайте посмотрим на атрибуты, которые необходимо учитывать при выборе MCB:
- MCB Кривая тока
- Обозначаются как Axx, Bxx, Cxx, Dxx, Kxx или Zxx (где xx — сила тока в амперах), это указывает на применение, для которого предназначен MCB. Например, Тип B больше подходит для чисто резистивных нагрузок, таких как освещение и отопление. C предназначен для индуктивных нагрузок, таких как вентиляторы и двигатели. Тип C является обычным явлением, поскольку он также может легко обрабатывать чистые резистивные нагрузки. Тип D предназначен для нагрузок с высокой индуктивностью, таких как мощные двигатели (водяные насосы, погружные насосы, промышленные вентиляторы) и т. д. Хотя они и не распространены, типы A, K и Z также существуют. Тип A чрезвычайно чувствителен, а K и Z менее чувствительны, чем B, C и D.
- Рабочее напряжение
- Это напряжение упоминается в связи с подсчетом фаз системы. Если MCB предназначен для использования в однофазной системе, напряжение будет 230 В или 240 В. Для трехфазной системы оно будет обозначено как 400В или 415В.
- Отключающая способность МСВ
- Это абсолютный максимальный ток, который MCB может безопасно отключить в случае чрезвычайно большого пускового тока/короткого замыкания. Это написано цифрами. Например, показанный выше MCB имеет маркировку «6000». Это означает, что MCB может безопасно отключать токи до 6000 А (6 кА).
- Класс энергопотребления
- Указанный в джоулях в секунду, это максимальная энергия, которую MCB может непрерывно поддерживать в системе. Есть три класса, с 1 по 3, которые указывают этот параметр. Показанный здесь автоматический выключатель относится к классу 3, который допускает 1.5 Дж/сек.
Остальная информация зависит от производителя и может варьироваться от производителя к производителю.
Миниатюрный автоматический выключатель против автоматического выключателя
Известно, что в контексте электрика миниатюрный автоматический выключатель и автоматический выключатель представляют собой одно и то же устройство. С инженерной точки зрения автоматический выключатель представляет собой более прочную версию автоматического выключателя, которая обеспечивает безопасное переключение высоковольтных цепей. Автоматические выключатели используются в более компактных и низковольтных устройствах.
Заключение
В этой статье мы подробно обсудили миниатюрные автоматические выключатели, принцип их работы и применение. Автоматические автоматические выключатели являются очень популярными и эффективными устройствами защиты электрических цепей, которые защищают приборы и проводку от перегрузок по току и могут предотвратить опасность возгорания и поражения электрическим током.
