Автоматы электрические: Электрические автоматы. Виды и работа. Характеристики

Электрические автоматы. Виды и работа. Характеристики

С самого начала возникновения электричества инженеры стали думать над безопасностью электрических сетей и устройств от токовых перегрузок. Вследствие этого было сконструировано много разных устройств, которые отличаются надежной и качественной защитой. Одними из последних разработок стали электрические автоматы.

Этот прибор называется автоматическим по причине того, что он оснащен функцией отключения питания в автоматическом режиме, при возникновении коротких замыканий, перегрузок. Обычные предохранители после срабатывания подлежат замене на новые, а автоматы после устранения причин аварии можно снова включить.

Содержание

Такое защитное устройство необходимо в любой схеме электрической сети. Защитный автомат защитит здание или помещение от разных аварийных ситуаций:
  • Пожаров.
  • Ударов человека током.
  • Неисправностей электропроводки.
Виды и конструктивные особенности

Необходимо знать информацию о существующих видах автоматических выключателей, чтобы во время приобретения правильно выбрать подходящее устройство. Имеется классификация электрических автоматов по нескольким параметрам.

Отключающая способность
Это свойство определяет ток короткого замыкания, при котором автомат разомкнет цепь, тем самым отключит сеть и приборы, которые были подключены к сети. По этому свойству автоматы подразделяются:
  • Автоматы на 4500 ампер, применяются для предотвращения неисправностей силовых линий жилых домов старой постройки.
  • На 6000 ампер, используются для предотвращения аварий при замыканиях в сети домов в новостройках.
  • На 10000 ампер, применяются в промышленности для защиты электрических установок. Ток такой величины может образоваться в непосредственной близости от подстанции.

Срабатывание автоматического выключателя возникает при замыканиях, сопровождающихся возникновением определенной величины тока.

Автомат защищает электропроводку от повреждения изоляции большим током.

Число полюсов

Это свойство говорит нам о наибольшем количестве проводов, которые возможно подключить к автомату для обеспечения защиты. При аварии, напряжение на этих полюсах отключаются.

Особенности автоматов с одним полюсом

Такие электрические автоматы наиболее простые по своей конструкции, и служат для защиты отдельных участков сети. К такому автоматическому выключателю можно подсоединить два провода: вход и выход.

Задачей таких устройств является защита электрической проводки от перегрузок и КЗ проводов. Нейтральный провод подключается к нулевой шине, в обход автомата. Заземление подключается отдельно.

Электрические автоматы с одним полюсом не являются вводными, так как при его отключении разрывается фаза, а нулевой провод по-прежнему остается соединенным с питанием. Это не обеспечивает защиту на 100%.

Свойства автоматов с двумя полюсами

В случаях, когда при аварии требуется полное отсоединение от электрической сети, используют автоматические выключатели с двумя полюсами. Они используются как вводные. В аварийных случаях, либо при коротком замыкании вся электрическая проводка отключается в одно время. Это дает возможность осуществлять работы по ремонту и обслуживанию, а также проведения работ по подключению оборудования, так как гарантирована полная безопасность.

Двухполюсные электрические автоматы используют, когда необходимо наличие отдельного выключателя для устройства, работающего от сети 220 вольт.

Автомат с двумя полюсами подключают к устройству с помощью четырех проводов. Из них два приходят от сети питания, а другие два выходят из него.

Трехполюсные электрические автоматы

В электрической сети, имеющей три фазы, применяются 3-полюсные автоматы. Заземление оставляют незащищенным, а проводники фаз соединяют с полюсами.

Трехполюсный автомат служит вводным устройством для любых трехфазных потребителей нагрузки. Чаще всего такой вариант исполнения автомата применяют в промышленных условиях для питания электричеством электродвигателей.

К автомату можно подключить 6 проводников, три из которых – фазы электрической сети, а остальные три выходящие от автомата, и обеспеченные защитой.

Использование четырехполюсного автомата

Чтобы обеспечить защитой трехфазную сеть с четырехпроводной системой проводников (например, электродвигатель, включенных по схеме «звезды»), применяют 4-полюсный автоматический выключатель. Он играет роль вводного устройства четырехпроводной сети.

Имеется возможность подключения к устройству восьми проводников. С одной стороны – три фазы и ноль, с другой стороны – выход трех фаз с нолем.

Время-токовая характеристика

Когда устройства, потребляющие электроэнергию, и электрическая сеть работают в нормальном режиме, то происходит обычное протекание тока. Это явление касается и электрического автомата. Но, в случае повышения силы тока по разным причинам выше номинального значения, происходит срабатывание расцепителя автомата, и цепь разрывается.

Параметр этого срабатывания называется время-токовой характеристикой электрического автомата. Она является зависимостью времени сработки автомата и соотношения между реальной силой тока, проходящей через автомат, и номинальным значением тока.

Важность этой характеристики заключается в том, что обеспечивается наименьшее число ложных срабатываний с одной стороны, и осуществляется защита по току, с другой стороны.

В энергетической промышленности бывают ситуации, когда кратковременное повышение тока не связано с аварией, и защита не должна срабатывать. Также происходит и с электрическими автоматами.

Время-токовые характеристики определяют, через какое время сработает защита, и какие параметры силы тока при этом возникнут. Чем больше перегрузка тем быстрее сработает автомат.

Электрические автоматы с маркировкой «В»

Автоматические выключатели категории «В», способны отключаться за 5 — 20 с. При этом значение тока составляет от 3 до 5 номинальных значений тока ≅0.02 с. Такие автоматы используются для защиты бытовых устройств, а также всей электропроводки квартир и домов.

Свойства автоматов с маркировкой «С»

Электрические автоматы этой категории могут выключиться за время 1 — 10 с, при 5 — 10 кратной токовой нагрузке ≅0.02 с. Такие применяют во многих областях, наиболее популярны для домов, квартир и других помещений.

Значение маркировки «D» на автомате

С таким классом автоматы используются в промышленности и выполнены в виде 3-полюсных и 4-полюсных исполнений. Их применяют для того, чтобы защитить мощные электрические моторы и разные трехфазные устройства. Время их сработки составляет до 10 секунд, при этом ток срабатывания может превышать номинальное значение в 14 раз. Это дает возможность с необходимым эффектом использовать его для защиты различных схем.

Электродвигатели со значительной мощностью чаще всего подключают через электрические автоматы с характеристикой «D», т.к. пусковой ток высокий.

Номинальный ток

Имеется 12 вариантов исполнения автоматов, которые различаются по характеристике номинального тока работы, от 1 до 63 ампер. Этот параметр определяет скорость выключения автомата при достижении предельного значения тока.

Автомат по этому свойству выбирают с учетом поперечного сечения жил проводов, допускаемому току.

Принцип действия электрических автоматов
Обычный режим

При обычной работе автомата управляющий рычаг взведен, ток поступает через провод питания на верхней клемме. Далее ток идет на неподвижный контакт, через него на подвижный контакт и по гибкому проводу на катушку соленоида. После него по проводу ток идет на биметаллическую пластину расцепителя. От него ток проходит на нижнюю клемму и дальше на нагрузку.

Режим перегрузки

Этот режим возникает при превышении номинального тока автомата. Биметаллическая пластина нагревается большим током, изгибается и размыкает цепь. Для действия пластины требуется время, которое зависит от значения проходящего тока.

Автоматический выключатель является аналоговым устройством. При его настройке есть определенные сложности. Ток срабатывания расцепителя настраивается на заводе специальным регулировочным винтом. После остывания пластины автомат снова может функционировать. Температура биметаллической пластины зависит от окружающей среды.

Расцепитель действует не сразу, давая возможность току к возврату номинального значения. Если ток не снижается, то расцепитель срабатывает. Перегрузка может возникнуть из-за мощных устройств на линии, либо подключении сразу нескольких устройств.

Режим короткого замыкания

При этом режиме ток возрастает очень быстро. Магнитное поле в катушке соленоида движет сердечник, приводящий в действие расцепитель, и отключает контакты сети питания, тем самым снимает аварийную нагрузку цепи и защищает сеть от возможного пожара и разрушения.

Электромагнитный расцепитель действует мгновенно, чем отличается от теплового расцепителя. При размыкании контактов рабочей цепи появляется электрическая дуга, величина которой зависит от тока в цепи. Она вызывает разрушение контактов. Чтобы предотвратить это отрицательное действие, сделана дугогасительная камера, которая состоит из параллельных пластин. В ней дуга затухает и исчезает. Возникающие газы отводятся в специальное отверстие.

Похожие темы:
виды приборов, классы, технические характеристики

Автоматы электрические — удобные и практичные средства, которые позволяют защитить электрооборудование и пользователя от внезапных коротких замыканий. Что они собой представляют, какая есть классификация, как их выбрать, какие есть типы автоматических выключателей? Об этом и другом далее.

Общие характеристики

Автоматический электрический выключатель является коммутационным устройством, которое пропускает через свою структуру ток, имеющий номинальную силу. Во время необходимости делает отключение цепи, к примеру, при коротком замыкании или при повышении потребляемой мощности. В настоящее время есть однофазный, двухфазный и трехфазный прибор, отвечая на вопрос, какие существуют автоматы электрические разновидности. Отличаются они друг от друга числом тех элементов, которые разъединяют ток.

Как выглядит

Предназначен аппарат, для того чтобы защищать электрическую цепь, чтобы не происходили перегрузки и токи с коротким замыканием. Его можно многократно использовать. Срабатывает он стабильно всегда.

Обратите внимание! Главный параметр электроавтомата — число пропускания номинального тока, токовой энергии, которая нужна, чтобы нормально работали бытовые электрические приборы. В частном доме и городской квартире ставится автомат на 6-63 ампера. Специалистами рекомендуется разбитие электросети в домашних условиях на пару контурах и установку каждого на собственный выключатель.

Предохранение электрооборудования от сверхтока как основное предназначение

Принцип действия

Внешне аппарат имеет термостойкий пластмассовый корпус с рукояткой, ответственной за начало и окончание работы. Имеет в себе фиксатор-защелку сзади и винтовые виды клемм снизу.

Главным в автоматическом выключателе является конструктивный узел, а именно главная контактная система, дугогасительная система, привод с расцепителем и вспомогательным контактом. Контактная система бывает одно-, двух- или трехступенчатая. Дугогасительная система включает в себя камеры, имеющие дугогасительные решетки или узкие щели.

Независимо от исполнения, есть предельный ток действия, который не ломает автомат, поскольку из-за превышения напряжения подгорают или свариваются контакты.

Выполняется автоматический выключатель с дополнением ручного или двигательного привода. Бывает стационарным или передвижным. Привод нужен, чтобы включатель и автоматически отключать систему. Также в системе присутствует реле, имеющее прямое действие. Это электронный расцепитель, который включает в себя рычаги, защелки, коромысла и отключающие пружины.

Конструкция

Работает аппарат очень просто. Напряжение от сети идет к верхней клемме, которая соединена с неподвижным контактом. От него идет энергия на подвижный контакт. Он уже передает ее к медному проводнику и тепловому расцепителю. В конце ток подается в нижнюю клемму. При аварии, к примеру, при перегрузке или коротком замыкании, отключается защищаемая электроцепь за счет того, что начинает работать электромагнитный расцепитель.

Обратите внимание! Важно отметить, что электромагнитным расцепителем называется элемент с соленоидом, имеющий подвижный стальной сердечник, который удерживает пружина. Во время превышения токового напряжения, в катушке появляется электрополе. Сердечник попадает внутрь катушки и преодолевает пружинное сопротивление. В результате срабатывает расцепление. Без аварии силы электрополя недостаточно для наступления расцепления.

Принцип действия

Классификация

Согласно классификации ГОСТа 9098-78, в ответ на то, какие бывают автоматы, стоит указать, что аппарат бывает:

  • однополюсным, двухполюсным, трехполюсным и четырехполюсным;
  • токоограничивающим и нетокоограничивающим;
  • выкатным и стационарным;
  • селективным и неселективным;
  • ручным, двигательным и пружинным.

Бывает создан для работы с постоянным или переменным током, иметь в себе максимальный, независимый или нулевой токовый расцепитель. Также есть классификация по выдержке времени, по контактам, по внешним проводникам, по степени защиты и присоединению проводников.

Число полюсов

По числу полюсов бывает одно-, двух-, трех- и четырехполюсная модель. Чаще всего используется в работе одно- и двух-полюсная модель, несмотря на сниженный класс автоматических выключателей защиты.

Обратите внимание! Это характеристика показывает тот факт, сколько можно подключить проводов к аппарату, чтобы защитить сеть.

Однополюсная модель как одна из самых распространенных

Время токовый параметр

Время-токовая характеристика автомата — зависимость времени срабатывания устройства от энергии электричества, которая протекает через него. Прописывается на каждом устройстве буквой В, С и Д. В первом случае аппарат выключается за 20 секунд. Создан для домашнего использования. Во втором случае автомат выключается за 10 секунд. Применяется как в быту, так и в промышленной сфере. Автовыключатели, имеющие последнюю техническую характеристику, используются только в промышленности. Они работают с током в 14 ампер и выключаются за 10 секунд. Эту разновидность эффективно используют в проводке.

Номинальный ток

Всего на данный момент известно о двенадцати модификационных моделей автоматов, которые отличаются по номинальному току. Этот параметр ответственен за то, чтобы при превышении номинального напряжения срабатывал автомат. Аппарат с малым номиналом используется там, где малое количество электрооборудования. Выключатели в 16 ампер позволяют обеспечить бесперебойной работой всей квартиры. Автоматы с номиналом в 32 ампера защищают проводку квартиры. Аппараты, имеющие большое значение амперов, используются для силового оборудования, имеющего большую мощность.

Модель с номинальным током в 16 ампер

Отключающая способность

Отключающая способность — характеристика, при которой автомат срабатывает, если напряжение в сети выше установленного номинального токового значения.

Как выбрать

Выбирать аппарат нужно по количеству номинального тока, полюсов, характеристики времени срабатывания и отключающей способности. Также, конечно, необходимо смотреть на бренд, маркировку и цену устройства.

Обратите внимание! При выборе стоит отталкиваться от суммарного количества мощностей электрооборудования.

Определение мощности автомата

Определить, какая нужна мощность оборудования, можно, суммировав все реальные мощности каждого отдельного электроаппарата, включенного в одну сеть. Выявить это также можно через таблицу, приведенную ниже. Данные приведены средние по нормативным документам.

Важно понимать, что может понадобиться больше электроэнергии и соответствующая большая сила агрегата, поскольку могут быть куплены дополнительные приборы, которые раннее в расчет не принимались.

Таблица мощности бытовых приборов и инструментов

Расчет номинальной мощности автомата

Вычислить номинальную силу или ту мощность, при которой проводка не отключится, можно по формуле M = N * CT * cos(φ), где M является силой в ваттах; N — напряжением электрической сети в вольтах; СТ — токовой энергией, которая способна появится в аппарате; cos(φ) — значением косинуса угла фазы с напряжением.

Вычисление номинального тока

Узнать номинальную токовую энергию можно, посмотрев документацию электрической проводки. Для расчета без нее нужно знать площадь проводникового сечения и способ ее прокладки.

Обратите внимание! Далее значения нужно подставить в формулу S = 0,785 * D * D, где D является проводниковым диаметром; S — площадью проводникового сечения.

Таблица сечения проводника

Определение время-токовой характеристики

Для правильного вычисления токовой характеристики по времени необходимо считывание пусковых токов. Чтобы все выяснить, стоит воспользоваться следующей таблицей ниже.

Таблица пускового тока

Особенности маркировки

На каждом автомате прописываются все характеристики. Имеет на своем корпусе маркировки нагрузки номинального тока, коммутационной способности, класса токоограничения, номинальной отключающей способности и время-токовой характеристики срабатывания расцепительной системе.

Популярные производители

Сегодня лучшие автоматические выключатели выпускает компания марки АВВ, Legrand, Schneider Electric, General Electric, CHINT Electric и DEKraft.

Бренд Legrand

В целом, электрические автоматические выключатели — профессиональное оборудование, благодаря которому можно минимизировать риски при отключении света и коротком замыкании. Имеют классификацию по числу полюсов, время-токовому параметру, номинальному току, отключающей способности. Выбрать несложно, принимая во внимание мощность, номинальный ток, токовую характеристику и маркировку. Как правило, пользователи рекомендуют останавливать свой выбор на популярных брендах.

Электрические автоматы - как выбрать: однофазные и трехфазные, как рассчитать необходимую мощность, фото и видео обзор

Автор Aluarius На чтение 5 мин. Просмотров 346 Опубликовано

Еще на заре появления электричества инженеры стали задумываться над тем, как обезопасить электрические сети и приборы от токов высокой силы. Было изобретено много приборов, которые долго служили верой и правдой. Последние из них – это электрические автоматы. Что они собой представляют?

Это коммутационное устройство, которое пропускает через себя ток номинальной силы и при необходимости отключает цепь при нестандартных ситуациях (короткое замыкание или повышение потребляемой мощности). В настоящее время производители предлагают два основных вида автоматов. Это:

  • Однофазный.
  • Трехфазный.
Трехфазные автоматы в электрощитеТрехфазные автоматы в электрощите

Отличаются они друг от друга количеством разъединяющих элементов. В первом он один, во втором их три. По сути, трехфазный автомат, это три однофазных в одном корпусе.

Главным параметром электрического автомата является все же номинальный ток, который он пропускает. По сути, это сила тока, которая требуется для нормальной работы бытовых электроприборов. В частном домостроении и в городских квартирах чаще всего устанавливаются автоматы от 6 до 63 А. Специалисты рекомендуют разбивать электрическую сеть дома на несколько контуров и устанавливать на каждый из них свой отдельный автоматический выключатель.

Расчетная мощность

С коротким замыканием все понятно. Это соединение фазы и ноль, при котором резко поднимается сила тока. Тут автомат срабатывает быстро, то есть, в действие приводится электромагнитный расцепитель. А чтобы не развился пожар, внутри прибора устраивается дугогасительная камера.

С перегрузкой все по-другому. Во-первых, необходимо решить вопрос, как рассчитать мощность автомата, которая бы соответствовала суммарной мощности электрических приборов, запитанных на сеть, где установлен сам автомат. По сути, ток, выдерживающий автомат, должен быть меньше, чем сила тока в контуре. Существуют определенные показатели, которые зависят друг от друга.

Расчет необходимой мощности автоматаРасчет необходимой мощности автомата
  • В контуре освещения обычно используется медный кабель сечением 1,5 мм² и монтируется автомат 16 А.
  • На розетки выводится кабель сечением 2,5 мм² и устанавливается автоматический выключатель 25 А.
  • Если оба кабеля прокладываются по воздуху, то есть проводится открытая разводка, то для них соответственно устанавливаются автоматы 19 А и 27 А.

Во-вторых, перегрузка может действовать длительное время. Она может расти медленно, поэтому в данных автоматах срабатывает тепловой расцепитель. По сути, это биметаллическая пластина, которая под действием температуры выгибается, тем самым разрывая цепь. В этом случае автомат срабатывает лишь в том случае, если сила тока превышает номинальный минимум в три раза.

Чтобы избежать перегрузки, необходимо подсчитать мощность всех используемых бытовых приборов, к примеру, на кухне. У каждого из них она указана на бирке или в техдокументации. Поэтому сложить все и узнать потребляемую мощность будет несложно. Далее расчет ведется по известному со школьной скамьи закону Ома. Он гласит, что сила тока равна мощности, деленной на напряжение в сети. К примеру, суммарная мощность всех агрегатов равна 5 кВт, напряжение 220 В. В итоге получается, что сила тока должна быть 5000/220=22,7 А. Значит, вам необходим автомат 25 А.

Выбор автоматов по мощности

Маркировка

Маркировка автоматов достаточно разнообразна. В ней присутствуют как буквенная маркировка, так и цифровая. Что они обозначают?

  • Серия А – используется в цепях, где перегрузки возникнуть не могут или их отклонения от номинала составляет 30%.
  • В – устанавливаются в сетях, где номинальный ток может быть ниже фактического в три раза. При таких ситуациях электромагнитный выключатель отключается за 0,015 секунд, а тепловой за 4-5 секунд.
  • С – это самый распространенный тип. Он может выдерживать перегруз более пяти номинальных показателей. При этом тепловой расцепитель отключается через 1,5 секунд.

Обозначение в электрических автоматах

Есть серии «D», «К» и «Z». В жилом секторе они не устанавливаются.

Важно! В жилых и офисных помещениях лучше всего использовать автоматы серии «В» или «С». «А» – устаревшая конструкция, которая постепенно выводится из производства.

Теперь что касается буквенной маркировки. Для этого придется разобрать пример. Маркировка «С32». Что это обозначает?

  • «С» – это кратность тока, который кратковременно проходит через прибор. По сути, это и есть серия.
  • 32 – это номинальная сила тока, обозначается в амперах. Это долговременный показатель.

Полезные советы

  1. Серию автоматов «В» лучше использовать во вторичном фонде, то есть, в старых постройках. «С» лучше устанавливать в новостройках.
  2. В российских условиях эксплуатации, имеются в виду бытовые сети, расчет ведется по току срабатывания 4500 А. Специалисты рекомендуют приобретать автоматы 6000 А.
  3. Класс токоограничения «3» работает быстрее, чем «2».

Обратите внимание, что быстрота срабатывания электро автомата указывается двумя позициями: как быстро срабатывает электромагнитный расцепитель или тепловой. Последний отключает медленнее. Почему?

Все дело в том, что ток перегрузки может действовать определенное время (часами) и при этом никаких последствий электрической цепи не принести. Поэтому его нет необходимости отключать тут же, как он только возник. Вот почему производители устанавливают пределы от номинала в три, в пять или в десять раз. То есть, перегрузка не несет осложнений, как короткое замыкание.

Виды электрических автоматов

Но ситуация отягощается тем, что каждый электрический контур имеет свой предел перегрузки. И нередко на одном контуре может возникнуть повышение силы тока и в три  раза, и в десять. Есть и так называемые ложные перегрузки, о которых нельзя забывать. И, тем более, если это ложная тревога, то сеть отключать нет никакого смысла.

Получается так, что устанавливаемый на контур автомат, необходимо точно выбирать под фактическую нагрузку. Вот почему так важен грамотно проведенный расчет потребляемой мощности на каждом контуре. Но не забывайте, что приобретаемый в магазине прибор надо проверить на нагрузки, хотя на заводе он проходит многоступенчатый контроль.

Итак, основная цель любого потребителя – это правильно выбрать электрический автомат по номинальному току.

Как выбрать автомат защиты – советы по самостоятельному ремонту от Леруа Мерлен в Москве

Автомат защиты – это автоматический выключатель, обеспечивающий защиту человека от поражения электрическим током. В обычных условиях электрический ток проходит через автомат защиты к потребителю. При нарушении нормального режима (включении большого количества бытовых электроприборов или неисправности некоторых из них) срабатывают расцепители автоматического выключателя, обесточивая цепь питания. Чрезмерный электрический ток может привести к выходу из строя всех бытовых электроприборов, к перегреву электропроводки, возгоранию и пожару. Поэтому основная задача – разорвать цепь до того, как чрезмерный ток сможет нанести какие-либо повреждения, и тем самым защитить электропроводку и приборы от электрических ударов.

Типы автоматов защиты

  • Устройства защитного отключения (УЗО)
  • Дифференциальный автомат

Основное отличие УЗО от дифференциального автомата заключается в том, что в УЗО отсутствует защита от короткого замыкания. Как правило, для нормальной и безопасной работы УЗО требуется защитить его от сверхтока, подключив автомат защиты перед самим устройством.

Устройство защитного отключения отключает цепь при появлении тока утечки, вызванного, например, прикосновением человека к токоведущему проводу или повреждением изоляции. Ток утечки, при котором срабатывают УЗО, определяется конструкцией и для современных приборов составляет 10 мА, 30 мА и 300 мА. В жилых и общественных помещениях, как правило, применяются УЗО с током отсечки 30 мА.

Основная задача УЗО – защита человека от поражения электрическим током 10 мА, 30 мА и от возникновения пожара 10 мА, 30 мА, 300 мА.

Дифференциальный автомат – это устройство, которое объединяет функции УЗО и автоматического выключателя.

Его работа основана на высоком быстродействии. Дифференциальные автоматы обеспечивают эффективную защиту человека от поражения электрическим током в случае прикосновения к токоведущим частям или деталям, оказавшимся под напряжением в результате повреждения изоляции нетоковедущих частей. Дифференциальный автомат срабатывает в обоих случаях – и при утечке тока на землю, и при коротких замыканиях в момент перегрузки сети. Дифференциальные автоматы имеют те же токи отсечки, что и УЗО, и те же номиналы, что и автоматы. Но их стоимость, как правило, выше, чем суммарная стоимость автомата и УЗО.

Обычно используют однофазные (однополюсные) автоматы для размыкания фазного проводника. Реже применяют двухфазные, или двухполюсные, автоматы и автоматы типа «фаза + нейтраль», одновременно размыкающие фазный (L) и нулевой (N) провода.

Трехфазные (трехполюсные) и четырехфазные (четырехполюсные) автоматы используются в сетях с напряжением 380 вольт. 

Важные характеристики автоматов

Номинальный ток характеризует значение рабочей силы тока (измеряется в амперах). При превышении этой величины автомат срабатывает и размыкает цепь. Автоматы выпускаются со стандартными значениями номинального тока: 6, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100 А.

Класс срабатывания характеризует кратковременное допустимое значение тока, при котором автомат НЕ сработает.

  • Класс «B» применяется для сетей без больших скачков напряжения, в диапазоне от 3 до 5 значений номинального тока.
  • Класс «C» применяется в квартирах, офисах и коттеджах, где допустимы токи, превышающие значение номинального в 5–10 раз.
  • Класс «D» используют в сетях, где возможны токи, в 10–50 раз превышающие значение номинального.

Отключающая способность (кА) – это максимальный ток, который способен пропустить автомат при коротком замыкании в линии, сохранив дальнейшую работоспособность.

Ток отсечки для УЗО и АД. Эти характеристики всегда указываются на корпусе прибора, стоимость которого возрастает с ростом параметров. При построении домашней сети рекомендуется ставить общий входной автомат (УЗО, АД) и отдельный автомат (класс С) на каждую линию потребителей.

При выборе номинального тока линейного автомата следует учитывать:

  • качество проводки – определяется диаметром и материалом используемого кабеля:
  • суммарную мощность подключаемых электроприборов. 

Важно! Для медного провода диаметром 2,5 мм допустим ток менее 25 А, а если мощность подключаемых приборов при напряжении 220 вольт составляет менее 5,5 кВт, необходим автомат С25.

В качестве входного автомата необходимо использовать УЗО (АД) с током отсечки: 

  • 30 мА – для сухих помещений;
  • 10 мА – для влажных помещений. 

Номинальный ток такого прибора должен быть на ступень выше линейного (принцип ступенчатой защиты сети).

Практические рекомендации

Автоматы рассчитаны на определенное количество срабатываний. В связи с этим не рекомендуется использовать их для включения-отключения нагрузки: во-первых, изнашивается механизм, а во-вторых, подгорают контакты, что ведет к выходу из строя контактной группы. Корпуса автоматических выключателей различных производителей часто отличаются друг от друга по посадочному месту на DIN-рейку, по месту крепления проводов. Поэтому при замене вышедшего из строя автомата следует обратить внимание на его конструктивные особенности.

Архив электрических машин - Схема Globe

Определение: инструмент, работа которого зависит от принципа притяжения или отталкивания электродов, несущих электрические заряды, такой тип инструмента известен как электростатический инструмент. Другими словами, инструмент, который использует статическое электрическое поле для создания отклоняющего момента, известен как электростатический инструмент. Электростатический прибор…

Читать далее

Определение: преобразователь температуры преобразует тепловую энергию в физическую величину, такую ​​как смещение, давление, электрический сигнал и т. Д.Это электрическое устройство, используемое для автоматического измерения температуры. Основным принципом преобразователя температуры является измерение тепла и передача информации после преобразования ее в читаемую форму. …

Читать далее

Определение: прибор, который измеряет напряжение или разность потенциалов в вольтах, называется вольтметром. Он работает по принципу, согласно которому крутящий момент генерируется током, который индуцируется из-за измеряемого напряжения, и этот крутящий момент отклоняет указатель прибора.Отклонение указателя прямо пропорционально…

Читать далее

Определение: Электродвигатель - это электромеханическая машина, которая преобразует электрическую энергию в механическую. Другими словами, устройства, которые создают вращающую силу, известны как двигатель. Принцип работы электродвигателя в основном зависит от взаимодействия магнитного и электрического поля. Электродвигатель в основном подразделяется на два типа.Они…

Читать далее

Определение: Закон сохранения энергии гласит, что энергия не может быть ни произведена, ни уничтожена. Он преобразуется из одной формы в другую. Общая входная мощность равна сумме следующих трех компонентов; это рассеянная энергия, запасенная энергия и полезная выходная энергия. Устройства, преобразующие механическое…

Читать далее

Определение: Двигатель, который преобразует переменный ток в механическую энергию с помощью явления электромагнитной индукции, называется двигателем переменного тока.Этот двигатель приводится в действие переменным током. Статор и ротор являются двумя наиболее важными частями двигателей переменного тока. Статор является стационарной частью двигателя, а…

Читать далее

Обмотка якоря является наиболее важной частью вращающейся машины. Это место, где происходит преобразование энергии, то есть механическая энергия преобразуется в электрическую энергию, а электрическая энергия преобразуется в механическую энергию.Обмотка якоря в основном подразделяется на типы, то есть намотка круга и намотка волны…

Читать далее

Измельчитель преобразует постоянное напряжение постоянного тока в переменное напряжение постоянного тока. Устройства с собственной коммутацией (непосредственно на устройствах или через них через затвор), такие как MOSFET, IGBT, силовые транзисторы, GTO и IGCT, используются для создания прерывателей, поскольку они могут коммутироваться с помощью управляющего сигнала малой мощности и не требуют коммутационной цепи.Измельчитель работал на высоте…

Читать далее

Определение: Векторная группа трансформаторов показывает разность фаз между первичной и вторичной сторонами трансформатора. Он также определяет расположение обмоток высокого и низкого напряжения трехфазных трансформаторов. Трехфазный трансформатор подключается различными способами. На основе связи определяется векторная группа трансформатора. Три…

Читать далее

Трехфазный трансформатор используется для передачи большого количества энергии.Трехфазный трансформатор необходим для повышения и понижения напряжения на различных этапах сети энергосистемы. Трехфазный трансформатор построен двумя способами. Три отдельных однофазных трансформатора соответственно подключены для трехфазной работы. A…

Читать далее ,

Электроприводы - Основы электрических машин

  • Motor Action
  • Майкл Фарадей показал, что при прохождении тока через проводник, свободно подвешенный в фиксированном магнитном поле, создается сила, которая заставляет проводник двигаться через поле.
    И наоборот, если проводник, а не магнит ограничен, то магнит, создающий поле, будет двигаться относительно проводника.

    В более общем смысле сила, создаваемая током, теперь называемая силой Лоренца, действует между проводником тока и магнитным полем, или магнитом, создающим поле.

    Величина силы, действующей на проводник, определяется как:

    F = BLI

    Где F - сила на проводнике, L - длина проводника, а I - ток, протекающий через проводник

  • Действие генератора
  • Фарадей также показал, что верно и обратное - перемещение проводника через магнитное поле или перемещение магнитного поля относительно проводника вызывает протекание тока в проводнике.

    Величина ЭДС, генерируемой таким образом, определяется как:

    E = BLv

    , где E - ЭДС генератора (или обратная ЭДС в двигателе), а v - скорость проводника через поле

    .

  • Альтернативное действие двигателя (интерактивные поля)
  • Другая форма движущей силы, которая не зависит от силы Лоренца и потока электрического тока, в принципе может быть получена из чисто привлекательной (или отталкивающей) магнитной силы, которая действует на магнит или на магнитно восприимчивые материалы, такие как как железо, когда они помещены в поле другого магнита.Движение стрелки компаса в присутствии магнита является примером. Однако на практике, по крайней мере, один магнит, создающий поле, должен быть электромагнитом, чтобы получить необходимый контроль над магнитным полем для достижения устойчивого движения, а также практических уровней крутящего момента.

    Бесщеточные двигатели постоянного тока и реактивные двигатели зависят от этого явления, известного как «реактивный крутящий момент», поскольку в роторе не протекают электрические токи. Вращательное движение получается путем последовательной пульсации полюсов статора для создания вращающегося магнитного поля, которое движется вдоль движущегося магнита вместе с ним.

    В асинхронных двигателях переменного тока вращающееся поле получается другим методом, и основное действие двигателя зависит от силы Лоренца, однако синхронные двигатели переменного тока имеют магнитные элементы ротора, которые вращаются синхронно с вращающимся полем, как в бесщеточном двигателе постоянного тока. ,

    • Момент нежелания
    • Крутящий момент создается за счет реакции между магнитными полями.Рассмотрим небольшой стержневой магнит в поле другого большего магнита, такого как зазор между полюсами магнита подковы или одной из пар полюсов электродвигателя. (См. Схему двигателя сопротивления). Когда стержневой магнит совмещен с полюсами большого магнита, его поле будет соответствовать внешнему полю. Это положение равновесия, и у бара не будет сил для его перемещения. Однако, если планка смещена относительно полюсов, либо повернутых, либо смещенных, она будет испытывать силу, притягивающую ее назад к линии внешнего поля.В случае бокового смещения сила уменьшается с увеличением расстояния, но в случае вращения сила будет увеличиваться, достигая максимума, когда стержень находится под прямым углом к ​​внешнему полю. Другими словами, крутящий момент на магните максимален, когда поля ортогональны, и равен нулю, когда поле выровнено.

      • выступающие полюса
      • Двигатели, которые зависят от крутящего момента сопротивления, обычно имеют "выступающие полюса" - полюса, которые торчат.Это должно сосредоточить поток в дискретных угловых секторах, чтобы максимизировать и сфокусировать силу выравнивания между полями.

    • Крутящий момент от вращающихся полей
    • В двигателях, которые зависят от вращающихся полей, таких как асинхронные двигатели, бесщеточные двигатели постоянного тока и реактивные двигатели, мгновенный крутящий момент на роторе зависит от его углового положения относительно углового положения волны потока.Хотя волна потока пытается тянуть полюса ротора в соответствии с потоком, всегда будет инерция и потери, сдерживающие ротор.

      • Slip
      • Из-за трения, ветра и других потерь ротор асинхронного двигателя вращается с меньшей скоростью, чем вращающееся поле, что приводит к угловому смещению между вращающейся волной потока и вращающимся полем, связанным с полюсами ротора.Разница между скоростью потока магнитного потока и скоростью вращения ротора называется «скольжением», а крутящий момент двигателя пропорционален скольжению.

      • Угол крутящего момента
      • Даже в синхронных двигателях, в которых ротор вращается с той же скоростью, что и волна потока, из-за потерь, отмеченных над полюсами ротора, никогда не будет достигнуто полное выравнивание с пиками волны потока, и все равно будет смещение между вращающаяся волна потока и вращающееся поле.Иначе не было бы крутящего момента. Это смещение называется «угол крутящего момента». Крутящий момент двигателя равен нулю, когда угол крутящего момента равен нулю, и максимален, когда угол крутящего момента составляет 90 градусов. Если угол крутящего момента превышает 90 градусов, ротор выйдет из синхронизма и остановится.

  • Электрические машины
    Большинство электрических машин (двигателей и генераторов), проданных сегодня, все еще основаны на силе Лоренца, и их принцип действия может быть продемонстрирован на примере ниже, в котором однооборотная катушка, несущая электрический ток, вращается в магнитном поле между двумя полюсами магнита.
  • Basic Electrical Machine

    Для многооборотных катушек эффективный ток составляет NI (Ампер-витки), где N - количество витков в катушке.

    Если на катушку подается ток, машина работает как двигатель. Если катушка вращается механически, то в катушке индуцируется ток, и машина, таким образом, действует как генератор.

    Во вращающихся машинах вращающийся элемент называется ротором или якорем, а неподвижный элемент называется статором.

  • Действие и реакция
  • На практике эффекты двигателя и генератора имеют место одновременно.

    Пропускание тока через проводник в магнитном поле заставляет проводник двигаться через поле, но как только проводник начинает двигаться, он становится генератором, создающим ток через проводник в направлении, противоположном приложенному току. Таким образом, движение проводника создает «обратную ЭДС», которая противостоит приложенной ЭДС.

    При обратном перемещении проводника через поле ток протекает через проводник, что в свою очередь создает силу на проводнике, противодействующую приложенной силе.

    Фактический ток, который течет в проводнике, определяется как:

    I = (V - E)

    R

    Где В - приложенное напряжение, E - обратная ЭДС, а R - сопротивление проводника (якоря двигателя).,

  • Уравнение ЭДС
  • Из вышесказанного, обратная ЭДС в электродвигателе равна приложенному напряжению за вычетом падения напряжения на якоре.

    E = V - RI

    Это называется «уравнение ЭДС двигателя».

    Падение напряжения на устройстве RI иногда называют чистым напряжением

  • Уравнение мощности
  • Умножение напряжения на ток якоря для получения мощности дает следующее соотношение:

    P = EI = VI - I 2 R

    Это показывает, что механическая мощность, передаваемая двигателем, равна обратной ЭДС, умноженной на ток якоря, ИЛИ электрической мощности, приложенной к двигателю, за вычетом потерь I 2 R в обмотках.(Без учета потерь на трение).

    Это называется «уравнением мощности двигателя».

  • Рабочее равновесие под нагрузкой
  • Описанные выше эффекты «Действие и реакция» обеспечивают важный автоматический саморегулирующийся механизм обратной связи в двигателях постоянного и переменного тока для адаптации к изменениям приложенной нагрузки. По мере увеличения нагрузки на двигатель он имеет тенденцию замедляться, уменьшая обратную ЭДС.Это, в свою очередь, позволяет протекать большему току, генерируя больший крутящий момент, чтобы приспособиться к увеличенной нагрузке, пока не будет достигнута точка равновесия или равновесия. Таким образом, двигатель будет устанавливать скорость, соответствующую требуемому крутящему моменту. См. Также Обработка мощности ниже.

  • Магнитные поля
    Магнитное поле двигателя обеспечивается статором, и в приведенном выше примере статор является постоянным магнитом, однако в большинстве электрических машин магнитное поле создается электромагнитно катушками, намотанными вокруг полюсов статора.Обмотки статора также называют обмотками возбуждения, а двигатель называется «возбужденным полем».
    Ротор обычно наматывается на железный сердечник для повышения эффективности магнитной цепи машины.
    • Магнитные цепи
      В случае электрических машин магнитная цепь - это путь магнитного потока через корпус статора, через воздушный зазор, через ротор и обратно через воздушный зазор в статор.Длина л этого пути известна как средняя длина магнитного пути MMPL
      Магнитные цепи предназначены для создания максимально возможного потока и концентрации его в воздушном зазоре между ротором и статором, по которому движутся катушки. Поток Φ измеряется в Webers
      Плотность потока B измеряется в тесла и определяется как магнитный поток Φ на единицу площади A .Таким образом, B = Φ / A , где A - это область, через которую проходит поток.
    • Magnetic Circuit of 2 Pole Motor Rotor


      Из приведенных выше уравнений видно, что крутящий момент, создаваемый электродвигателем или ЭДС, создаваемой генератором, прямо пропорционален плотности магнитного потока B в области, окружающей движущиеся электрические проводники, и для эффективных машин B должно быть как можно выше.

    • Магнитодвижущая сила (ММФ)
      Магнитный поток, возникающий в магнитной цепи, пропорционален магнитодвижущей силе (MMF), создающей его. Для электромагнита MMF - это эффективный ток в намагничивающей катушке, измеренный в витках Ампера NI , и, как указано выше, это фактический ток, который в I раза больше числа витков N в катушке.
      Таким образом, MMF = NI = Φ X R , где R - это с сопротивлением магнитной цепи.Нежелание - это внутреннее сопротивление материала в магнитной цепи к настройке магнитного потока через него. (Для железа сопротивление очень низкое. Для воздуха очень высокое)
      Это уравнение для потока в магнитных цепях аналогично закону Ома для тока в электрических цепях, в котором:
      ЭДС = I X R , где R - это сопротивление электрической цепи.
      Поскольку сопротивление воздушного зазора между статором и ротором очень велико, воздушный зазор должен быть как можно меньше, чтобы минимизировать ампер-витки, необходимые для создания желаемой плотности потока.
    • Магнитная сила (H) , также называемая Напряженность магнитного поля
    • Напряженность магнитного поля H - это MMF на единицу длины в магнитной цепи. Таким образом:

      H = NI

      л

      Магнитодвижущая сила - причина магнитного поля, магнитная сила - эффект.

    • Плотность потока (B) и Магнитная проницаемость )
    • Для однородных полей плотность потока, связанная с магнитной силой, пропорциональна напряженности поля и определяется как:

      B = µ 0 µ r H

      , где

      µ 0 известна как магнитная постоянная или проницаемость свободного пространства.

      µ r - относительная проницаемость магнитного материала.

      К сожалению, связь становится нелинейной с увеличением плотности потока и насыщением магнитного материала. Затем поток, создаваемый увеличением магнитного поля, уменьшается и выравнивается, а относительная проницаемость µ r стремится к 0.

    • Насыщенность
    • Magnetic Flux Density BH Curve

      Из вышесказанного видно, что увеличение MMF (витков Ампера) в магнитной цепи увеличивает поток через цепь, но существует предел плотности потока, которая может создаваться в магнитных материалах, таких как железо, когда материал называется быть насыщенным.Выше этой точки требуется все больше и больше MMF, чтобы создавать все меньше и меньше потоков. Другими словами, нежелательное сопротивление резко возрастает, когда материал насыщается.

      Для максимальной эффективности электрические машины обычно рассчитаны на работу чуть ниже начала насыщения.

    • Магнитные полюса
      Электрические машины могут иметь несколько пар полюсов. Многополюсные машины обычно обеспечивают более эффективные магнитные цепи и более плавные характеристики крутящего момента.

  • Коммутация
  • Соединение с подвижной катушкой в ​​базовой машине, показанной выше, осуществляется через угольные щетки, опирающиеся на пару контактных колец, по одному на каждом конце катушки.

    Если машина используется в качестве генератора, направление генерируемого тока будет меняться каждые пол цикла, когда плечо катушки последовательно проходит противоположные полюса.Если требуется однонаправленный ток, контактные кольца разделяются и соединяются таким образом, чтобы в каждом полупериоде ток брался с альтернативных плеч катушки. Этот простой механизм переключения называется коммутатором.

    Аналогичным образом, когда машина используется в качестве двигателя постоянного тока, коммутатор переключает напряжение питания постоянного тока на чередующиеся плечи катушки каждый полупериод для достижения однонаправленного вращения.

    Таким образом, во всех машинах постоянного тока с обмоткой ротора, как в двигателях, так и в генераторах, ток в обмотках ротора является переменным током, и именно коммутатор обеспечивает соответствующий вход или выход постоянного тока.Однако есть некоторые заметные исключения. Первыми в мире двигателями и генераторами, изобретенными Фарадеем, были однополярные или гомополярные машины, в которых в проводниках протекал однонаправленный ток. Двигатель Фарадея представлял собой лабораторное любопытство без каких-либо практических применений, но его так называемое динамо "Фарадея" могло генерировать полезный ток.

    На протяжении более 100 лет механическая коммутация была единственным практическим способом переключения направления потока тока, однако с 1970-х годов наличие мощных полупроводников позволило осуществлять электронную коммутацию.

    В машинах переменного тока можно избежать сложностей коммутации, поскольку ток может быть индуцирован в обмотках ротора путем воздействия трансформатора на обмотки статора, что устраняет необходимость в прямых соединениях между питающей линией и вращающимися обмотками. См. Индукционные двигатели.


    Поскольку коммутатор по сути является механическим переключателем, быстро создающим и размыкающим сильноточную цепь, переключатель подвержен искрению и генерации радиочастотных помех (RFI), которые могут нарушить работу других электронных схем поблизости.

    В очень больших двигателях склонность к искрообразованию может быть уменьшена путем добавления "промежуточных" или "коммутирующих полюсов", узких вспомогательных обмоток посередине между основными полюсами статора. Они соединены последовательно с обмотками ротора и создают MMF, равную и противоположную MMF ротора, так что эффективный поток между основными полюсами равен нулю. Коммутация предназначена для того, чтобы происходить в тот момент, когда ток проходит через ноль между отрицательным и положительным полупериодами, и это происходит, когда ротор находится посередине между основными полюсами.Благодаря нейтрализации потока в этой области вероятность искрения уменьшается.

  • Evolution
  • Самые ранние электрические машины зависели от постоянных магнитов для создания магнитного поля, однако лучшие магнитные материалы, доступные в то время, были способны создавать только очень слабые поля, ограничивающие возможности применения машины на лабораторных демонстрациях. В конечном итоге стало понятно, что гораздо более сильные магнитные поля могут генерироваться с помощью электромагнитов, питаемых от приложенного или генерируемого сетевого напряжения.Это позволило построить гораздо более мощные машины, позволяющие разрабатывать практические приложения. Достижения в области магнитных материалов в настоящее время создали гораздо более мощные постоянные магниты, позволяющие использовать их в практических машинах, упрощая конструкцию машины путем исключения одного набора обмоток. В то же время в машины встраивается множество функций, таких как энкодеры, тахогенераторы, термовыключатели, тормоза и вентиляторы. См. Также Контроллеры

  • Крутящий момент
  • Вообще говоря, крутящий момент, создаваемый двигателем, пропорционален току, который он потребляет, а также пропорционален потоку в воздушном зазоре.

    T = K 1 I B

  • Скорость
    • DC Motors
    • В двигателях постоянного тока частота вращения пропорциональна приложенному напряжению, а обычный метод управления скоростью - это изменение входного напряжения.

      N = K 2 V

      B

      Скорость, однако, также обратно пропорциональна потоку в воздушном зазоре.Это означает, что скорость увеличивается с уменьшением потока, создаваемого катушками возбуждения. Теоретически, скорость может стать бесконечной, если ток в катушке возбуждения будет удален, хотя двигатель, скорее всего, будет разрушен до того, как это произойдет. На практике ограниченное увеличение скорости может быть достигнуто путем уменьшения тока поля контролируемым образом. Но обратите внимание на приведенное выше уравнение крутящего момента, что уменьшение тока поля также снижает крутящий момент. Этот метод контроля скорости называется « Field Weakening »

    • AC Motors
    • В двигателях переменного тока скорость пропорциональна частоте приложенного напряжения и обратно пропорциональна количеству магнитных полюсов.

      N = K 3 f

      P

  • Крутящий момент - характеристика скорости
  • Двигатели постоянного тока

    выдают максимальный крутящий момент на нулевой скорости или когда они останавливаются (когда они потребляют максимальный ток), а крутящий момент падает линейно с увеличением скорости, достигая нуля, когда обратное напряжение, создаваемое вращающимися катушками в магнитном поле ( обратная ЭДС) равна приложенному напряжению.

    У двигателей переменного тока начальный крутящий момент при нулевой скорости может составлять примерно от 70% до 90% от его максимума, увеличиваясь до пика при увеличении скорости, а затем резко снижаясь до нуля, когда двигатель приближается к синхронной скорости. Смотрите примечание о синхронных двигателях.

    (Характеристики крутящего момента электродвигателей в отличие от двигателей внутреннего сгорания, чей крутящий момент очень низок на низких скоростях, обычно останавливается ниже 800 об / мин, но увеличивается со скоростью вплоть до пика примерно на 80% от падения его максимальной скорости только слегка, поскольку достигает максимальной скорости.)

  • Начиная с
  • Некоторые конструкции двигателей не запускаются самостоятельно в своей базовой конфигурации, но обычно включают конструктивные изменения, позволяющие самостоятельно запускаться, так что пользователь может не знать о проблеме.

  • Power Handling
  • Выходная мощность двигателя прямо пропорциональна его скорости.
    Выходная мощность P в Ваттах определяется как:

    P = ωT

    , где ω - скорость в радианах в секунду, а T - крутящий момент в ньютон-метрах

    ИЛИ

    P = 2π NT = NT

    60 9.55

    , где N - скорость в оборотах в минуту (об / мин)

    ПРИМЕЧАНИЕ : Это соотношение показывает, что для данной мощности скорость уменьшается при увеличении нагрузки или крутящего момента и наоборот. В некотором смысле это эквивалентно тому, что происходит в механической коробке передач, и соответствует приведенному выше рабочему равновесию.

  • Максимальная мощность
  • Максимальная мощность, которую может выдержать двигатель, определяется его максимально допустимой температурой.Мощность обработки мощности может быть увеличена путем использования материалов, способных выдерживать более высокие температуры, особенно для изоляции на обмотках, или путем принудительного охлаждения, которое понижает температуру двигателя для данного потребления тока.

  • Угловая мощность
  • Угловая мощность - это альтернативный способ определения производительности двигателя, который некоторые люди считают полезным для сравнения машин.

    Motor - Torques vs Speed Graph

    Это просто произведение максимального крутящего момента, который может развить двигатель, и максимальной скорости, которую он может развить.Поскольку максимальный крутящий момент редко, если вообще когда-либо, возникает в то же время, что и максимальная скорость, фактическая мощность машины всегда будет меньше мощности поворота.

    В двигателях постоянного тока предел коммутации задается способностью сегментов коммутатора и щеток выдерживать высокие напряжения (ограничение скорости) и высокие токи (ограничение крутящего момента).

    Обратите внимание, что при высоких напряжениях и токах может потребоваться принудительное охлаждение.

  • Охлаждение
  • Мощность обработки электрической машины ограничена максимально допустимой температурой ее обмоток.

    Для двигателей большей мощности требуются более высокие магнитные поля, а ток, необходимый для обеспечения более высокой плотности потока, линейно увеличивается с размером двигателя. Однако площадь поперечного сечения медного кабеля, необходимого для переноса тока, увеличивается по мере увеличения площади квадрата.

    Управление мощностью может быть увеличено путем использования изоляции, которая может выдерживать более высокие температуры, или путем принудительного охлаждения для отвода тепла от обмоток. Принудительное охлаждение обычно не требуется для машин с дробной мощностью, но более крупные встроенные двигатели обычно включают встроенный охлаждающий вентилятор для нагнетания воздуха через машину.Принудительное воздушное охлаждение может быть эффективным в машинах мощностью до 50 мегаватт, но более крупные машины с номинальной мощностью в несколько мегаватт, используемые в электроэнергетической промышленности, должны прибегать к жидкостному охлаждению, когда охлаждающая жидкость циркулирует через полые проводники. Рабочей жидкостью может быть вода, но для самых больших машин используется водород из-за его малого веса и высокой теплоемкости.

  • Gearing
  • Для данного крутящего момента мощность двигателя пропорциональна скорости.Низкоскоростные двигатели будут обеспечивать очень низкую мощность. В приложениях, требующих высокого крутящего момента на низких скоростях, потребуются очень большие токи и непрактично большие двигатели. Такие приложения лучше обслуживаются высокоскоростными двигателями с зубчатыми механизмами для снижения скорости и увеличения крутящего момента.

  • Размер
  • Размер двигателя определяется крутящим моментом, который он должен выдавать. Для аналогичных двигателей с аналогичными системами охлаждения крутящий момент двигателя пропорционален объему ротора и, следовательно, общему объему двигателя.

  • Эффективность
  • Как отмечено выше, для данного крутящего момента мощность двигателя пропорциональна скорости, в то время как электрические и ветровые потери имеют тенденцию быть примерно постоянными, увеличиваясь относительно медленно. Таким образом, КПД двигателя увеличивается со скоростью.

    КПД также зависит от размера двигателя, поскольку резистивные потери, как правило, пропорционально намного выше в более мелких устройствах, чем в более крупных машинах, которые могут быть разработаны с более эффективными магнитными цепями.

  • Зубчатая
  • Зубчатая передача - это неравномерная угловая скорость ротора машины, особенно заметная при низких скоростях в двигателях с небольшим числом полюсов. Это происходит потому, что ротор имеет тенденцию ускоряться при приближении к полюсам статора и замедляться при выходе из полюсов. Это также заметно, когда используется импульсный постоянный ток, если частота сигнала питания слишком низкая. Эту проблему можно решить, используя наклонные обмотки ротора, а также увеличив число полюсов в двигателе.

  • Потери
    Потери снижают эффективность машины и обычно приводят к нежелательному нагреву.
    • Потери меди
      Это потери тепла I 2 R в результате тока, протекающего в обмотках. Потери меди варьируются в зависимости от тока и, следовательно, нагрузки на машину. Железо и другие потери имеют тенденцию быть относительно постоянными.
      • Сопротивление обмотки статора
      • Сопротивление обмотки ротора
    • Потери железа
      Это потери, которые возникают в магнитной цепи.
      • Насыщенность
      • Это расточительное использование энергии, связанное с использованием материалов при плотностях потока выше точки насыщения.

      • Потеря гистерезиса
        Это энергия, необходимая для намагничивания и размагничивания железа в магнитной цепи в каждом машинном цикле. Поскольку потери за цикл фиксированы, они будут увеличиваться в соответствии с частотой. Смотрите больше информации о гистерезисе. Для снижения этих потерь были разработаны специальные стали с низким гистерезисом.
      • Вихретоковые потери
        Эти потери происходят из-за нежелательных циркулирующих токов, которые индуцируются в железе магнитопровода машины. на обмотках машины.Они сводятся к минимуму благодаря использованию многослойного железа в магнитных цепях вместо твердого железа. Изолирующий оксидный слой на слоях препятствует протеканию вихревых токов между слоями.
    • Утечка флюса
    • В практических магнитных цепях не всегда возможно сконцентрировать весь магнитный поток там, где это необходимо для оптимальной магнитной связи и максимального обмена энергией между ротором и статором.Следовательно, часть приложенной энергии теряется.

    • Windage / Friction
    • Это механические потери, вызванные торможением движения ротора.

    • Коэффициент мощности
    • Асинхронный двигатель выглядит в линии питания как большой индуктор, и, следовательно, ток в линии отстает от приложенного напряжения. Тогда эффективная мощность двигателя будет VAcosΦ , где V - приложенное напряжение, A - ток, который протекает, а Φ - фазовый угол, на который ток отстает от напряжения.

      CosΦ известен как коэффициент мощности. Когда Φ = 0, ток находится в фазе с напряжением, cosΦ = 1, и потери мощности отсутствуют. Когда Φ = 1, ток отстает от напряжения на 90 °, cosΦ = 0, и эффективная мощность не будет подана на нагрузку. Коэффициент (1 - cosΦ ) представляет дополнительную мощность, которую машина должна потреблять от источника, чтобы выдавать свою номинальную мощность.

    Как отмечалось выше, из-за реакции системы на приложенное усилие все вращающиеся машины одновременно действуют как двигатели и генераторы.В обоих случаях действуют одни и те же электромагнитные силы, и одни и те же уравнения представляют поведение машин в обоих случаях.

    Как и в случае двигателей, существует много различных применений вышеуказанных принципов. Смотрите некоторые практические примеры в разделе «Генераторы».

    См. Описания и приложения некоторых из наиболее распространенных из многих типов электрических машин и приводов, доступных сегодня

    .

    ABB Electrical Machines Ltd.

    • Home
    • О
    • Наш бизнес
    • Отдел робототехники и управления
    • ABB Electrical Machines Ltd.
    Глобальный сайт Выберите регион / язык Глобальный сайт - английский
    • Европа
    • Америка
    • Ближний Восток и Африка
    • Азия и Океания
    Австрия - Немецкий Беларусь - русский Бельгия - нидерландский язык французский язык Болгария - болгарский английский Хорватия - хорватский Республика Чехия - Чешский Дания - датский Эстония - эстонский Финляндия - финский Франция - французский язык Германия - Немецкий Греция - греческий Венгрия - венгерский язык Ирландия - английский Италия - итальянский Латвия - Латышский Литва - Литовский Люксембург - французский язык Нидерланды - нидерландский язык Норвегия - Норвежский Польша - полировать Португалия - португальский Румыния - румынский Россия - русский Сербия - сербский Словакия - словацкая Словения - словенский Испания - испанский Швеция - шведский Швейцария - французский язык Немецкий итальянский Турция - турецкий Украина - украинец Объединенное Королевство - английский Аргентина - испанский Аруба - испанский Боливия - испанский Бразилия - португальский Канада - английский французский язык Чили - испанский Колумбия - испанский Коста-Рика - испанский Доминиканская Респблика - испанский Эквадор - испанский Сальвадор - испанский Гватемала - испанский Гондурас - испанский Мексика - испанский Панама - испанский Перу - испанский Пуэрто-Рико - испанский Соединенные Штаты Америки - английский Уругвай - испанский Алжир - английский французский язык Ангола - английский французский язык Бахрейн - английский Ботсвана - английский французский язык Камерун - английский французский язык Кот-д'Ивуар - английский французский язык Египет - английский французский язык Гана - английский французский язык Израиль - иврит Джордан - английский Кения - английский французский язык Кувейт - английский Ливан - английский Мадагаскар - английский французский язык Мали - английский французский язык Маврикий - английский французский язык Марокко - английский французский язык Намибия - английский французский язык Нигерия - английский французский язык Оман - английский Пакистан - английский Палестина - английский Катар - английский Саудовская Аравия - английский Сенегал - английский французский язык Южная Африка - английский Танзания - английский французский язык Тунис - английский французский язык Уганда - английский французский язык Объединенные Арабские Эмираты - английский Замбия - английский французский язык Зимбабве - английский французский язык Австралия - английский Бангладеш - английский Китай - китайский язык английский Индия - английский Индонезия - английский Япония - японский язык Казахстан - русский Малайзия - английский Монголия - монгольский английский Мьянма - английский Новая Зеландия - английский Филиппины - английский Сингапур - английский Южная Корея - корейский язык ,
    Курс по электрическим машинам и системам (принципы, характеристики и управление)

    Машины переменного и постоянного тока

    Целью данного курса является более глубокое изучение машин переменного и постоянного тока . Подход заключается в том, что разработчик прикладных программ, а не разработчик машины, концентрируется на основных принципах, характеристиках и управлении.

    Course in electrical machines and systems (principles, characteristics and control) Курс по электрическим машинам и системам (принципы, характеристики и контроль)

    Поскольку на асинхронные двигатели приходится более 90 процентов двигателей, используемых в промышленности, в курсе особое внимание уделяется этим машинам.

    Этот вводный курс по электрическим машинам следует из курса 1-го курса по электромеханике с аналогичной философией. Он избегает традиционного математического вывода теории машин переменного и постоянного тока и широко использует полевые графики, созданные с помощью MagNet, для объяснения принципов.

    На этом физическом фоне теория разработана с точки зрения схемотехнических моделей и векторных диаграмм .

    Полевые графики

    особенно полезны для объяснения реакции якоря и компенсационных обмоток в машинах постоянного тока, а также для демонстрации действия с переменным реактивным и гибридным шаговыми двигателями .

    Они также показывают существенное единство обычных вращающихся машин; есть аналогичные графики для компонентов поля статора и ротора и результирующего поля в машинах постоянного тока, синхронных и индукционных машинах.


    Обзор 3-фазных систем

    Промышленные двигатели переменного тока

    используют трехфазный переменный ток для создания вращающегося магнитного поля от стационарных обмоток. Трехфазное питание может быть взято из сети переменного тока или может быть сгенерировано электронным способом с помощью инвертора.В любом случае требование представляет собой симметричный набор синусоидальных токов с относительными фазовыми смещениями 120 °.

    Формально, трехфазные наборы токов и напряжений могут быть определены следующим образом во временной области:

    3-phase sets of currents and voltages

    Величины в приведенных выше уравнениях соответствуют положительной фазовой последовательности , в которой величины достигают своих максимальных значений в последовательности a ⇒ b ⇒ c . Если соединения с любыми двумя фазами взаимозаменяемы, эффект заключается в изменении последовательности фаз.

    Course in electrical machines and systems (principles, characteristics and control) Курс по электрическим машинам и системам (принципы, характеристики и контроль) ,

    Отправить ответ

    avatar
      Подписаться  
    Уведомление о