Электрические автоматы виды и назначение: Виды автоматов электрических — советы электрика

Содержание

Выключатель автоматический: как выбрать - 9 схем

Со времен далекой молодости после окончания института в памяти запечатлелась картинка: я у друга в однокомнатной квартире. Мы сидим за шахматами. Его молодая жена шьет рядом.

По комнате бодро ходит малыш. Ему еще нет годика: познает мир. В левой руке какая-то погремушка, в правой — женская шпилька от волос.

И вдруг — ужас! На наших глазах он вставляет эту проволоку в розетку, получает удар током. Мышцы ног мгновенно реагируют: прыжок от стенки метра на полтора. Мальчик падает.

Из розетки вырывается пламя и дым. Знаете, чем все закончилось? Пацан отделался легким испугом, а алюминиевая проводка от розетки до распределительной коробки выгорела полностью. Свет не отключился.

Защиты от короткого замыкания не сработали: автомат заклинило, но пожара не было. Огонь просто погас внутри бетонной стены после того, как отгорел провод. Шпилька успела привариться к контакту розетки.

Вот я и решил написать подробную инструкцию, что такое выключатель автоматический: как выбрать его модуль за 9 шагов поэтапно. Будете выполнять — избавитесь от многих неприятностей.

Содержание статьи

Автоматический выключатель: принцип работы и устройство в картинках

Основное назначение автомата — ликвидировать аварийные ситуации в подключенных токовых цепях. Они бывают двух видов:

  1. Короткие замыкания (КЗ) или “коротец”, как их называют на жаргоне электриков.
  2. Перегрузки.

КЗ возникают за счет подключения к цепям действующего напряжения электрических цепочек с минимальным сопротивлением, которые создают громадные токи, зависящие от мощности питающих источников.

Токи коротких замыканий могут прожигать не только изоляцию воздушной среды во время ее ионизации, но и плавить металл проводки, вызывать
пожар, причинять другие беды.

На принципе управления токов коротких замыканий работают многочисленные сварочные аппараты, люди успешно пользуются ими. Но, внезапно появляющиеся КЗ наносят огромный вред.

Перегрузки опасны тем, что незаметно создают перегрев изоляции, повреждают ее. За счет возникших в ней дефектов появляются опасные токи утечек, которые способны выявить и ликвидировать только УЗО.

Перегрузки тоже являются частой причиной пожаров оборудования.

Конструкция автоматического выключателя состоит из двух раздельных модулей, каждый из которых работает, реагируя преимущественно на КЗ или перегрузку. Это:

  1. Электромагнитная отсечка.
  2. Тепловой расцепитель.

Простая кинематическая схема показывает устройство автоматического выключателя и принцип его работы.

Электрический ток протекает от сети к нагрузке сквозь замкнутые главные контакты и катушку соленоида отключения. Тепловое воздействие воспринимается биметаллической пластиной, а силовое — сердечником электромагнита.

Биметалл или сердечник в критической ситуации бьют по поворотному рычагу, выколачивая его из зацепления с защелкой, удерживающей главный контакт во включенном состоянии. Под действием сильной отключающей пружины он быстро размыкает электрическую цепь.

Конструктивно все производители реализуют этот принцип по своим разработкам. Поэтому они немного отличаются на всех моделях. Но, общее представление внутреннего устройства дает следующая картинка.

Принцип работы электромагнита расцепителя отсечки двумя словами

Когда по обмотке протекает ток, то в ее сердечнике, служащей магнитопроводом, создается магнитное поле.

Если сила тока достигает критической величины, то магнитная энергия выстреливает сердечник, преодолевая натяжение удерживающей пружины. Тогда боек выбивает защелку.

Современный электромагнитный расцепитель имеет небольшие габариты, подключается гибкими проводниками к контактам.

Тепловой расцепитель автоматического выключателя: насколько просто работает

Конструкция состоит из двух соединенных пластин: сталь и латунь. У них разное линейное расширение: зависимость от температуры. При нагреве биметалл изгибается в одну сторону, а охлаждении — противоположно.

Ток проходит по закрепленной на биметаллической пластине обмотке. Во время перегрузки или КЗ биметалл воздействует на поворотный механизм, а тот — отключает автомат, обесточивая подключенные потребители.

Выключатель автоматический: как выбрать по науке и жить в безопасности

Огромное количество производителей и обширный ассортимент их автоматов, предназначенных для разных условий эксплуатации, усложняют выбор их приобретения.

При покупке следует использовать только научный подход, не полагаясь на мнение даже знакомых электриков. С этой целью все ведущие заводы наносят маркировку прямо на корпусе модуля автомата. Привожу пример для Legrand.

Выбирать модуль выключателя автоматического нужно минимум по 9 характеристикам:

  1. значению действующего напряжения и форме тока;
  2. числу полюсов;
  3. величине номинального тока защищаемой цепи;
  4. времятоковой характеристике;
  5. мощности нагрузки;
  6. предельной коммутационной способности;
  7. классу токоограничения;
  8. селективности действия;
  9. степени защита корпуса IP.

Вам придется учесть их действие комплексно.

Смотрим напряжение автоматического выключателя: начальный
шаг

Сразу надо обращать внимание на условия надежной работы модуля. Дело в том, что подобные защиты могут создаваться для универсальной работы в цепях постоянного или/и переменного тока.

Примером может служить известная серия советских и российских защит, выпускаемая как автоматический выключатель АП-50.

У них бывает разный уровень напряжения. Он не всегда может подойти для надежной работы в конкретной проводке. Надо проверять внимательно.

Отдельные модули могут быть созданы только для эксплуатации в цепях переменного тока.

Число полюсов автоматического выключателя: шаг №2

Бытовые автоматы изготавливают для работы в однофазной или трехфазной цепи. На защите ввода при аварии они снимают потенциалы фаз и нуля, полностью обесточивая питающую схему.

У отходящих же линий отключается только потенциал фазы, а ноль остается в работе. Этого вполне достаточно для ликвидации аварии и создания более простой схемы подключения.

Шаг 3: выбор автоматического выключателя по току — скрытые секреты

Важно: температура окружающей среды сильно влияет на время срабатывания защиты. Все проверки и расчет проводят при +30 градусах. Реальные условия требуют учета температурных коэффициентов.

Нормальная работа автомата требует учитывать 4 значения тока:

  1. Номинальной величины.
  2. Условного нерасцепления.
  3. Условного расцепления.
  4. Длительно допустимого.

Величина номинального тока пишется Iн (In). Она указывается на корпусе, используется как базовое значение для выбора, работы и проверок защиты. Такая нагрузка должна длительно проходить через замкнутые контакты без их отключения.

Током условного нерасцепления называют величину I=1,13×Iн. При такой нагрузке защита не должна отключаться за время меньшее, чем 1 час с номиналом до 63 А и 2 часа — более мощным.

Характеристика условного тока расцепления определяет величину, которая надежно разрывает превышенную нагрузку.

Длительно допустимая величина тока введена для учета температурного состояния проводки без ее чрезмерного нагрева с учетом характеристик токопроводящей способности: вида металла и поперечного сечения.

Все эти величины я привел наглядным графиком для меди.
Можете им воспользоваться при расчете проекта новой проводки. Данные брал из
справочников, а электрическими проверками не занимался.

Если кто-то возьмется за эту работу, то результаты
обязательно опубликую. А проверять надо, ибо с длительно допустимыми токами в
медном проводе 4 и 6 квадрата просматривается интересная закономерность.

С алюминием не стал возиться: в быту он опасен. Тем пользователям, кому интересен этот вопрос, предлагаю сравнить его характеристики с медью по следующей таблице.

Выбор автоматического выключателя при проектировании проводки необходимо проводить по характеристике его номинального тока. Этот анализ осуществляют последовательно за 3 приема:

  1. Расчет тока линии по нагрузке подключенных потребителей.
  2. Выбор номинала модульной защиты по ближайшему значению стандартного ряда величин токов.
  3. Подбор сечений проводников под действующие токовые нагрузки.

Каждая из трех составляющих важна. Допущенные ошибки исправлять сложно. Поэтому каждый этап следует повторно проверять.

Одиночные или групповые потребители, как и однофазная или трехфазная схема питания накладывают свои особенности на расчет тока подключенной линии по собственным формулам. Это наиболее сложная часть анализа.

Шаг 4: времятоковая характеристика выключателя — основа правильного выбора типа конструкции

Нагрузки электрической сети носят случайный либо закономерный
характер. Они всегда меняются при подключении потребителей.

Лампы накаливания и ТЭНы с резистивными сопротивлениями не дают такие эффекты, как включение индуктивных устройств: электродвигателей, дросселей, трансформаторов. Кабельные линии обладают емкостным сопротивлением.

Любое включение прибора связано с созданием апериодических
составляющих, формирующих переходные процессы. Они характеризуются различными бросками токов.

Конструкция автоматического выключателя должна учитывать эти
явления и обеспечивать нормальное электроснабжение потребителей в любой
сложной, изменчивой ситуации.

Под эти требования технически сложно создать простой и надежный автоматический выключатель с универсальным набором возможностей.

Электротехническая наука пошла по другому пути: разделение нагрузок по типам реактивных составляющих и создание модулей защит под каждую.

С этой целью используется времятоковая характеристика выключателя, имеющая 3 типа: B, C и D. Они имеют разные параметры отстроек защиты от токов переходных процессов.

На графике по оси абсцисс приведено отношение тока действующей нагрузки к номинальной величине, а ординат — время отключения в
секундах и их долях.

Тип B применяется для потребителей с характерной резистивной нагрузкой: обогреватели, цепи освещения, протяженные линии электропитания.

Тип C используется для смешанных схем с розеточными группами и потребителями, создающими умеренные нагрузки при включении электродвигателей.

Тип D выбирают для потребителей не бытового назначения: силовые трансформаторы и нагрузки с повышенными токами при пусках оборудования.

Если использовать тип B автоматического выключателя для

дома, то он может ложно срабатывать при включениях стиральной или посудомоечной машины, электрических насосов, мощных пылесосов.

Автомат типа D просто не среагирует на опасность, когда она не достигнет величины его уставки, но потребует защиты оборудования от броска тока.

Автоматические выключатели типа С по своим характеристикам лучше всего приспособлены для работы в домашней проводке. Но их настройку все равно необходимо проверять качественно.

Выбор автоматического выключателя по мощности — шаг №5: нужно ли его делать?

Именно вопросу выбора автоматов по мощности нагрузки уделяют много внимания авторы статей для интернет. Поэтому я решил тоже высказать свое
мнение. А ваша задача: учесть или высказаться против.

Вся хитрость в том, что электрические характеристики любых бытовых приборов указываются в ваттах, а защиты маркируются амперами. Никаких
других секретов здесь больше нет.

Блогеры просто переводят нагрузку, выраженную мощностью, через напряжение бытовой сети в ток. Делают это посредством новых таблиц, схем, калькуляторов.

Я предлагаю отказаться от этой идеи, а модуль защиты рассчитывать по току номинальной величины с учетом вольтамперной характеристики. Будет меньше ошибок, да и искать их станет проще. Понимаю, что выбор остается за вами.

Шаг 6: предельная коммутационная способность — критическая характеристика модуля защиты

Исходим из того, что в природе нет контактов, способных выдерживать любые нагрузки. У них всегда есть предел, выше которого они просто сгорают.

Эту величину производитель определяет экспериментально и показывает цифрой внутри прямоугольника.

Обычно модули создаются под токи КЗ до 4,5 либо 6 или 10 килоампер. Когда автомат имеет отличия предельной коммутационной способности (ПКС) для цепей переменного и постоянного тока, то они указываются отдельно. Причем каждой величине приписывается свой символ: « ~ », « — », « ~/- ».

Это значение в принципе зависит от технического состояния электропроводки — ее сопротивления. Оно закладывается в проект, зависит от многих факторов:

  • протяженности магистралей;
  • сечения и качества токопроводящих жил;
  • количества и состояния соединительных контактов;
  • удаленности от питающей трансформаторной подстанции;
  • условий технического обслуживания.

Из практики:

  • У старых зданий с ветхой алюминиевой проводкой ПКС составляет 4500 ампер.
  • Медная электропроводка обеспечивает токи КЗ 6 килоампер.
  • Когда потребитель находится близко от трансформаторной подстанции, то автоматы надо ставить на 10кА.

Если не выполнить выбор автомата по предельной коммутационной способности, то его контакты от аварийного тока могут привариться. Тогда отключения не произойдет, а вся подключенная нагрузка выгорит.

Шаг 7: классы токоограничения автоматического выключателя — в чем суть характеристики

Скорость отключения короткого замыкания напрямую влияет на
безопасность оборудования, а модули защит работают не одинаково. Показатели быстродействия позволяют подбирать автоматы, работающие в щадящем или экстремальном режиме оборудования.

Для наглядности действия рассмотрим их срабатывание на примере длительности одного периода напряжения синусоиды тока или напряжения (обозначается Т).

В него входят две полуволны гармоники. Для стандартной частоты 50 герц время прохождения периода составляет 20 миллисекунд (мс).

Максимальное значение тока или его амплитуда достигается при четверти периода или половине полупериода. На графике я показал усредненные временные показатели трех классов токоограничения: 1, 2 и 3.

Класс №1 самый продолжительный, а значит экстремальный. Его время чуть превышает 10 мс. Для наглядности показано как Т/2. На корпусе автомата его просто не обозначают.

Класс №2 занимает промежуточное время по скорости. Такая защита должна отработать за время 6÷10 мс. На графике усреднено как 1/2(Т/2).

Класс №3 самый быстрый и экономный со временем срабатывания 2,5÷6 мс, что я обозначил как 1/3(Т/2).

Классы токоограничения 2 и 3 маркируются на корпусе под прямоугольником ПКС квадратиком с соответствующей цифрой.

Шаг 8: селективность автомата — залог качественного отключения аварии

Смысл выбора этого параметра заключается в избирательной способности защиты правильно локализовать короткое замыкание или перегруз и оставить в работе исправное оборудование.

Поясняю на простом примере квартирной проводки.

Любая розетка по разным причинам может стать источником короткого замыкания. Аварию может отключить автомат №3 квартирного щитка, №2 —
подъездный или №3 — домовой.

Однако обесточивать этаж либо подъезд /дом имеет смысл только при отказе выключателя №3, используя эту функцию как резервную. В первую
очередь надежно должны срабатывать квартирные защиты.

Поэтому они настраиваются на более быстрое срабатывание или меньшие уставки тока при наладке. Предусмотреть эту возможность следует во
время выбора конструкции.

Иногда возникают затруднения с настройкой избирательности на вводном автомате. Для таких случаев можно приобрести специальный селективный
автоматический выключатель.

Его конструкция имеет механизм, обеспечивающий два пути протекания тока: основной и дополнительный для теплового расцепителя со своими
связанными силовыми контактами.

Резистор селективности внутри дополнительного канала задерживает срабатывание своего контакта на уставку избирательности. А основной канал работает как обычный.

Общее отключение защиты происходит после разрыва контактов обоих каналов, что также способен выполнить электромагнит отсечки.

Подобный механизм может быть полезен владельцам частных домов или коттеджей, хотя в большинстве случаев селективность можно обеспечить выбором характеристик быстродействия и настройкой токовых уставок обычных модулей.

Проверка селективности срабатывания защит должна обязательно проводиться до ввода их в эксплуатацию и периодически при эксплуатации.

Заключительный шаг №9: степени защиты корпуса для помещений повышенной влажности

Обычно автоматы устанавливают в квартирном или ином щитке, защищенном от проникновения воды и посторонних предметов. Но иногда их приходится включать на мобильное оборудование или удлинители.

Когда такими приборами пользуются во влажных помещениях, то следует обращать внимание на техническую способность корпуса работать в опасной
среде.

Она маркируется индексом IP с цифрами, обозначающими степень защиты. На обычных автоматах достаточно обозначения IP20. Ее показывают в сопроводительной документации.

Во всем предшествующем материале я намеренно не рекламирую ни одного производителя автоматов. Советую выбирать модуль защиты по техническим характеристикам, реально проверяя их на стендах. Бренд — хорошая вещь, но испытания важнее.

Программа Электрик 7.8 или способ компьютерного расчета автомата

На сайте электротехнических программ можно бесплатно скачать и установить на свой компьютер доступный калькулятор расчета. Адрес я показал картинкой.

Загрузка, инсталляция и работа описаны отдельной статьей. Я проверил несколько функций этой программы. Работает нормально. Результат вычислений усредненный.
Можете использовать.

Вам придется учесть 2 фактора:

  1. Сайт работает на бесплатном конструкторе и забит навязчивой рекламой.
  2. Автор не берет на себя ответственность за конечный результат вычислений. Его вам придется проверять вручную.

В целом программа подойдет начинающим электрикам для создания первоначальной схемы своего проекта.

Ошибки электриков не только начинающих в работе защит

Выбрать выключатель автоматический правильно по техническим характеристикам — еще не значит, что он будет надежно отключать случайно возникшую неисправность.

К такому выводу я пришел на работе, занимаясь многочисленной проверкой этих защит на специализированных стендах. Поэтому еще раз рекомендую приобретенный автомат до ввода в эксплуатацию подвергать жестким испытаниям от реальной нагрузки и замерять временные характеристики.

Ошибка электрика №1: проверка петля фаза-ноль не выполнена

Суть этого теста состоит в том, что ток короткого замыкания, который должен почувствовать и отключить автомат, банально по закону Ома зависит от сопротивления подключенной в него цепи.

Другими словами, длина проводов от автомата до розетки и дальше к включенному в нее потребителю может снизить ток короткого замыкания до
такого предела, когда уставка для срабатывания защиты окажется выше: выключатель не сработает.

Эта возможность проверяется специальными приборами.

Ее следует обязательно выполнять.

Ошибка электрика №2: плохой монтаж проводки обученной бригадой

Когда писал эту статью у меня в квартире пропал свет и надолго. Старенький макбук работает девятый год, аккумулятор уже изъят…

Под окном увидел аварийную машину электриков ЖКХ. Спустился вниз по лестнице спросить, что случилось. Подъездный щит вскрыт. Бригада 3
человека: пожилой монтер, производитель среднего возраста и молодой
руководитель работ после института с бумагами.

Один работает, два стоят и наблюдают. Присоединился, стал третьим. Мне сказали, что перемычка на нулевой провод греется и ее будут менять. Я это и так понял. Там алюминиевая жила где-то примерно на 6 квадрат (оценил взглядом).

Монтер ее заменил и подключил на скрутку. Да, на скрутку, причем длиной не более 4 см. Я говорю: халява, сэр! На меня устремилось 3 пары
глаз и последовал вопрос: ты кто такой? Отвечаю: релейщик с 330.

Двое ничего не поняли, а парень с института посмотрел с уважением. Попытка объяснить ошибку встретила психологический отпор со стороны
самоуверенного монтера.

Мне, увидев такую работу, пришлось сразу идти в магазин и покупать реле контроля напряжения, хотя планировал его установку позже. Здание то старое.

Обрыв нуля трехфазной сети за счет отгорания скрутки гарантирован, а ловить 380 вольт вместо 220 в своей квартире нет желания.

Тем людям, кто любит смотреть видео, рекомендую к просмотру ролик владельца elektrik-sam.info. Он тоже доступно объясняет все про выключатель автоматический: как выбрать его правильно.

Тема немного сложная и у вас могут остаться вопросы. Задавайте их в разделе комментариев. Я обязательно отвечу.

зачем нужны, типы автоматов, как выбрать

Вступление

Как таковые, автоматические выключатели не защищают человека, от токов утечки. Для этой цели служат УЗО или дифференциальные автоматы защиты. Правильно рассчитанный автомат защиты защищают электрический кабель, а следовательно саму групповую цепь от перегрева и короткого замыкания.

Автоматы защиты — устройство

Основойустройства автоматы защиты являются два расцепителя. Именно они реагируют на перегрузку и короткое замыкание в цепи. Согласно СП31-110–2003 во внутрених сетях квартиры применяются автоматы защиты с двумя типами расцепителя, тепловым и электромагнитным. Такие автоматы носят название автоматы с комбинированным расцепителем.

Тепловые расцепители служат для размыкания цепи при перегрузке.

Работают они следующим образом. Основа теплового расцепителя биметаллическая пластина. В нормальном режиме работы, то есть когда ток с цепи соответствует норме, биметаллическая пластина не работает. При увеличении тока в цепи, а возникает это при перегрузке или коротком замыкании, биметаллическая пластина деформируется и «щелкает» по механизму расцепления. Все цепь разомкнута, автомат выполнил свою задачу. После остывания и взведении рычага управления автомат опять готов к работе.

Так как процесс нагрева процесс не моментальный, то автоматы защиты срабатывают на перегрузку с временной задержкой, порой очень длительной.

Если для защиты групповой цепи ставить автомат защиты, только с тепловым расцепителем, то для защиты от короткого замыкания цепи требуется дополнительно установить плавкий предохранитель.

Вторым расцепителем в автомате защиты, является индукционный или электромагнитный расцепитель. Этот тип расцепителя срабатывают моментально. Предназначен индукционный для защиты электрической цепи от короткого замыкания.

Принцип работы индукционного расцепителя в следующем. Механизм расцепления это сердечник двигающийся внутри катушки. При нормальном режиме он замкнут. При аварийном режиме увеличение тока в катушке, приводит к втягиванию сердечника и цепь расцепляется.

Относительный недостаток индукционного расцепителя, это  срабатывание при токах (токи отключения) значительно превышающих номинальные токи цепи. Такие токи могут возникать только при коротком замыкании (КЗ).

Значение тока отключения индукционного автомата зависит от типа покупаемого автомата защиты. О типах автоматов защиты чуть ниже по тексту.

Автоматы защиты по время-токовой характеристике

Не буду занимать ваше внимание теорией, просто скажу, что время-токовая характеристика «придумана» за тем, чтобы разделить автоматы защиты по месту их применения. А за основу взяты следующие вычисления тока защиты от короткого замыкания (КЗ):

  • Тип B: Ток защиты (отключения) при КЗ от 3 до 5 значений номинального тока в цепи.
  • Тип C:  Ток защиты (отключения) при КЗ от 5 до 10 значений номинального тока в цепи.
  • Тип D: Ток защиты (отключения) при КЗ от 10 до 20 значений номинального тока в цепи.

На самом деле для практики, приведенные выше значения токов отключения, не имеют особого значения. Для практики, большее значение имеет места применения автоматов защиты в зависимости от типа: B; C; D; K; Z. Смотрим таблицу.

Разделение автоматов на типы, происходит по их характеристикам зависимости токов отсечки и времени отсечки, называемых время-токовые характеристики. Для электросети квартиры актуальны автоматы типа B и C.

Тип автомата вы можете увидеть, при покупке автомата, на его корпусе в связке с номинальным током. Например: C16A. Это значит автомат защиты типа C на номинальный ток 16 Ампер. Или B32A  — это автомат типа B на 32 Ампера.

 

Практика применения знаний про автоматы защиты

Например. У вас в квартире групповая цепь из 8 розеток для устройств со средней мощностью 300 Вт. Рассчитаем минимально допустимый ток срабатывания автомата защиты и выберем его тип.

  • I номин.= 300×8⁄220=10,9 А;
  • I расчетная автомата защиты= 10,9×1,45=15,8 А.
  • Розеточная группа, значит тип автомата C.

Рассчитанный таким образом расчетный ток автомата защиты, не может служить основанием для установки автомата защиты, C16A. В окончательном расчете автомата защиты нужно учесть сечение токопроводящих жил кабеля и способ их прокладки. Сечение жил связать с допустимым током нагрузки на кабель, по нему рассчитать ток автомата защиты, сравнить его с расчетным током автомата защиты, как в этом примере, и только потом определить номинал автомата защиты.

©Ehto.ru

Еще статьи

Похожие посты:

виды, характеристика боксов + советы по выбору и монтажу

Нюансы выбора

В торговых точках электрические щитки представлены в большом ассортименте. Их выпускают почти все ведущие производители электрофурнитуры. Наиболее часто электрики выбирают щиты таких торговых марок, как Schneider Electric, Hager, ABB, Legrand, Viko, IEK, Makel (последние 3 являются наиболее бюджетными вариантами).

Перед тем как приобрести приспособление, понадобится решить, где будет располагаться бокс и какую электрофурнитуру планируется в него установить.

Настенные шкафы позволяют проводить безопасный электромонтаж, они предназначены в основном для установки в деревянных домах или на стенах, где проблематично выполнить нишу. Встраиваемые боксы прекрасно вписываются в интерьер и используются в коридорах, предназначенных для аварийного выхода.

Если планируется покупка квартирного встраиваемого электрического щитка, тогда следует выяснить вопрос с установкой счётчика электроэнергии. Поскольку отключать и коммутировать счётчик потребитель не имеет права, то перед его переносом в коробку понадобится вызвать электрика. Чтобы этого избежать, можно приобрести для дома небольшой бокс. В среднем для трёхкомнатной квартиры хватает ящика, рассчитанного на 12 модулей с учётом того, что вводный автомат занимает два посадочных места.

В случае запланированной замены или переноса счётчика можно купить комбинированный шкаф. Расположение всех распределительных элементов в одном месте будет выглядеть гармоничнее. При этом и коммутировать их между собой будет удобнее. Желательно, чтобы в закрывающей дверце была прорезь, через которую удобно снимать показания устройства учёта. Ещё лучше, если электрощиток будет оборудован прозрачной дверцей. Она позволит не открывать каждый раз коробку, чтобы оценить положение автоматических выключателей.

Для бытовых и административных зданий класс защиты щитка должен быть не ниже IP31, для производственных — IP54. Уличный щиток, располагающийся на открытой местности, должен иметь класс защиты IP55 и выше. Габариты электрощита зависят от устанавливаемых в него типов модулей и их количества. Чаще всего для до

Что такое электрическое заземление? - Определение, типы заземления и его значение в электрической системе

Определение: Процесс передачи немедленного разряда электрической энергии непосредственно на землю с помощью провода с низким сопротивлением известен как электрическое заземление. Электрическое заземление выполняется путем подключения нетоковедущей части оборудования или нейтрали системы питания к земле.

В основном для заземления используется оцинкованное железо.Заземление обеспечивает простой путь к току утечки . Ток короткого замыкания оборудования проходит на землю с нулевым потенциалом. Таким образом защищает систему и оборудование от повреждений.

Типы электрического заземления

Электрооборудование в основном состоит из двух нетоковедущих частей. Эти части нейтральны по отношению к системе или корпусу электрического оборудования. Заземление этих двух нетоковедущих частей электрической системы можно разделить на два типа.

  • Заземление нейтрали
  • Заземление оборудования.

Заземление нейтрали

При заземлении нейтрали нейтраль системы напрямую соединяется с землей с помощью провода GI. Заземление нейтрали также называется заземлением системы. Такой тип заземления чаще всего применяется в системах со звездообразной обмоткой. Например, заземление нейтрали предусмотрено в генераторе, трансформаторе, двигателе и т. Д.

Заземление оборудования

Такой тип заземления предусмотрен для электрооборудования.Нетоковедущая часть оборудования, такая как их металлический каркас, соединяется с землей с помощью проводящего провода. Если в аппарате возникает какая-либо неисправность, ток короткого замыкания проходит через землю с помощью провода. Таким образом уберечь систему от повреждений.

Важность заземления

Заземление необходимо по следующим причинам

  • Заземление защищает персонал от тока короткого замыкания.
  • Заземление обеспечивает самый легкий путь прохождения тока короткого замыкания даже после выхода из строя изоляции.
  • Заземление защищает оборудование и персонал от скачков высокого напряжения и грозовых разрядов.

Заземление может быть выполнено путем электрического соединения соответствующих частей установки с некоторой системой электрических проводов или электродов, размещенных рядом с почвой или ниже уровня земли. Заземляющий мат или электрод под уровнем земли имеют плоский железный стояк, через который подключаются все нетоковедущие металлические части оборудования.

При возникновении короткого замыкания ток замыкания от оборудования протекает через систему заземления на землю и тем самым защищает оборудование от тока замыкания.Во время короткого замыкания в проводниках заземляющего мата повышается напряжение, равное сопротивлению заземляющего мата, умноженному на замыкание на землю.

Контактный узел называется заземляющим. Металлические проводники, соединяющие части установки с заземлением, называются электрическими соединениями. Заземление и заземляющее соединение вместе называют системой заземления.

Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Электричество - это наличие и поток электрического заряда.Используя электричество, мы можем передавать энергию способами, которые позволяют нам выполнять простые домашние дела. [1] Его самая известная форма - поток электронов через проводники, такие как медные провода.

Слово «электричество» иногда используется для обозначения «электрической энергии». Это не одно и то же: электричество - это среда передачи электроэнергии, как морская вода - среда передачи энергии волн. Предмет, через который проходит электричество, называется проводником. Медные провода и другие металлические предметы являются хорошими проводниками, позволяя электричеству проходить через них и передавать электрическую энергию.Пластик - плохой проводник (также называемый изолятором) и не пропускает много электричества через него, поэтому он остановит передачу электрической энергии.

Передача электроэнергии может происходить естественным путем (например, молния) или производиться людьми (например, в генераторе). Его можно использовать для питания машин и электрических устройств. Когда электрические заряды неподвижны, электричество называется статическим электричеством. Когда заряды движутся, они представляют собой электрический ток, иногда называемый «динамическим электричеством».Молния - самый известный и опасный вид электрического тока в природе, но иногда статическое электричество заставляет вещи слипаться и в природе.

Электричество может быть опасным, особенно рядом с водой, потому что вода является хорошим проводником, поскольку в ней есть примеси, такие как соль. Соль может способствовать протеканию электричества. С девятнадцатого века электричество использовалось во всех сферах нашей жизни. До этого это было просто любопытство, увиденное в молнии грозы.

Электрическая энергия может быть создана, если магнит проходит близко к металлической проволоке. Это метод, используемый генератором. Самые большие генераторы находятся на электростанциях. Электроэнергия также может быть высвобождена путем объединения химикатов в банке с двумя разными видами металлических стержней. Это метод, используемый в батарее. Статическое электричество может быть создано за счет трения между двумя материалами - например, шерстяной шапочкой и пластиковой линейкой. Это может вызвать искру. Электрическая энергия также может быть создана с использованием энергии солнца, как в фотоэлектрических элементах.

Электроэнергия поступает в дома по проводам от мест, где она производится. Он используется в электрических лампах, электрических обогревателях и т. Д. Многие приборы, такие как стиральные машины и электрические плиты, используют электричество. На фабриках машины работают от электроэнергии. Людей, которые имеют дело с электричеством и электрическими устройствами в наших домах и на фабриках, называют «электриками».

Есть два типа электрических зарядов, которые толкают и притягивают друг друга: положительные заряды и отрицательные заряды.Электрические заряды толкают или тянут друг друга, если они не соприкасаются. Это возможно, потому что каждый заряд создает вокруг себя электрическое поле . Электрическое поле - это область, окружающая заряд. В каждой точке около заряда электрическое поле указывает в определенном направлении. Если в эту точку поместить положительный заряд, он будет толкаться в этом направлении. Если в эту точку поместить отрицательный заряд, он будет выталкиваться в противоположном направлении.

Он работает как магнит, и на самом деле электричество создает магнитное поле, в котором одинаковые заряды отталкиваются друг от друга, а противоположные - притягиваются.Это означает, что если вы поместите два негатива близко друг к другу и отпустите их, они разойдутся. То же верно и для двух положительных зарядов. Но если вы поместите положительный заряд и отрицательный заряд близко друг к другу, они потянутся друг к другу. Краткий способ запомнить эту фразу: противоположностей привлекают, отталкивают.

Вся материя во Вселенной состоит из крошечных частиц с положительным, отрицательным или нейтральным зарядом. Положительные заряды называются протонами, а отрицательные - электронами.Протоны намного тяжелее электронов, но оба они имеют одинаковое количество электрического заряда, за исключением того, что протоны положительны, а электроны отрицательны. Поскольку «противоположности притягиваются», протоны и электроны слипаются. Несколько протонов и электронов могут образовывать более крупные частицы, называемые атомами и молекулами. Атомы и молекулы все еще очень крошечные. Они слишком малы, чтобы их можно было увидеть. Любой большой объект, такой как ваш палец, содержит больше атомов и молекул, чем кто-либо может сосчитать. Мы можем только оценить, сколько их.

Поскольку отрицательные электроны и положительные протоны слипаются, образуя большие объекты, все большие объекты, которые мы можем видеть и чувствовать, электрически нейтральны. Электрически - это слово, означающее «описывающее электричество», а нейтральный - слово, означающее «сбалансированный». Вот почему мы не чувствуем, как объекты толкают и тянут нас на расстоянии, как если бы все было электрически заряжено. Все большие объекты электрически нейтральны, потому что в мире одинаковое количество положительного и отрицательного заряда.Можно сказать, что мир точно сбалансирован или нейтрален. Ученые до сих пор не знают, почему это так.

Чертеж электрической цепи: ток (I) течет от + вокруг цепи обратно к - Электричество передается по проводам.

Электроны могут перемещаться по всему материалу. Протоны никогда не движутся вокруг твердого объекта, потому что они такие тяжелые, по крайней мере, по сравнению с электронами. Материал, который позволяет электронам перемещаться, называется проводником . Материал, который плотно удерживает каждый электрон на месте, называется изолятором . Примеры проводников: медь, алюминий, серебро и золото. Примеры изоляторов: резина, пластик и дерево. Медь очень часто используется в качестве проводника, потому что это очень хороший проводник, а ее очень много в мире. Медь содержится в электрических проводах. Но иногда используются и другие материалы.

Внутри проводника электроны подпрыгивают, но не могут долго двигаться в одном направлении. Если внутри проводника создается электрическое поле, все электроны начнут двигаться в направлении, противоположном направлению, на которое указывает поле (поскольку электроны заряжены отрицательно).Батарея может создавать электрическое поле внутри проводника. Если оба конца куска провода подключены к двум концам батареи (называемые электродами , ), образованная петля называется электрической цепью . Электроны будут течь по цепи и вокруг нее, пока батарея создает электрическое поле внутри провода. Этот поток электронов по цепи называется электрическим током .

Проводящий провод, используемый для передачи электрического тока, часто оборачивают изолятором, например резиной.Это потому, что провода, по которым проходит ток, очень опасны. Если человек или животное коснутся оголенного провода, по которому проходит ток, они могут получить травму или даже умереть, в зависимости от того, насколько сильным был ток и сколько электроэнергии он передает. Будьте осторожны с электрическими розетками и оголенными проводами, по которым может проходить ток.

Можно подключить электрическое устройство к цепи, чтобы электрический ток проходил через устройство. Этот ток будет передавать электрическую энергию, заставляя устройство делать то, что мы хотим от него.Электрические устройства могут быть очень простыми. Например, в лампочке ток переносит энергию через специальный провод, называемый нитью накала, который заставляет ее светиться. Электрические устройства тоже могут быть очень сложными. Электрическая энергия может использоваться для привода электродвигателя внутри такого инструмента, как дрель или точилка для карандашей. Электроэнергия также используется для питания современных электронных устройств, включая телефоны, компьютеры и телевизоры.

Некоторые термины, связанные с электричеством [изменить | изменить источник]

Вот несколько терминов, с которыми может столкнуться человек, изучая, как работает электричество.Изучение электричества и того, как оно делает электрические цепи возможными, называется электроникой. Есть область инженерии, называемая электротехникой, где люди придумывают новые вещи, используя электричество. Им важно знать все эти термины.

  • Ток - это количество протекающего электрического заряда. Когда 1 кулон электричества проходит где-то за 1 секунду, сила тока составляет 1 ампер. Чтобы измерить ток в одной точке, мы используем амперметр.
  • Напряжение, также называемое «разностью потенциалов», - это «толчок» за током.Это количество работы, которую может выполнить электрический заряд на один электрический заряд. Когда 1 кулон электричества имеет 1 джоуль энергии, он будет иметь электрический потенциал 1 вольт. Для измерения напряжения между двумя точками воспользуемся вольтметром.
  • Сопротивление - это способность вещества «замедлять» течение тока, то есть уменьшать скорость, с которой заряд проходит через вещество. Если электрическое напряжение в 1 вольт поддерживает ток в 1 ампер через провод, сопротивление провода составляет 1 Ом - это называется законом Ома.Когда течению тока противостоит, энергия «расходуется», что означает, что она преобразуется в другие формы (например, свет, тепло, звук или движение).
  • Электрическая энергия - это способность выполнять работу с помощью электрических устройств. . Электрическая энергия является «сохраняемым» свойством, что означает, что она ведет себя как вещество и может перемещаться с места на место (например, по передающей среде или в батарее). Электрическая энергия измеряется в джоулях или киловатт-часах (кВтч).
  • Электроэнергия - это скорость, с которой электроэнергия используется, хранится или передается.Расход электроэнергии по линиям электропередачи измеряется в ваттах. Если электрическая энергия преобразуется в другую форму энергии, она измеряется в ваттах. Если часть его преобразована, а часть хранится, она измеряется в вольт-амперах, а если она хранится (например, в электрических или магнитных полях), она измеряется в реактивной вольтампере.
Электроэнергия производится на электростанциях.

Электроэнергия в основном вырабатывается на электростанциях. Большинство электростанций используют тепло для превращения воды в пар, который превращает паровой двигатель.Турбина парового двигателя вращает машину, называемую «генератором». Спиральные провода внутри генератора вращаются в магнитном поле. Это заставляет электричество течь по проводам, неся электрическую энергию. Этот процесс называется электромагнитной индукцией. Майкл Фарадей открыл, как это сделать.

Существует множество источников тепла, которые можно использовать для выработки электроэнергии. Источники тепла можно разделить на два типа: возобновляемые источники энергии, в которых поставки тепловой энергии никогда не заканчиваются, и не

Различные типы и их работа

Электрическая подстанция играет важную роль в электрической системе, поскольку она действует как мост в передаче электроэнергии от источника электроэнергии к конечным потребителям, работая для ускорения или замедления тока, когда это необходимо.Подстанции включают трансформаторы, изоляторы и автоматические выключатели, которые помогают регулировать проблемы с питанием, изменяя частоту, напряжение, переменный ток на постоянный, коэффициент мощности и другие характеристики. Подстанции играют ключевую роль в создании, передаче и распределении по домам безопасного и постоянного потока энергии.

Существует множество типов электрических подстанций в зависимости от их характера и мощности. Классификация подстанций в целом подпадает под следующие 4 категории на основе различных аспектов

  1. Типы подстанций на основе приложения
  2. Типы подстанций на основе услуги
  3. Типы подстанций на основе уровней рабочего напряжения
  4. Типы подстанций на основе местоположения / Конструкция

Типы электрических подстанций в зависимости от области применения

Ниже приводится классификация подстанций в зависимости от области применения.

1) Повышающая подстанция:

Повышающая подстанция напрямую связана с генерирующими станциями, поскольку генерация осуществляется при более низких напряжениях. Следовательно, эти напряжения необходимо повышать для экономичной передачи электроэнергии на большие расстояния. Повышающая подстанция может иметь автоматические выключатели, которые используются для цепей передачи и генерации в случае, когда необходимо отключить. Указанные напряжения, выходящие из повышающей передачи, должны быть проанализированы с учетом потребностей заказчика.

Повышающая подстанция

2) Понижающая подстанция:

Понижающие подстанции связаны с центрами нагрузки, так как существует потребность в разных уровнях напряжения для различных нагрузок. Понижающие подстанции способны изменять уровни напряжения передачи обычно до 69 кВ. Линии подстанции затем служат источником для линий распределительной подстанции. Кроме того, часть энергии отбирается с линии подстанции для использования в промышленных целях.

Понижающая подстанция

3) Основная подстанция:

Подстанции первичной сети связаны с центрами нагрузки вдоль основных линий электропередачи. Напряжение понижается в различных диапазонах напряжения для вторичной передачи.

Первичная подстанция

4) Вторичная подстанция:

Вторичные подстанции проложены вдоль линий вторичной передачи рядом с нагрузками. Напряжения здесь дополнительно понижены с целью распределения.

Вторичная подстанция

5) Распределительная подстанция:

Распределительные подстанции расположены на шнуре, где происходит понижение напряжения первичного распределения. Эти напряжения предназначены для использования потребителями в качестве фактических нагрузок. Эти подстанции имеют высоковольтные допустимые провода и жилы, имеющие одну нейтраль к земле и 4 провода под напряжением. Трехфазное напряжение составляет 34500 вольт между проводниками и проводами, а напряжение составляет около 19920 вольт в однофазном режиме, если рассматривать его среди нейтрали по отношению к земле и проводнику.
В зависимости от типа используемого оборудования / конфигурации подстанции могут быть классифицированы как

Распределительная подстанция

  • Обычная - Открытый тип с оборудованием с воздушной изоляцией
  • Внутренний тип с оборудованием с воздушной изоляцией
  • Подстанция с элегазовой изоляцией
    • Наружный тип с газоизолированным оборудованием
    • Внутренний тип с газоизолированным оборудованием
  • Комбинированная подстанция или гибридная подстанция, комбинация двух вышеперечисленных.

6) Мобильная подстанция:

Мобильные подстанции предназначены только для специального назначения и носят временный характер, то есть в основном для гигантских сооружений. Передвижная подстанция должна обеспечивать электроэнергию строящихся сооружений. Эти подстанции являются источником временного электроснабжения, и их обслуживание очень простое. Она имеет надежную защиту от отключений электроэнергии, пожаров, погодных явлений, саботажа и т. Д.

Мобильная подстанция

7) Промышленная подстанция:

Промышленные подстанции также известны как базовые подстанции и традиционно называются распределительными подстанциями, однако они предназначены только для преданных потребителей e.г. отрасли, требующие оптовых поставок электроэнергии.

Промышленная подстанция

8) Горнодобывающая подстанция:

Горная подстанция представляет собой особый вид и требует тщательного проектирования, так как при работе с электроэнергией необходимо принять повышенные меры предосторожности. Эта подстанция предназначена для контроля подачи электроэнергии с поверхности на подземную шахтную электростанцию.

Типы подстанций на основе обслуживания

Преобразовательные подстанции -

Как следует из названия, преобразовательные подстанции содержат оборудование, которое изменяет частоту тока с более высокой на более низкую, а также может преобразовывать переменный ток в постоянный или наоборот.

Преобразовательная подстанция

Коммутационная подстанция -

Ключевая функция этой коммутационной станции включает переключение линии электропередачи без изменения напряжений, поскольку они помещаются между линиями передачи. Он также изолирует неисправную часть систем и обесточивает неисправное оборудование, что помогает сети работать стабильно.

Коллекторные подстанции -

Эти подстанции в основном используются в проектах распределенной выработки электроэнергии, таких как ветряные электростанции, гидроэлектростанции и т. Д., Где поток энергии от нескольких источников энергии может собираться и распределяться в сеть путем увеличения напряжения передачи.

Типы подстанций по уровням рабочего напряжения

Классификация подстанций, приведенная ниже, основана на уровнях напряжения, на которых они работают, и может варьироваться от региона к региону

  1. Подстанции высокого напряжения (ВН подстанции ) - с напряжением от 11 кВ и 66 кВ.
  2. Подстанции сверхвысокого напряжения (СВН) - Подстанции напряжением от 132 кВ до 400 кВ.
  3. Сверхвысокое напряжение (UHV) - рабочее напряжение выше 400 кВ.
  4. Постоянный ток высокого напряжения (dc HV) - ± 250 кВ, ± 400 кВ, ± 500 кВ

Подстанции высокого напряжения

Типы в зависимости от местности / конструкции

Ниже приведены типы подстанций на основе по местности.

  • Наружная подстанция: Наружные подстанции сооружаются на открытом воздухе. Они также известны как подстанция 66 кВ , подстанция 132 кВ , подстанция 220 кВ , подстанция 400 кВ и т. Д.Сейчас для высоковольтных сетей строят подстанции с газовой изоляцией.

Наружная подстанция

  • Внутренняя подстанция: Внутренние подстанции, как правило, имеют более низкое напряжение и устанавливаются под крышей или закрытым отсеком. Эти подстанции также известны как подстанции 11 кВ, s и подстанции 33 кВ и т. Д.

Внутренняя подстанция

  • Подстанция на опоре: Подстанция на опоре - это в основном распределительные подстанции, которые построены по структуре из двух, четырех , а иногда шесть и более полюсов.На таких подстанциях необходимо устанавливать распределительные трансформаторы на опорах рядом с изолирующими выключателями. Однополюсный также известен как H-полюс, и более актуальны 4-полюсные конструкции, которые работают при 25 кВА, 125 кВА и 225 кВА.

Подстанция на опоре

  • Подстанция под землей: Подземные подстанции строятся наземным или подрывным способом. Эти подстанции строятся в местах скопления людей, где строительство подстанций под открытым небом / под открытым небом невозможно.Однако конструкция таких подстанций очень сложна. Обычный уровень напряжения такой подстанции варьируется от 34500/19920 до примерно 4160/2400 вольт.

Подземная подстанция

Мы подробно рассмотрели классификацию подстанций на основе применения, конструкции, расположения, обслуживания, уровней рабочего напряжения и т.д. более или менее категоризированы на основе вышеприведенной классификации.Вот быстрый вопрос для вас - Каков список компонентов электрической подстанции?

Основы электрического оборудования - Скачать PDF бесплатно

1 Основы электрического оборудования Электрическая машина - это устройство, которое может преобразовывать либо механическую энергию в электрическую (генератор), либо электрическую энергию в механическую энергию (двигатель).Поскольку любая электрическая машина может преобразовывать энергию в любом направлении, любую машину можно использовать как генератор или двигатель. Трансформатор - это электрическое устройство, которое тесно связано с электрическими машинами. Он преобразует электрическую энергию переменного тока на одном уровне напряжения в электрическую энергию переменного тока на другом уровне напряжения. Магнитные поля являются основным механизмом преобразования энергии из одной формы в другую в двигателях, генераторах и трансформаторах. Четыре основных принципа описывают, как магнитные поля используются в этих устройствах: 1.Токоведущий провод создает магнитное поле в области вокруг него. 2. Изменяющееся во времени магнитное поле индуцирует напряжение в катушке с проволокой, если оно проходит через эту катушку. (Это основа действия трансформатора.) 3. В движущемся проводе в присутствии магнитного поля индуцируется напряжение. (Это основа действия генератора.) 4. На провод с током в присутствии магнитного поля наводится сила. (Это основа двигательного действия.)

2 I.Источники магнитного поля МАГНИТ Провод с током создает магнитное поле в области вокруг себя ПРАВИЛО ПРАВОЙ РУКИ

3 Магнитные цепи Аналогия между магнитными и электрическими цепями Основной закон, регулирующий создание магнитного поля, дается током - это закон Ампера : H.dl NI H: напряженность магнитного поля (ампер. Об / м) I: ток, проходящий через катушку. N: количество витков катушки. dl: дифференциальный элемент длины по пути интегрирования (м).Если сердечник состоит из железа или некоторых других подобных металлов с высокой магнитной проницаемостью (в совокупности называемых ферромагнитными материалами), по существу все магнитное поле, создаваемое током, останется внутри сердечника, поэтому путь интегрирования в законе Ампера - это средний путь длина сердечника lc. Таким образом, закон Ампера принимает вид Hlc NI. Сила потока магнитного поля, создаваемого в сердечнике, также зависит от материала сердечника. Связь между напряженностью магнитного поля H и результирующей плотностью магнитного потока B, создаваемой в материале, определяется как BB: плотность магнитного поля (тесла) H µ: магнитная проницаемость материала (Гн / м) Проницаемость пространства µ0 = 4π 10-7 (H / m), тогда как проницаемость любого другого материала по сравнению с проницаемостью свободного пространства называется относительной проницаемостью (µr) r 0 Поскольку A Следовательно, NI Hl B ll A NI: магнитодвижущая сила (Amp.Обороты) Φ: силовые линии (Вебер) A: Площадь поперечного сечения сердечника (м2): Сопротивление материала (Усилитель витка / Вебер)

4 NI 1 2 NI Пример 400 NI NI c lc A cc Воздушный зазор l A µ r.μ BB воздушный зазор c воздушный зазор lc воздушный зазор 0 c 0 4π 10-7 l воздушный зазор H clc H воздушный зазор l воздушный зазор

5 II. ОСНОВА ДЕЙСТВИЯ ТРАНСФОРМАТОРА (ФАРАДАЙСКИЙ ЗАКОН ИНДУЦИРОВАННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ИЗ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, ИЗМЕНЯЮЩЕГО ВРЕМЯ) Закон Фарадея гласит, что если поток проходит через виток катушки с проволокой, в витке будет индуцировано напряжение, которое прямо пропорционально скорость изменения потока во времени.d e индуцированное N dt e индуцированное: Наведенное напряжение на выводе катушки N: Число витков провода в катушке Φ: Поток, проходящий через катушку Знак минус в уравнениях является выражением закона Ленца. Закон Ленца гласит, что направление нарастания напряжения в катушке таково, что если бы концы катушки были закорочены, это вызвало бы ток, который вызвал бы поток, противоположный первоначальному изменению потока. Вместо движущегося магнита, если через катушку пропускают изменяющийся во времени ток, создается изменяющийся во времени поток, который при передаче на другую катушку индуцирует напряжение на ее выводах.Это основа действия трансформатора, который преобразует уровень напряжения в соответствии с количеством витков в каждой катушке.

6 III. ОСНОВА ДЕЙСТВИЯ ГЕНЕРАТОРА В проводе, проходящем через магнитное поле, индуцируется напряжение. Если проводная цепь замкнута, индуцируется ток, направление которого определяется согласно правилу правой руки Флеминга. Это основа действия генератора (механическая энергия + электрическая энергия магнитного поля)

7 IV.ОСНОВА ДЕЙСТВИЯ ДВИГАТЕЛЯ На провод с током, помещенный в магнитное поле, наводится сила. Направление силы задается правилом левой руки Флеминга: если указательный палец левой руки указывает в направлении вектора тока, а средний палец указывает в направлении вектора плотности потока B, то большой палец указывает в направлении равнодействующей силы на провод. F LI BF: Сила, индуцированная в проводе L: Длина провода IB: Вектор тока, проходящий через провод: Плотность магнитного поля

8 Если токоведущая петля помещена в магнитное поле, создается крутящий момент, который вызывает вращательное движение петли, которая является основой двигательного действия (электрическая энергия + механическая энергия магнитного поля) Крутящий момент на объекте определяется как произведение силы, приложенной к объекту, и расстояния от оси вращения объекта до линии действия сила.T r F (Нм) Аналогия между вращательным движением и линейным движением Ө Ө: угловое смещение (радианы или градусы) d ω: угловая скорость = (рад / сек) dt T: крутящий момент, прилагаемый для вращения объекта (Нм) SS: линейное смещение (метры) ds v: линейная скорость = (м / с) dt F: Сила, приложенная для линейного перемещения объекта (Н) W: Приложенная работа = T (Джоуль), для постоянного крутящего момента W: Приложенная работа = FS (Джоуль), для постоянной силы dw P: развиваемая мощность = T (ватт), для постоянного крутящего момента dt P: развиваемая мощность = dw dt Fv (ватт), для постоянной силы

9 Генератор постоянного тока

10 Электрическая машина постоянного тока может преобразовывать механическую энергию в электричество постоянного тока (генератор постоянного тока) или наоборот (двигатель постоянного тока) без конструктивных изменений.Таким образом, генератор постоянного тока или двигатель постоянного тока можно в широком смысле назвать машиной постоянного тока. (Статор)

11 I. Конструкция машины постоянного тока Рым-болт

12 Машина постоянного тока в основном состоит из двух частей; статор и ротор I. СТАТОР; в нем находится обмотка возбуждения, которая является источником магнитного потока в машине постоянного тока; Ярмо: внешняя рама из чугуна или стали, обеспечивающая механическую прочность и защитное покрытие всей машины, а также несущая магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения.Полюса ярма: Магнитные полюса изготовлены из тонких пластин конструкций из кремнистой стали, прикрепленных к внутренней стенке ярма с помощью винтов или сварки. На полюсном сердечнике имеется обмотка возбуждения. Обмотка возбуждения: обычно изготавливается из медного провода, наматывается на пазы полюсов и подключается последовательно. Они намотаны таким образом, что при возбуждении образуют чередующиеся северный и южный полюса, создавая магнитный поток. Болт с проушиной: помогает перемещать машину с одного места на другое или для изменения уровня.Стойка с рым-болтом

13 II. РОТОР; который содержит прорези для размещения обмоток якоря и обеспечивает вращающийся элемент в машине постоянного тока. Сердечник якоря: он имеет цилиндрическую форму с прорезями для размещения обмотки якоря. Сердечник якоря состоит из тонких слоистых круглых дисков из кремнистой стали для уменьшения потерь на вихревые токи. Обмотка якоря: обычно это бывшая намотанная медная катушка, которая находится в пазах якоря.Жилы якоря изолированы друг от друга, а также от сердечника якоря. Коммутатор и щетки: физическое соединение с обмоткой якоря осуществляется через устройство коллектор-щетка; Коммутатор состоит из набора жестко вытянутых медных сегментов, изолированных друг от друга. Количество сегментов равно количеству витков якоря. Каждый сегмент соединен с катушкой якоря, а коммутатор прикреплен к валу шпонкой. Его основная функция в генераторе постоянного тока состоит в том, чтобы собирать ток, генерируемый в проводниках якоря, и изменять его с внутреннего переменного тока на выход постоянного тока.В то время как в случае двигателя постоянного тока коммутатор помогает подавать ток на проводники якоря, который может создавать в них вращающий момент. Щетки обычно делают из угля или графита. Они опираются на сегменты коммутатора и скользят по сегментам, когда коммутатор вращается, сохраняя тот же физический контакт Сердечник якоря (щетки ротора

14 Потребность в коммутаторе При использовании полукруглых коммутирующих сегментов, всякий раз, когда происходит реверсирование тока в проводниках якоря, сегмент скользящего коммутатора меняет соединение к кистям.Следовательно, выход на неподвижных контактах (щетках) всегда формируется одинаково, что приводит к однонаправленному выходному постоянному току.

15 Расположение проводников якоря Большинство обмоток якоря состоит из предварительно сформированных катушек ромбовидной формы, которые вставляются в пазы якоря как единое целое. Каждая катушка состоит из ряда витков (петель) провода, и каждая сторона витка называется проводником. Следовательно, количество проводников на якоре машины определяется как где Z = количество проводов на роторе C = количество катушек на роторе Nc = количество витков на катушку Наконец, есть две основные последовательности подключения обмотки якоря к коммутатору; накатные обмотки и волновые обмотки.При намотке внахлест Число параллельных путей (A) = Число полюсов (P). В волновой намотке количество параллельных дорожек равно двум (A = 2). Накладная обмотка подходит, когда требуются: большие постоянные токи и низкое напряжение. Волновая обмотка подходит в следующих случаях: низкий постоянный ток и высокое напряжение

16 II. Принцип действия генератора постоянного тока Согласно законам электромагнитной индукции Фарадея, всякий раз, когда проводник перемещается в магнитном поле, в проводнике индуцируется ЭДС (электродвижущая сила).Если в проводнике предусмотрен замкнутый путь, индуцированный ток будет циркулировать внутри пути. В генераторе постоянного тока катушки возбуждения создают электромагнитное поле, а проводники якоря вращаются в поле. Таким образом, в проводниках якоря генерируется ЭДС электромагнитного поля. Направление индуцированного тока определяется правилом правой руки Флеминга. Величину наведенной ЭДС можно рассчитать из уравнения ЭДС генератора постоянного тока. Уравнение ЭДС генератора постоянного тока P = количество полюсов поля Ø = поток, создаваемый на полюс в Wb (Вебер) Z = общее количество.проводов якоря A = нет. параллельных путей в якоре nm = частота вращения якоря в оборотах в минуту (об / мин) Наведенное напряжение якоря (ЭДС) на проводник зависит от d dt, Поток, отсекаемый на провод за один оборот = P, Число оборотов в секунду (fm) = нм 60, а время на один оборот = 1 фм = 60 нм Следовательно, генерируемая ЭДС / проводник = P нм 60 Т.к., генерируемая ЭДС для параллельных путей равна; Следовательно, полная наведенная ЭДС (EA) = ZAP нм 60 Поскольку ω m = 2πn m 60, EA = ZP 2πA ω m (вольт) EA = K ω m, где K = ZP 2πA

17 Добавление дополнительных катушек якоря сглаживает индуцированные колебания напряжения и изменения постоянного тока с пульсирующего на постоянный постоянный ток Две катушки в якоре Четыре катушки в якоре

18 III.Диаграмма мощности Генераторы постоянного тока получают механическую энергию и вырабатывают электрическую. Эффективность машины постоянного тока определяется как P out = P in - общие потери P dev = P in - паразитные потери - вращательные потери = P out + потери в меди

19 Потери в машинах постоянного тока Потери, которые возникают в машинах постоянного тока, могут можно разделить на четыре основные категории: 1. Электрические потери или потери в меди 2. Потери в сердечнике 3. Механические потери 4. Потери от паразитной нагрузки ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЛИ ПОТЕРИ МЕДИ.Потери в меди - это потери в обмотках якоря и возбуждения машины. ОСНОВНЫЕ (или МАГНИТНЫЕ) ПОТЕРИ. Потери в сердечнике - это потери в магнитном сердечнике машины, которые включают гистерезисные потери и потери на циркулирующие вихревые токи. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОТЕРЯ Существует два основных типа механических потерь: трение и ветер. Потери на трение вызываются трением подшипников в машине с валом и трением между щетками и коммутатором, в то время как потери на лобовое сопротивление вызваны трением между движущимися частями машины и воздухом внутри корпуса двигателя.ПОТЕРЬ БЕСПЛАТНОЙ НАГРУЗКИ Блуждающие потери - это потери, которые нельзя отнести к одной из предыдущих категорий, например потери из-за искаженного магнитного потока и токов короткого замыкания в катушках.

20 IV. Типы генераторов постоянного тока Генераторы постоянного тока можно разделить на две основные категории: (i) с отдельным возбуждением и (ii) с самовозбуждением. я. С отдельным возбуждением: в этом типе катушки возбуждения питаются от отдельного внешнего источника постоянного тока. То есть обмотка возбуждения электрически отделена от цепи якоря.II. Самовозбуждение: в этом типе катушки возбуждения возбуждаются током, производимым самим генератором. Первоначальная генерация ЭДС происходит из-за остаточного потока в полюсах поля. Эта генерируемая ЭДС заставляет часть тока течь в катушках возбуждения, тем самым усиливая поток поля и тем самым увеличивая генерацию ЭДС. Обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены между собой различными способами для достижения широкого диапазона рабочих характеристик. В зависимости от этого, генераторы постоянного тока с самовозбуждением можно разделить на два основных типа: (а) Шунтирующая обмотка - поток поля получается путем подключения обмотки возбуждения параллельно обмотке якоря.Шунтирующая обмотка сделана с большим количеством витков, а сопротивление поддерживается очень высоким (около 100 Ом). Требуется только небольшой ток, менее 5% от номинального тока якоря. (b) Последовательная намотка - поток возбуждения получается путем последовательного соединения обмотки возбуждения с обмоткой якоря. Следовательно, обмотка возбуждения несет полный ток нагрузки (ток якоря). Вот почему в последовательной обмотке используется несколько витков толстого провода, а сопротивление поддерживается очень низким (около 0,5 Ом).

21 Эквивалентные цепи Шунтирующая серия с отдельным возбуждением VT = EAIARAIL = IAIF = VFRFVT = EAIARAIA = IF + ILIF = VTRFVT = EAIA (RA + RS) IA = IS = IL Регулировка напряжения (VR): VR% = V Tnl V Tfl V Tfl 100 где V Tnl: напряжение на клеммах холостого хода генератора V Tfl: напряжение на клеммах полной нагрузки генератора

22 В.Характеристики генератора постоянного тока Как правило, во внимание принимаются следующие три характеристики генераторов постоянного тока: 1. Характеристика холостого хода (O.C.C.) (E A / I f) Характеристика холостого хода также известна как кривая намагничивания. Эта характеристика показывает соотношение между ЭДС, наведенной генератором. (E A) и ток возбуждения (I f) при заданной скорости. Кривая намагничивания без нагрузки практически одинакова для всех типов генераторов. 2. Нагрузочные характеристики (V T / I L) Если Φ увеличивается, E A = KΦ ω m увеличивается. Если ω m увеличивается, E A = KΦω m увеличивается. Кривая нагрузочной характеристики показывает соотношение между напряжением на клеммах (V T) и током нагрузки (I L).Напряжение на клеммах (VT) меньше, чем генерируемая ЭДС EA из-за падения напряжения в цепи якоря в дополнение к эффекту реакции якоря Реакция якоря: Влияние магнитного поля, создаваемого током якоря, на распределение магнитного потока под основными полюсами генератор, который размагничивает или ослабляет основной поток. Кривые нагрузочных характеристик различаются в зависимости от типа генератора следующим образом;

23 Генератор с автономным возбуждением V T = E A I A R A I L = I A E A = KΦω m При отсутствии нагрузки напряжение на клеммах - это внутреннее индуцированное напряжение, характеристика которого прямолинейная, поскольку оно не зависит от тока нагрузки.Когда нагрузка питается от генератора, увеличение тока нагрузки (I L) увеличивает ток якоря, увеличивая I A R A drop, таким образом, V T уменьшается. Более того, из-за размагничивающего эффекта реакции якоря, поток ослабевает, уменьшаясь (EA), вызывая дальнейшее уменьшение V T. Чтобы управлять напряжением на клеммах генератора, либо увеличение ω m, либо Φ увеличивает EA, тем самым увеличивая V T. Однако во многих В приложениях диапазон скоростей первичного двигателя весьма ограничен, поэтому напряжение на клеммах обычно регулируется изменением тока возбуждения, изменением сопротивления поля.Генераторы с независимым возбуждением работают в стабильном состоянии при любых изменениях возбуждения поля. Следовательно, они используются в качестве источника питания двигателей постоянного тока, скорость которых должна регулироваться для различных приложений. Приложения

24 Шунтирующий генератор VT = EAIARAIA = IF + ILIF = VTRFEA = KΦω m По мере увеличения нагрузки IL увеличивается, увеличивая IA поэтому падение напряжения IARA увеличивается, а также эффект реакции якоря, уменьшая V T.Последнее вызывает уменьшение потока, уменьшающего ток возбуждения, который, в свою очередь, уменьшает E A, вызывая дальнейшее уменьшение V T. Вот почему падение напряжения в шунтирующем генераторе более крутое, чем в отдельно возбужденном генераторе. Как и в случае с отдельно возбуждаемым генератором, для управления напряжением на клеммах генератора в шунтирующем генераторе, увеличение ω m или Φ увеличивает EA, следовательно, увеличивает V T. Изменение IF путем изменения сопротивления поля является основным принципом управления V T. применение шунтирующих генераторов ограничено из-за их характеристики падения напряжения.Они используются для подачи питания на устройство, расположенное очень близко к его положению, в качестве освещения, зарядки аккумулятора, для небольших источников питания. Применение

Генератор 25 серии VT = EAIA (RA + RS) IA = IS = ILEA = KΦω m In DC Обмотка возбуждения генераторов последовательно соединена последовательно с якорем и нагрузкой. Следовательно, здесь ток нагрузки аналогичен току возбуждения. Таким образом, кривая нагружающей характеристики близка к кривой намагничивания машины.При отсутствии нагрузки ток возбуждения отсутствует, поэтому V T уменьшается до небольшого уровня, определяемого остаточным магнитным потоком в машине. По мере увеличения нагрузки ток возбуждения увеличивается, поэтому E A быстро растет, падение I A (R A + R s) тоже растет, но сначала увеличение E A растет быстрее, чем рост капли, поэтому V T увеличивается. Через некоторое время машина приближается к насыщению, и E A становится почти постоянным. В этот момент падение сопротивления является преобладающим эффектом, и V T начинает падать.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *