Автоматические выключатели (MCB): конструкция, принцип работы, типы и применение

Что такое МАВ (миниатюрный автоматический выключатель) — конструкция, принцип работы, типы и применение

Введение в миниатюрные автоматические выключатели (МАВ)

Все предохранители нужно заменить на МАВ «Миниатюрный автоматический выключатель» для лучшей безопасности и управления, когда они выполнили свою работу в прошлом. В отличие от предохранителя, МАВ работает как автоматический выключатель, который размыкает цепь в случае избыточного тока, протекающего через цепь, и как только цепь возвращается к нормальному состоянию, его можно замыкнуть снова без какой-либо ручной замены.

МАВ используются в основном как альтернатива предохранительному выключателю в большинстве цепей. Широкое разнообразие МАВ используется сейчас с предельной способностью отключения 10–16 кА, во всех областях домашних, коммерческих и промышленных применений как надежное средство защиты.

Что такое миниатюрный автоматический выключатель (МАВ)?

МАВ или миниатюрный автоматический выключатель — это электромагнитное устройство, воплощающее полную оболочку в отлитой изоляционной материале. Основная функция МАВ — коммутировать цепь, то есть размыкать цепь (которая к нему подключена) автоматически, когда ток, проходящий через него (МАВ), превышает значение, для которого он установлен. Его можно вручную включать и выключать так же, как обычный выключатель, если необходимо.

МАВ — это устройства с задержкой срабатывания по времени, для которых величина перенагрузки определяет время срабатывания. Это означает, что они срабатывают всякий раз, когда перегрузки существуют достаточно долго, чтобы создать опасность для защищаемой цепи.

Следовательно, МАВ не реагируют на временные нагрузки, такие как пусковые токи при включении и пусковые токи двигателей. Обычно они рассчитаны на работу менее чем за 2,5 миллисекунды при коротких замыканиях и от 2 секунд до 2 минут в случае перегрузок (в зависимости от уровня тока).

Типичный внешний вид МАВ показан на рисунке. МАВ производятся в разных полюсных версиях: одно-, двух-, трех- и четырехполюсных конструкциях с разными уровнями тока короткого замыкания.

В основном МАВ соединяются для получения двух- и трехполюсных версий так, что неисправность в одной линии разорвет всю цепь и, следовательно, обеспечивается полная изоляция цепи. Эта функция будет полезна в случае однопазного режима в защите трехфазного двигателя.

Они номинально оцениваются на 220В для питания постоянным током и 240/415 для переменного тока (одно- и трехфазное) с разной предельной способностью отключения тока короткого замыкания. Обычно однофазные устройства имеют диапазон нагрузочного тока до 100 А. Некоторые МАВ имеют возможность регулировать свою уставку тока срабатывания, в то время как некоторые устройства фиксированы для определенного нагрузочного тока и номинала короткого замыкания.

МАВ используются для выполнения многих функций, таких как локальные выключатели управления, разъединители при неисправностях и устройства защиты от перегрузок для установок или конкретного оборудования или приборов.

Конструкция МАВ

МАВ воплощает полную оболочку в отлитом изоляционном материале. Это обеспечивает механически прочный и изолированный корпус.

Коммутационная система состоит из неподвижного и подвижного контакта, к которым подключены входящие и исходящие провода. Металлические или токоведущие части сделаны из электролитической меди или серебряного сплава в зависимости от номинала автоматического выключателя.

Когда контакты размыкаются в случае перегрузки или короткого замыкания, образуется электрическая дуга. Все современные МАВ спроектированы для обработки процессов погашения дуги, где извлечение энергии дуги и ее охлаждение обеспечиваются металлическими пластинами-гасителями дуги.

Эти пластины удерживаются в правильном положении изоляционным материалом. Также предусмотрен дугоразгоняющий камер для направления дуги, возникающей между основными контактами.

Управляющий механизм состоит из магнитного и теплового срабатывания.

Магнитное срабатывание по сути состоит из композитной магнитной системы, имеющей пружинно-нагруженный дампер с магнитным сердечником в силиконовой жидкости и нормального магнитного срабатывания. Токоведущая катушка в схеме срабатывания движет сердечник против пружины к неподвижному полюсному куску. Так магнитное усилие развивается на срабатывающем рычаге, когда есть достаточное магнитное поле, созданное катушкой.

В случае коротких замыканий или тяжелых перегрузок, сильное магнитное поле, создаваемое катушками (соленоидом), достаточно для притяжения якоря срабатывающего рычага независимо от положения сердечника в дампере.

Тепловое срабатывание состоит из биметаллической пластины, вокруг которой намотана нагревательная катушка для создания тепла в зависимости от протекания тока.

Конструкция нагревателя может быть прямой, где ток проходит через биметаллическую пластину, затрагивая часть электрической цепи, или косвенной, где катушка токоведущего проводника намотана вокруг биметаллической пластины. Деформация биметаллической пластины активирует механизм срабатывания в случае определенных условий перегрузки.

Биметаллические пластины сделаны из двух разных металлов, обычно латуни и стали. Эти металлы заклепаны и сварены вдоль своей длины. Они спроектированы так, чтобы не нагревать пластину до точки срабатывания при номинальных токах, но если ток увеличивается выше номинального значения, пластина нагревается, изгибается и срабатывает защелку. Биметаллические пластины подбираются для обеспечения определенных временных задержек при определенных перегрузках.

Работа и принцип действия МАВ

В нормальных условиях работы МАВ работает как выключатель (ручной) для включения или выключения цепи. В условиях перегрузки или короткого замыкания он автоматически работает или срабатывает, так что происходит прерывание тока в нагрузочной цепи.

Визуальное указание этого срабатывания можно наблюдать по автоматическому движению ручки управления в положение ВЫКЛ. Эта автоматическая операция МАВ может быть получена двумя способами, как мы видели в конструкции МАВ; это магнитное и тепловое срабатывание.

В условиях перегрузки ток через биметалл заставляет его повысить температуру. Выделяемое внутри биметалла тепло достаточно, чтобы вызвать деформацию из-за теплового расширения металлов. Эта деформация далее освобождает срабатывающий защелку, и следовательно контакты размыкаются.

В некоторых МАВ магнитное поле, генерируемое катушкой, заставляет его развивать тягу на биметаллы так, что деформация активирует механизм срабатывания.

В условиях короткого замыкания или тяжелой перегрузки вступает в действие магнитное срабатывание. В нормальных условиях работы сердечник удерживается в положении легкой пружины, потому что магнитное поле, генерируемое катушкой, не достаточно для притяжения защелки.

Когда протекает ток неисправности, магнитное поле, генерируемое катушкой, достаточно для преодоления пружинной силы, удерживающей сердечник в положении. И поэтому сердечник движется, а затем активирует механизм срабатывания.

Комбинация и магнитного, и теплового механизмов срабатывания реализована в большинстве миниатюрных автоматических выключателей. В обеих операциях магнитного и теплового срабатывания дуга образуется, когда контакты начинают размыкаться. Эта дуга затем направляется в пластины-гасители дуги через дугоразгоняющий камер.

Эти пластины-гасители дуги также называются дугогасящими камерами, где дуга формируется в серию дуг и в то же время энергия извлекается и она охлаждается. Следовательно, это расположение обеспечивает погашение дуги.

Типы миниатюрных автоматических выключателей (МАВ)

Существует много типов автоматических выключателей, в то время как МАВ классифицируются на три основных типа согласно их мгновенным токам срабатывания. Они:

1. Тип B МАВ
2. Тип C МАВ
3. Тип D МАВ

Тип B МАВ

Этот тип МАВ сработает мгновенно со скоростью в три-пять раз его номинального тока. Обычно они используются для резистивных или малой индуктивных нагрузок, где пусковые перенапряжения очень малы. Поэтому они подходят для жилых или легких коммерческих установок.

Тип C МАВ

Этот тип МАВ сработает мгновенно со скоростью в пять-десять раз его номинального тока. Обычно они используются для высокоиндуктивных нагрузок, где пусковые перенапряжения высоки, такие как небольшие электродвигатели и люминесцентное освещение.

В таких случаях тип C МАВ предпочтительны для обработки более высоких значений токов короткого замыкания. Поэтому они подходят для высокоиндуктивных коммерческих и промышленных установок.

Тип D МАВ

Этот тип миниатюрного автоматического выключателя сработает мгновенно со скоростью в десять-двадцать пять раз его номинального тока. Обычно они используются для очень высокоиндуктивных нагрузок, где высокие пусковые токи очень часты.

Они подходят для специфических промышленных и коммерческих применений. Общие примеры таких применений включают рентгеновские аппараты, системы бесперебойного питания (ИБП), промышленное сварочное оборудование, большие обмоточные двигатели и т.д.

Вышеуказанные три типа МАВ обеспечивают защиту в течение одной десятой секунды. Минимальные и максимальные токи срабатывания этих МАВ даны в табличной форме ниже, где «Ir» — номинальный ток МАВ.

МАВ также можно классифицировать по количеству полюсов, таких как одно-, двух-, трех- и четырехполюсные МАВ.

Как выбрать подходящий МАВ для разных нагрузок?

Выбор конкретного МАВ для конкретного применения — это ответственная задача для обеспечения надежной защиты от перегрузок и коротких замыканий. Если он не выбран в соответствии с требованиями цепи, будут шансы привести к частому нежелательному срабатыванию.

Прежде чем переходить к деталям, мы должны знать Разницу между МАВ, МАСВ, ВАВ и РЦВ, РКУ или РКЗ автоматами, и как прочитать данные на шильдике МАВ, напечатанные на нем.

Если он занижен (номинал МАВ меньше номинального нагрузочного тока), МАВ вызывает частое срабатывание и прерывает ток к нагрузке, к которой он подключен, потому что номинальный ток МАВ меньше номинального значения тока нагрузки.

Точно так же, если он завышен (номинал МАВ больше номинального нагрузочного тока), нагрузка, к которой он подключен, не будет защищена эффективно. В таком случае МАВ не сработает, даже если нагрузка потребляет перенагрузочный ток.

Следующие три фактора должны учитываться для выбора подходящего МАВ для конкретного применения.

Связанные статьи:

• Как найти правильный размер автоматического выключателя? Калькулятор автомата и примеры
• Главное отличие между предохранителем и автоматом

1. Номинальный рейтинг автоматического выключателя

Это номинальный амперный рейтинг тока МАВ. Это значение должно быть ниже токоносящей способности проводнической системы и выше или равно максимальному полному нагрузочному току в проводнической системе. Обычно этот рейтинг должен быть таким, чтобы он мог обрабатывать 125% постоянной нагрузки плюс рейтинг непостоянной нагрузки. Типично это можно выразить как

Максимальный полный нагрузочный ток в системе ≤ Номинальный ток МАВ ≤ Номинал кабеля

2. кА рейтинг или предельная способность отключения

Этот рейтинг относится к способности МАВ сработать или прервать цепь при условиях короткого замыкания. Он выражается в килоамперах (кА). Этот рейтинг не должен быть меньше перспективного тока короткого замыкания.

Перспективный ток короткого замыкания — это максимальный ток, существующий в цепи при условиях короткого замыкания. В жилых установках 6 кА МАВ достаточно, в то время как 10 кА или выше рейтинг МАВ нужен для коммерческих и легких промышленных применений. Читайте больше о том, почему мощность автоматического выключателя оценивалась в МВА, а теперь в кА и кВ?

3. Тип МАВ

Тип МАВ, необходимый для конкретного применения, решается по эксплуатационным характеристикам так, что различные токовые рейтинги требуются для мгновенного управления нагрузками. Мы уже упоминали различные типы МАВ для разных применений выше.

Применение МАВ (миниатюрного автоматического выключателя)

Поскольку основные функции и применение уже описаны в вышеприведенных утверждениях, самое простое использование МАВ — это защита цепи (проводки, подключенной нагрузки и оборудования и т.д.) в случае:

• Короткого замыкания
• Пеленегаточного тока
• Перегрузки