Виды электрических автоматов и их назначение: Страница не найдена — Я

Содержание

Основные виды и типы автоматических выключателей

Автор Alexey На чтение 5 мин. Просмотров 121 Опубликовано Обновлено

Для того чтобы вся техника в доме или на производстве была защищена от перепадов напряжения электрического тока нужно установить специальные автоматические выключатели. Они смогут зафиксировать скачок и быстро на него среагировать, отключив всю систему от подачи электричества. Человек самостоятельно сделать этого не сможет, а вот автомат определенного типа справить за несколько секунд.

Типы автоматов

Чувствительность аппарата

Перед тем как ознакомится с видами автоматов нужно узнать с какой чувствительностью приборы подойдут для домашнего использования, а какие будут неуместны. Такой показатель будет указывать на то, насколько быстро будет реагировать прибор на скачок напряжения. Он имеет несколько маркировок:

Классификация автоматов

Выделяют различные виды автоматов по отношению к типу тока, номинальному напряжению или показателю тока и другим техническим характеристикам. Поэтому нужно конкретно разбираться по каждому пункту отдельно.

Тип тока

По отношению к этой характеристике автоматы разделяют на:

  1.  Для работы в сети переменного тока;
  2. Для работы в сети постоянного тока;
  3. Универсальные модели.

Тут все ясно и дополнительных пояснений не нужно.

По показателю номинального тока

От значения данной характеристики будет зависеть в сети с каким максимальным значением может работать автоматический выключатель. Есть приборы, которые способны работать от 1 А до 100 А и больше. Минимальное значение, с которым можно найти в продаже автоматы составляет 0,5 А.

Показатель номинального напряжения

Данная характеристика указывает с каким напряжением может работать данный вид автоматических выключателей. Одни могут работать в сети с напряжением 220 или 380 Вольт — это самые распространенные варианты для бытового применения. Но есть автоматы, которые будут прекрасно справляться и с более высокими показателями.

По способности ограничить приток электричества

По данной характеристике выделяют:

Другие характеристики

Количество полюсов может быть от одного до четырех. Соответственно их называют однополюсные, двухполюсные и так далее.

Автоматы по количеству полюсов

По строению различают:

  • Воздушные;

    Воздушный автомат

  • Модульные;

    Модульный автомат

  • В литом корпусе автоматические выключатели.

    Автоматы в литом корпусе

По скорости сбрасывания производят быстродействующие, нормальные и селективные приборы. В них может быть установлена функция выдержки времени, которая может обратно зависеть от тока или не зависеть от него. Выдержку времени могут и не устанавливать.

Есть у автоматов и привод, который может быть ручной, подключаться к двигателю или пружине. Рознятся выключатели и наличию свободных контактов, и способу подключения проводников.

Важной характеристикой будет защита от воздействия окружающей среды. Тут можно выделить:

  1.  IP-защиту;
  2. От механического воздействия;
  3. Ток проводимость материала.

Все характеристики могут сочетаться в различных комбинациях. Все зависит от модели и производителя.

Типы выключателей

Автомат внутри содержит расцепитель, который с помощью рычага, защелки, пружины или коромысла способен мгновенно отключить сеть от подачи электричества. Типы автоматических выключателей и различают по типу расцепителя. Бывают:

  1. Автоматический выключатель с магнитным расцепителем – реагирует на скачки мгновенно. Хорошо подходит для сети где часто случаются короткие замыкания. Расцепитель представлен соленоидом с подвижным сердечником. При скачке сердечник втягивается и происходит размыка ние цепи. Реагирует за доли секунды.

    Схема работы автоматического выключателя с магнитным расцеплением

  2. Выключатель с тепловым расцепителем – защищает от чрезмерной нагрузки электрическую сеть. Расцепитель представлен биметаллической пластиной. Под воздействием тока с повышенным значением пластина нагревается и выгибается, тем самым отключая подачу электричества. Данные типы автоматов способны реагировать от нескольких секунд или до 1 минуты на превышение напряжения. Все зависит от того на какие показатели рассчитан прибор.

Автоматические выключатели гораздо выгоднее плавких предохранителей. Это потому что после остывания автомат уже можно включать, и он будет работать как надо, если причина перегрузки устранена. Плавки предохранитель нужно заменить. Его может не оказаться под рукой и замена может занять много времени.

Классификация автоматических выключателей. Типы электрических автоматов.

 

 

 

Тема: на какие разновидности делятся электроавтоматы, их типы и классификация.


Автоматический выключатель представляет собой электротехническое устройство, основным назначением которого является совершение переключение своего рабочего состояния при возникновении определённой ситуации. Автоматы электрические совмещают в себе два устройства, это обычный выключатель и магнитный (или тепловой) расцепитель, задачей которого является своевременный разрыв электрической цепи в случае превышения порогового значения силы тока. Автоматические выключатели, как и все электрические устройства, также имеют различные разновидности,  что их разделяет на определённые типы. Давайте ознакомимся с основными классификациями автоматических выключателей.


1» Классификация автоматов по количеству полюсов:


а) однополюсные автоматы

б) однополюсные автоматы с нейтралью

в) двухполюсные автоматы

г) трехполюсные автоматы

д) трехполюсные автоматы с нейтралью

е) четырехполюсные автоматы


2» Классификация автоматов по типу расцепителей.


В конструкцию различных видов автоматических выключателей, обычно, входят 2 основных типа расцепителей (размыкателей) — электромагнитный и тепловые. Магнитные служат для электрической защиты от короткого замыкания, а тепловые размыкатели предназначены в основном для защиты электрических цепей по определённому току перегрузки.


3» Классификация автоматов по току расцепления: В, С, D, (A, K, Z)


ГОСТ Р 50345-99, по току мгновенного расцепления автоматы разделяются на такие типы:


а) тип «B» — свыше 3•In до 5•In включительно (In - это номинальный ток)

б) тип «C» — свыше 5•In до 10•In включительно

В) тип «D» — свыше 10•In до 20•In включительно


Производителей автоматов в Европе имеют несколько иную классификацию. К примеру, у них имеется дополнительный тип «A» (свыше 2•In до 3•In). У некоторых производителей автоматических выключателей также существуют дополнительные кривые выключения (у АВВ автоматы с кривыми K и Z).

 

 

 


4» Классификация автоматов по роду тока в цепи: постоянного, переменного, обоих.


Номинальные электрические токи для основных цепей расцепителя подбирают из: 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300 А. Также дополнительно выпускаться автоматы на номинальные токи основных электроцепей автоматов: 1500; 3000; 3200 А.


5» Классификация по наличию токоограничения:

 

а) токоограничивающие

б) нетокоограничивающие


6» Классификация автоматов по видам расцепителей:


а) с максимальным расцепителем тока

б) с независимым расцепителем

в) с минимальным либо нулевым расцепителем напряжения


7»  Классификация автоматов по характеристике выдержки времени:


а) без выдержки времени

б) с выдержкой времени, независимой от тока

в) с выдержкой времени, обратно зависимой от тока

г) с сочетанием указанных характеристик


8» Классификация по наличию свободных контактов: с контактами и без контактов.


9» Классификация автоматов по способу подсоединения внешних проводов:


а) с задним присоединением

б) с передним присоединением

в) с комбинированным присоединением

г) с универсальным присоединением (и передним и задним).


10» Классификация по виду привода:
с ручным, с двигательным и с пружинным.

 

P.S. У всего есть свои разновидности. Ведь если бы существовала только одна единвещь в своём единственном экземпляре, это было бы как минимум просто скучно и слишком ограниченно! Тем многообразие и хорошо, что в нём можно выбрать именно то, что максимум соответствует своим потребностям.

Основные разновидности автоматов. Виды электрических автоматов защиты


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.

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.

Параметры автоматических выключателей

Для обеспечения правильного выбора номинала устройств отключения необходимо понимание принципов их работы, условий и времени срабатывания.

Рабочие параметры автоматических выключателей стандартизированы российскими и международными нормативными документами.

В конструкцию выключателя входят два элемента, которые реагируют на превышение силой тока установленного диапазона значений:

  • Биметаллическая пластина под воздействием проходящего тока нагревается и, изгибаясь, надавливает на толкатель, который разъединяет контакты. Это “тепловая защита” от перегрузки.
  • Соленоид под воздействием сильного тока в обмотке генерирует магнитное поле, которое давит сердечник, а тот уже воздействует на толкатель. Это “токовая защита” от короткого замыкания, которая реагирует на такое событие значительно быстрее, чем пластина.

Читать далее: Прокладка труб методом прокола технология работ и технические правила

Типы устройств электрической защиты обладают маркировкой, по которой можно определить их основные параметры.


На каждом автоматическом выключателе обозначены его основные характеристики. Это позволяет не перепутать устройства, когда они установлены в щитке

Тип времятоковой характеристики зависит от диапазона уставки (величины силы тока при которой происходит срабатывание) соленоида. Для защиты проводки и приборов в квартирах, домах и офисах используют выключатели типа “C” или, значительно менее распространенные – “B”. Особенной разницы между ними при бытовом применении нет.

Тип “D” используют в подсобных помещениях или столярках при наличии оборудования с электродвигателями, которые имеют большие показатели пусковой мощности.

Существует два стандарта для устройств отключения: жилой (EN 60898-1 или ГОСТ Р 50345) и более строгий промышленный (EN 60947-2 или ГОСТ Р 50030.2). Они отличаются незначительно и автоматы обоих стандартов можно использовать для жилых помещений.

По номинальному току стандартный ряд автоматов для использования в бытовых условиях содержит приборы со следующими значениями: 6, 8, 10, 13 (редко встречается), 16, 20, 25, 32, 40, 50 и 63 A.

K = I / In.

Резкий обрыв вниз графика при достижении значения коэффициента диапазона от 5 до 10 единиц, обусловлен срабатыванием электромагнитного расцепителя. Для выключателей типа “B” это происходит при значении от 3 до 5 единиц, а для типа “D” – от 10 до 20.


График показывает зависимость диапазона времени срабатывания автоматов типа “C” от отношения силы тока к значению, которое установлено для этого выключателя

При K = 1,13 автомат гарантированно не отключит линию в течение 1 часа, а при K = 1,45 – гарантированно отключит за это же время. Эти величины утверждены в п. 8.6.2. ГОСТ Р 50345-2010.

Чтобы понять, за какое время сработает защита, например, при K = 2, необходимо провести вертикальную линию от этого значения. В результате получим, что согласно приведенному графику, отключение произойдет в диапазоне от 12 до 100 секунд.

Столь большой разброс времени обусловлен тем, что нагрев пластины зависит не только от мощности проходящего через нее тока, но и параметров внешней среды. Чем выше температура, тем быстрее срабатывает автомат.

Под данным термином подразумевается условия срабатывания термоэлемента. Эти данные можно получить из соответствующего время-токового графика.

Виды автоматических выключателей — какие бывают автоматы

Автоматическими выключателями называются устройства, задача которых состоит в защите электрической линии от воздействия мощного тока, способного вызвать перегрев кабеля с дальнейшим оплавлением изоляционного слоя и возгоранием. Возрастание силы тока может быть вызвано слишком большой нагрузкой, что происходит при превышении суммарной мощностью устройств той величины, которую кабель может выдержать по своему сечению – в этом случае отключение автомата происходит не сразу, а после того, как провод нагреется до определенного уровня. При КЗ ток возрастает многократно в течение доли секунды, и устройство тут же реагирует на него, мгновенно прекращая подачу электричества в цепь. В этом материале мы расскажем, какими бывают типы автоматических выключателей и их характеристики.

Несколько советов по выбору автомата

  • При выборе стоит ориентироваться не на электроприборы, а на проводку, так как именно её будут защищать автоматические выключатели. Если она старая, то рекомендуется заменить её, чтобы можно было использовать наиболее оптимальный вариант автомата.
  • Для таких помещений, как гараж, или на время проведения ремонтных работ стоит выбрать автомат с номинальным током побольше, так как различные станки или сварочные аппараты имеют довольно большие показатели силы тока.
  • Имеет смысл комплектовать весь набор защитных механизмов от одного и того же производителя. Это поможет избежать несоответствия номинальных токов между приборами.
  • Приобретать автоматы лучше в специализированных магазинах. Так можно избежать покупки некачественной подделки, которая может привести к плачевным последствиям.

Читать далее: Лучшие сплит-системы Polair ТОП холодильных систем бренда советы по выбору

Автоматические защитные выключатели: классификация и различия

Помимо устройств защитного отключения, которые не используются по отдельности, есть 3 типа автоматов защиты сети. Они работают с нагрузками разной величины и отличаются между собой по своей конструкции. К ним относятся:

  • Модульные АВ. Эти устройства монтируются в бытовых сетях, в которых протекают токи незначительной величины. Обычно имеют 1 или 2 полюса и ширину, кратную 1,75 см.

  • Литые выключатели. Они предназначены для работы в промышленных сетях, с токами до 1 кА. Выполнены в литом корпусе, из-за чего и получили свое название.
  • Воздушные электрические автоматы. Эти устройства могут иметь 3 или 4 полюса и выдерживают силу тока до 6,3 кА. Используются в электрических цепях с установками высокой мощности.

Существует еще одна разновидность автоматов для защиты электросети – дифференциальные. Мы не рассматриваем их отдельно, поскольку такие устройства представляют собой обычные автоматические выключатели, в состав которых входит УЗО.

Как выбрать автоматический выключатель


Есть мнение, что самый надежный вариант автоматического выключателя – это устройство, которое может выдержать максимальную нагрузку и обеспечить помещение максимально эффективной защитой. Если следовать такой логике, можно использовать в любых сетях воздушные автоматы, и таким образом избавить себя от большинства проблем, но на практике дело обстоит несколько иначе. В зависимости от параметров конкретной цепи будет зависеть и тип выключателя, который лучше в нее установить. Если ошибиться в выборе автоматического выключателя, в конечном итоге это может обернуться крайне негативно.


Если к обыкновенной бытовой сети электроснабжения будет подключен прибор, который рассчитан на работу в условиях повышенных мощностей, он не будет выключать питание даже тогда, когда сила тока будет существенно превышать все допустимые нормы. При этом температура изоляционного слоя значительно возрастет и станет разрушительной для кабеля, но номинальные показатели выключателя не будут превышены, поэтому автомат будет воспринимать такую ситуацию как рядовую. Отключение произойдет только после того, как вследствие плавления изоляции в сети произойдет короткое замыкание, но эта ситуация уже чревата пожаром.

Если допустимая мощность автомата, наоборот, не будет достигать той, которую выдерживает линия электропитания, нормальной работы цепи добиться практически невозможно. После подключения нескольких приборов электричество сразу выбьет, в итоге из-за постоянного воздействия большого тока он сломается по причине «залипания» контактов.

Автоматический выключатель – это крайне важное устройство, обеспечивающие защиту электроснабжения от риска повреждения под воздействием мощного тока. Работа сетей, в которых не стоят автоматы, запрещена в соответствии с Правилами устройства электроустановок. В связи с этим остается только правильно выбрать тип выключателя, который будет обеспечивать надежную защиту сети.

Типы расцепителей

Расцепители являются основными рабочими компонентами АВ. Задача их состоит в том, чтобы при превышении допустимой величины тока разорвать цепь, тем самым прекратив подачу в нее электроэнергии. Существует два основных типа этих устройств, отличающихся друг от друга по принципу расцепления:

Расцепители электромагнитного типа обеспечивают практически моментальное срабатывание автоматического выключателя и обесточивание участка цепи при возникновении в нем сверхтока короткого замыкания.

Они представляют собой катушку (соленоид) с сердечником, втягивающимся внутрь под воздействием тока большой величины и заставляющим срабатывать отключающий элемент.

Основная часть теплового расцепителя – биметаллическая пластина. Когда через автомат проходит ток, превышающий номинальную величину защитного устройства, пластина начинает нагреваться и, изгибаясь в сторону, касается отключающего элемента, который срабатывает и обесточивает цепь. Время на срабатывание теплового расцепителя зависит от величины проходящего по пластине тока перегрузки.

Некоторые современные устройства оснащаются в качестве дополнения минимальными (нулевыми) расцепителями. Они выполняют функцию выключения АВ, когда напряжение падает ниже предельного значения, соответствующего техническим данным устройства. Существуют также дистанционные расцепители, с помощью которых можно не только отключать, но и включать АВ, даже не подходя к распределительному щиту.

Наличие этих опций значительно увеличивает стоимость аппарата.

Характеристики автоматических выключателей

Существует еще одна классификация автоматов – по их характеристикам. Этот показатель обозначает степень чувствительности защитного прибора к превышению величины номинального тока. Соответствующая маркировка покажет, насколько быстро в случае возрастания тока среагирует устройство. Одни типы АВ срабатывают моментально, в то время как другим на это понадобится определенное время.

Существует следующая маркировка устройств по их чувствительности:

  • A. Выключатели этого типа наиболее чувствительны и на повышение нагрузки реагируют мгновенно. В бытовые сети их практически не устанавливают, защищая с их помощью цепи, в которые включено высокоточное оборудование.
  • B. Эти автоматы срабатывают при возрастании тока с незначительной задержкой. Обычно они включаются в линии с дорогостоящими бытовыми приборами (жидкокристаллические телевизоры, компьютеры и другие).
  • C. Такие аппараты – самые распространенные в бытовых сетях. Отключение их происходит не сразу после повышения силы тока, а через некоторое время, что дает возможность ее нормализации при незначительном перепаде.
  • D. Чувствительность этих приборов к возрастанию тока самая низкая из всех перечисленных типов. Их чаще всего устанавливают в щитках на подходе линии к зданию. Они обеспечивают подстраховку квартирных автоматов, и если те по какой-то причине не срабатывают, отключают общую сеть.

Типы автоматов

Данные изделия различаются по характеру процесса отключения на возникновение наиболее высокого тока. Существуют несколько основных типов автоматических устройств. Каждый вид отличается своей чувствительностью друг от друга.

В основном при производстве электромонтажа используются четыре ведущих типа: А, В, С, D. Кроме этого встречаются автоматы типа МА, K и Z.

Класс А

Защитные приборы данного типа имеют самую высокую чувствительность по отношению к остальным. Тепловой расцепитель такого автомата обесточивает электрическую цепь при повышении силы тока на 30%. Данный процесс осуществляется в течение 0,05 секунд, если ток превысил номинальное значение на 100%.

Если при повышении тока катушка расцепления не отключила систему, в этом случае металлический расцепитель обесточит цепь в течение 20-30 секунд.

Автомат типа А не пользуется большой популярностью среди потребителей, так как завышенная чувствительность не допускает даже коротковременные повышенные нагрузки, которые вызывают постоянное срабатывание прибора. Эти типы зачастую устанавливают в электрические цепи, которые имеют соединения с полупроводниковыми элементами.

Класс В

Защитные средства категории В имеют меньшую чувствительность, чем тип В. Электронный расцепитель срабатывает на повышения силы тока на 200% от заявленной, при этом время отключения от электричества составляет 0,015 секунд. В случае если расцепитель по каким-то причинам не сработает, то биметаллическая пластина способна отключить электрическую систему за 4-5 секунд.

Такое устройство используется в электрических сетях, имеющих розетки, освещение и пусковое устройство с наименьшим значением.

Класс С

Аппараты типа С имеют большой спрос при монтаже бытовых электрических сетей. Они способны выдерживать наиболее высокие перегрузки. Чтобы произошел процесс отключения линии от напряжения, нужно чтобы протекающий ток в данной линии повысился в 5 раз от номинального показателя. При этом обесточивание линии происходит через 1,5 секунды.

Данные приборы хорошо выполняют свои защитные функции в общих бытовых сетях. Если в таких сетях розетки и осветительные приборы запитаны отдельно, то в этом случае защиту могут обеспечить приборы класса В. Данное действие производится для того, чтобы при появлении короткого замыкания не происходило обесточивание всего дома.

Класс D

Эти защитные изобретения выдерживают перегрузку сети, номинальный ток которой превышается в 10 раз. При этом отключение электрической цепи протекает в течение 0,4 секунд. Такие устройства нашли свое применение при защите зданий и сооружений в общем, то есть они устанавливаются дополнительно к имеющимся в квартирах автоматам.

Их отключение происходит лишь тогда, когда не сработали автоматические устройства отдельных помещений. Кроме этого их устанавливают в линиях с наиболее высоким значением пусковых токов.

Особенности подбора автоматов

Некоторые люди думают, что самый надежный автоматический выключатель – это тот, который может выдерживать наибольший ток, а значит, именно он может обеспечить максимальную защиту цепи. Исходя из этой логики, к любой сети можно подключать автомат воздушного типа, и все проблемы будут решены. Однако это совсем не так.

Для защиты цепей с различными параметрами надо устанавливать аппараты с соответствующими возможностями.

Ошибки в подборе АВ чреваты неприятными последствиями. Если подсоединить к обычной бытовой цепи защитный аппарат, рассчитанный на высокую мощность, то он не будет обесточивать цепь, даже когда величина тока значительно превысит ту, которую может выдержать кабель. Изоляционный слой нагреется, затем начнет плавиться, но отключения не произойдет. Дело в том, что сила тока, разрушительная для кабеля, не превысит номинал АВ, и устройство «посчитает», что аварийной ситуации не было. Лишь когда расплавленная изоляция вызовет короткое замыкание, автомат отключится, но к тому времени может уже начаться пожар.

Приведем таблицу, в которой указаны номиналы автоматов для различных электросетей.

Если же устройство будет рассчитано на меньшую мощность, чем та, которую может выдержать линия и которой обладают подключенные приборы, цепь не сможет нормально работать. При включении аппаратуры АВ будет постоянно выбивать, а в конечном итоге под воздействием больших токов он выйдет из строя из-за «залипших» контактов.

Наглядно про типы автоматических выключателей на видео:

Ток штатной работы

Этот параметр описывает максимально допустимое значение для штатного режима работы, при его превышении будет активировано срабатывание системы отключения нагрузки. На рисунке 1 показано, где отображается это значение (в качестве примера взята продукция компании IEK).


Ток штатной работы обведен окружностью

Иногда на линию устанавливают автомат с номинальной мощностью значительно более низкой, чем необходимо для гарантированного сохранения работоспособности электрического кабеля.

Снижать номинал выключателя целесообразно, если суммарная мощность всех устройств в цепи значительно меньше, чем способен выдержать кабель. Это происходит, если исходя из соображений безопасности, когда уже после монтажа проводки часть приборов была удалена с линии.

Тогда уменьшение номинальной мощности автомата оправдано с позиции его более быстрого реагирования на возникающие перегрузки.

Например, при заклинивании подшипника электродвигателя, ток в обмотке резко увеличивается, но не до значений короткого замыкания. Если автомат среагирует быстро, то обмотка не успеет оплавиться, что спасет двигатель от дорогостоящей процедуры перемотки.

Читать далее: Как установить выключатель света своими руками

Также используют номинал меньше расчетного по причинам жестких ограничений на каждую цепь. Например, для однофазной сети на входе в квартиру с электроплитой установлен выключатель 32 A, что дает 32 * 1,13 * 220 = 8,0 кВт допустимой мощности. Пусть при выполнении разводки по квартире были организованы 3 линии с установкой групповых автоматов номинала 25 A.


Если количество установленных в распределительный щит групповых автоматов велико, то их необходимо подписать и пронумеровать. Иначе можно запутаться

Допустим, что на одной из линий происходит медленное возрастание нагрузки. Когда потребляемая мощность достигнет значения равного гарантированному расцеплению группового выключателя, на остальные два участка останется только (32 – 25) * 1,45 * 220 = 2,2 кВт.

Это очень мало относительно общего потребления. При такой схеме распределительного щитка входной автомат будет чаще отключаться, чем устройства на линиях.

Поэтому чтобы сохранить принцип селективности, нужно поставить на участки выключатели номиналом в 20 или 16 ампер. Тогда при таком же перекосе потребляемой мощности на другие два звена будет приходиться суммарно 3,8 или 5,1 кВт, что приемлемо.

Рассмотрим возможность установки выключателя с номиналом 20A на примере выделенной для кухни отдельной линии.

К ней подсоединены и могут быть одновременно включены следующие электроприборы:

  • Холодильник, номинальной мощностью 400 Вт и стартовым током в 1,2 кВт;
  • Две морозильные камеры, мощностью 200 Вт;
  • Духовка, мощностью 3,5 кВт;
  • При работе электрической духовки разрешено дополнительно включить только один прибор, самые мощный из которых – электрочайник, потребляющий 2,0 кВт.

Двадцатиамперный автомат позволяет более часа пропускать ток с мощностью 20 * 220 * 1,13 = 5,0 кВт. Гарантированное отключение меньше чем за один час произойдет при пропуске тока в 20 * 220 * 1,45 = 6,4 кВт.


На кухне постоянное подключение к электричеству должно быть у холодильного оборудования и плиты. Если существует риск превышения силы тока, то одновременную работу остальных устройств можно исключить, выделив для них всего две розетки

При одновременном включении духовки и электрочайника суммарная мощность составит 5,5 кВт или 1,25 части от номинала автомата. Так как чайник работает недолго, то отключения не произойдет. Если в этот момент включатся в работу холодильник и обе морозильные камеры, то мощность составит уже 6,3 кВт или 1,43 части номинала.

Это значение уже близко к параметру гарантированного расцепления. Однако вероятность возникновения такой ситуации крайне мала и длительность периода будет незначительна, так как время работы моторов и чайника невелико.

Возникающего при запуске холодильника стартового тока, даже в сумме со всеми работающими устройствами, будет недостаточно для срабатывания электромагнитного расцепителя. Таким образом, в заданных условиях можно использовать автомат на 20 A.

Единственный нюанс заключается в возможности увеличения напряжения до 230 В, что разрешено нормативными документами. В частности ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009) определяет стандартное напряжение равным 230 В с возможностью использования 220 В.

Сейчас в большинство сетей электричество подают напряжение 220 В. Если же параметр тока приведен к международному стандарту 230 В, то можно пересчитать номиналы в соответствии с этим значением.

Виды автоматических выключателей

При возникновении аварийной ситуации в электрической сети – короткого замыкания, пожара или поражения человека током, она должна быть немедленно обесточена. Ранее эту функцию выполняли плавкие предохранители. Их основным недостатком является то, что они отключают только одну, и чаще всего только фазную, линию.

А по сегодняшним правилам эксплуатации электроустановок необходим полный разрыв. Кроме того, действуют они недостаточно быстро и после срабатывания подлежат замене. Этих недостатков лишены автоматические предохранители и выключатели.

Типы и виды автоматических выключателей

Семейство электротехнических устройств, которые в повседневном употреблении нередко называют «электрический автомат», очень разнообразно. Если будет позволено такое сравнение, оно состоит из нескольких кланов, различающихся по типу воздействия, на которое они реагируют, а также по конструктивному исполнению.

В зависимости от этого они используются для защиты всей электрической сети в целом, отдельных цепей и устройств, или человека. Есть и внутриклановое деление. Например, по скорости срабатывания.

Типы автоматических выключателей по виду воздействия:

  • Срабатывание от сверхтоков (короткое замыкание) и нагрева. Самый распространенный тип. Применяются для защиты всей схемы электроснабжения (вводные автоматы) или отдельных устройств.
  • Реагирование на дифференциальный ток. Это так называемые УЗО – устройства защитного отключения, применяющиеся для предотвращения поражения человека электрическим током.
  • Тепловые реле. Используются в электрических приводах для защиты электродвигателей от перегрузок.

Устройство автоматических выключателей

Принцип устройства коммутаторов, реагирующих на сверхтоки и перегрев, одинаково как для устройств типа АП, ВА или автоматических предохранителей. Выключатели типа ВА имеют клеммы с винтовым зажимом. К входной подключен подвижный контакт, который системой рычагов и пружин связан с рычагом управления.

Во включенном состоянии у него есть электрический контакт с электромагнитным расцепителем – соленоидом с подвижным сердечником-штоком. Проводник на его выходе соединен с еще одним элементом управления – биметаллической пластиной, упирающейся в шток. Дополнительным элементом устройства является дугогасительная камера – пакет пластин из электротехнического фибролита.

Расцепитель рассчитан на срабатывание при прохождении через его катушку тока определенного номинала. При достижении этого значения соленоид выталкивает шток и размыкает контакт. Обратите внимание, что биметаллическая пластина подключена к выходной клемме. Поэтому есть существенная разница в том, как поставить автоматический выключатель. Перевернутый вверх ногами, он перестает реагировать на короткое замыкание из-за дополнительного сопротивления пластины.

Выключатель автоматический: особенности, назначение

Устройство, способное разомкнуть цепь при коротком замыкании или перегрузке сети (переизбыток подключенного оборудования). Это основной вид автоматов, который имеет 2 контакта (вход/выход фазы) и работает по принципу электромагнита, состоящего из соленоида и штока, а также пластины из биметалла. Получается, что при нормальной токовой нагрузке расцепитель работает в штатном режиме, однако при ее превышении на соленоиде выталкивается шток. Он, в свою очередь, упирается в биметаллическую пластину, которая и размыкает контакт.


Смотреть галерею

Эти расцепители реагируют не только на токовые перегрузки, но и на повышение внешней температуры, поэтому плохо протянутые контакты могут стать причиной периодических срабатываний. Также хорошо они справляются с аварийным отключением в случае пожара. Но более интересным видом электрических автоматов защиты можно назвать УЗО.

Автоматы дифференциального тока

Они называются УЗО – устройства защитного отключения. Внешне очень похожи на автоматы ВА, отличаясь только кнопкой «Тест». Принципиальные различия в устройстве электромагнитного расцепителя. Он построен на основе дифференциального трансформатора.

Его первичная обмотка составлена из двух катушек, к которым подключены фазный и нулевой провод. Вторичная обмотка соединена соленоидом. В обычном состоянии токи в фазном и нейтральном проводниках равны по величине, но противоположны по фазе. Они компенсируют друг друга, и в первичной обмотке не наводится электромагнитного поля.

При частичном пробое изоляции и соединении фазной линии с заземляющим контуром, баланс нарушается, в первичной обмотке возникает магнитный поток, порождающий электрический ток во вторичной. Соленоид срабатывает и размыкает контакт.

Так происходит если, например, человек берет рукой электроприбор, корпус которого замкнуло на фазу. Эти приборы не защищают ни от короткого замыкания, ни от перегрева, поэтому их ставят последовательно с автоматами ВА. И обязательно после них. Про правильное подключение читайте тут.

Дифференциальные выключатели

Их еще называют автоматическими выключателями дифференциального тока – аббревиатура АВДТ. В них совмещен автомат ВА и УЗО. Их применение упрощает электрическую схему и ее монтаж – вместо двух приборов можно поставить один.

Отличить АВДТ от УЗО можно по схематическому изображению на лицевой панели, что не всегда возможно из-за недостаточной технической грамотности, или по литере перед цифрой номинала и его величине. Подробнее об этом здесь.

На устройстве защитного отключения может быть написано, например, In 16A и I∆n 10 mA. Первое значение – номинальный ток цепи, в котором может работать устройство. Обратите внимание, что перед ним нет буквенной литеры. Второе – ток срабатывания, он никогда не превышает единицы ампер. АВДТ маркируется иначе: C16 10 mA. Литера С – это времятоковая характеристика.

Дифавтомат: что он собой представляет, как работает?

Довольно часто люди не хотят связываться с лишней коммутацией в распределительном шкафу, а иногда просто не хватает места для установки всех систем защиты, которые планировались. Ведь, если разобраться, на ДИН-рейке УЗО занимает 2 модульных места плюс автоматический выключатель – итого 3. А если групп энергообеспечения несколько, к тому же необходимо смонтировать вводной расцепитель, установить прибор учета электроэнергии? Получается, что придется отказываться от каких-либо устройств защиты? Совершенно необязательно. Вместо УЗО и ВА устанавливается дифавтомат, который совмещает в себе функции обоих приборов.

Такое устройство способно сработать на превышение токовой нагрузки, короткое замыкание или утечку в цепи. По размеру оно схоже с УЗО (на 2 места), а иногда и с ВА, которое занимает один модуль. Часто именно этот фактор становится решающим при выборе оборудования, однако у дифференциального автомата тоже есть свои минусы. Стоимость его выше, чем у ВА или устройства защитного отключения, а при отказе одной из частей покупать его придется целиком, в то время как расцепитель можно поменять отдельно.

Среди специалистов ходит множество споров, что лучше – отдельная защита или совмещенная? Судя по статистике, сторонников дифавтоматов и их противников примерно одинаковое количество. При решении этого вопроса стоит исходить из возможности установки. И если выбран дифференциальный автомат, не следует экономить на приобретении. Лучше купить качественное брендовое устройство, чем периодически менять дешевые.

Времятоковые характеристики автоматических выключателей

В зависимости от конструкции соленоида электромагнитного расцепителя автоматический выключатель может срабатывать с разной скоростью. Это и называется времятоковой характеристикой. Основными из них являются:

  • А – максимально быстрое срабатывание. Необходимо для защиты чувствительных к качеству электричества полупроводниковых схем. Прибор может работать только в паре со стабилизатором компенсационного типа. Дома лучше не использовать, поскольку стандарты качества для бытовых сетей невысокие, он будет постоянно срабатывать.
  • В – чувствительность повышенная, но время срабатывания снижено. Можно применять для защиты схем электропитания локальных вычислительных сетей.
  • С – самый распространенный тип прибора, использующийся в быту. Удовлетворительная чувствительность и средняя скорость срабатывания.
  • В – промышленный вариант с пониженной чувствительностью. Используется в сетях с большими амплитудами перепадов напряжения. Например, подключенных к тяговым подстанциям электротранспорта.

Автоматические выключатели – важный элемент электрической цепи. Эксплуатация электроустановок без них может привести техногенной катастрофе локального характера и несет угрозу жизни для обслуживающего персонала.

{SOURCE}

Виды автоматов:

Можно разделить на выключатели переменного тока, постоянного тока и универсальные, работающие при любом токе.

Конструкция — бывают воздушные, модульные, в литом корпусе.

Показатель номинального тока. Минимальный ток срабатывания модульного автомата составляет 0,5 Ампер, например. Скоро напишу о том, как правильно выбрать номинальный ток для автоматического выключателя, подписывайтесь на новости блога, чтобы не пропустить.

Номинальное напряжение, еще одно различие. В большинстве случаев АВ работают в сетях с напряжением 220 или 380 Вольт.

Бывают токоограничивающие и нетокоограничивающие.

Все модели выключателей классифицируются по количеству полюсов. Делятся на однополюсные, двухполюсные, трехполюсные и четырехполюсные автоматы.

Виды расцепителей — максимальный расцепитель тока, независимый расцепитель, минимальный или нулевой расцепитель напряжения.

Скорость срабатывания автоматических выключателей. Выделяют быстродействующие, нормальные и селективные автоматы. Бывают с выдержкой времени, без нее, независимой или обратно зависимой от тока выдержкой времени срабатывания. Характеристики могут сочетаться.

Отличаются по степени защиты от окружающей среды — IP, механических воздействий, токопроводимости материала. По виду привода — ручной, двигатель, пружина.

По наличию свободных контактов и способу присоединения проводников.

типы и назначение устройства, функциональные возможности автоматов

В статье вы узнаете про устройство и принцип работы автоматического выключателя. Такие средства защиты от короткого замыкания и перегрузок на сегодняшний день можно встретить в каждом доме и на производстве. Ушли в небытие так называемые пробки, которые, по сути, выполнены по такой же схеме, как и автоматические выключатели. И даже принцип действия у них схож, вот только использовать не очень удобно – на дин-рейку такую пробку не поставить.

А что уж говорить о плавких вставках – предохранителях, в которых при коротком замыкании перегорает тонкий провод. Такие можно встретить разве что в трансформаторных подстанциях. И то в них используются плавкие вставки, которые наполнены песком. В слаботочных цепях, если так можно выразиться, применяются исключительно автоматические выключатели. Типы и устройство будет рассмотрено в статье. И начнем с описания работы автоматов, которые используются чаще всего в быту.

Штатный режим работы

Итак, давайте рассмотрим устройство и принцип действия автоматического выключателя. У него имеется несколько режимов работы, каждый будет рассмотрен отдельно. В штатном режиме через автоматический выключатель течет ток, который меньше номинального или равен ему. При этом напряжение питания поступает на верхнюю клемму, которая соединена с неподвижным контактом. С последнего ток идет к подвижному контакту, затем по гибкому медному проводнику на соленоид. Далее ток с соленоида поступает на расцепитель (тепловое реле) и после на клемму, расположенную снизу. Именно она соединяется с потребителями электроэнергии.

Аварийные режимы работы

Принцип работы автоматического выключателя переменного тока таков, что при аварийной ситуации (перегрузка или короткое замыкание) происходит отключение защищаемой цепи. Начинает работать механизм свободного расцепления, он приводится в действие специальным расцепителем (обычно электромагнитные или тепловые используются в конструкциях). Давайте рассмотрим особенности обоих типов расцепителей.

Тепловой – это пластина из биметалла, которая состоит из двух слоев сплавов, у которых разные коэффициенты термического расширения. Когда ток проходит по пластине, происходит ее нагрев и она изгибается в то сторону, на которой находится металл с наименьшим коэффициентом. Когда значение силы тока превышает допустимые значения, изгиб становится таким, что его достаточно для того чтобы привести в действие весь расцепительный механизм. При этом размыкается цепь.

Электромагнитные расцепители состоят из соленоида с сердечником (подвижным), который удерживается пружиной. Когда происходит превышение максимального тока, то в катушке начинает наводиться поле. Под его действием сердечник начинает втягиваться внутрь соленоида, пружина при этом сжимается. В этот же момент начинает срабатывать расцепитель. В штатном режиме в катушке также происходит наведение поля, но у него маленькая сила, ее недостаточно для того, чтобы сжать пружину.

Режим перегрузки

Режим перегрузки – это когда ток, потребляемый подключенной к автомату нагрузкой, становится выше, нежели номинальное значение прибора. При этом ток, который проходит через расцепитель, вызывает нагрев пластины из биметалла, что приводит к увеличению ее изгиба. Это приводит к тому, что срабатывает расцепительный механизм. В этот момент выключается автомат, и цепь размыкается.

Тепловая защита срабатывает не мгновенно, так как для нагрева пластины нужно некоторое время. И оно варьируется в зависимости от того, насколько превышено номинальное значение силы тока. Промежуток времени может колебаться от пары секунд до часа. Задержка позволит избавиться от отключения питания при непродолжительном и случайном повышении тока. Часто такие превышения можно наблюдать при запуске электродвигателя.

Ток срабатывания

Минимальное значение силы тока, при котором обязан срабатывать тепловой расцепитель, регулируется специальным винтом на заводе-изготовителе. Значение примерно в полтора раза выше, нежели номинал, который указывается на корпусе выключателя. Как видите, принцип работы расцепителя автоматического выключателя не очень сложен. Но на силу тока, при котором происходит срабатывание тепловой защиты, огромное влияние оказывает и то, какая у окружающей среды температура.

Если в помещении жарко, то прогрев и выгибание биметаллической пластины начнут происходить при малом значении тока. А если в помещении холодно, то тепловой расцепитель начнет работать при более высоком токе. Поэтому один и тот же автоматический выключатель с биметаллической пластиной будет работать по-разному зимой и летом. Это к автоматам с электромагнитными расцепителями не относится.

Перегрузка в электроцепи

Стоит отметить, что принцип работы автоматического выключателя постоянного тока примерно такой же, как и аналогичного прибора, работающего на переменном. Суть сводится к тому, что при превышении допустимой нагрузки происходит нагрев пластины и отключение цепи. Что может быть причиной перегрузки? Самая частая причина – это подключение большого числа потребителей, у которых мощность больше, нежели расчетная.

Если вы одновременно подключите к автомату несколько потребителей – электрочайник, холодильник, утюг, стиральную машинку, кондиционер, электроплиту, - то вполне возможно, что сработает расцепитель. Даже если вы используете автоматический выключатель с номинальным током 16 А, он может отключиться. Все зависит от того, какая мощность у потребителей.

Если происходит частое отключение, то нужно решить, от каких электроприборов можно отказаться на время. Стоит ли включать электроплиту и стиралку одновременно? Зная назначение и устройство автоматических выключателей, можно, конечно, установить прибор с большим значением номинального тока. Но здесь стоит ожидать подвоха со стороны электропроводки дома и ввода – выдержат ли они большую нагрузку?

Режим короткого замыкания

А теперь давайте рассмотрим один из «главных» режимов работы – при коротком замыкании. Вы знаете общее устройство и принцип работы автоматического выключателя в режиме перегрузки. Но частный случай – это режим КЗ. Работает автомат несколько иначе. Ток возрастает при этом до бесконечности, изоляция электропроводки может расплавиться. Чтобы не произошло этого, нужно мгновенно произвести размыкание цепи.

Именно от КЗ помогает защититься электромагнитный расцепитель. Чуть ранее мы говорили о том, из каких элементов состоит этот узел автоматического выключателя. Когда ток возрастает в несколько раз, то в обмотке начинает увеличиваться магнитный поток. Под его действием сердечник втягивается, пружина сжимается. При этом происходит нажатие на спусковую планку, которая находится в механизме расцепления. И питание прерывается, так как силовые контакты мгновенно размыкаются.

Электромагнитный расцепитель – это устройство, которое способно защитить от КЗ и возгорания электропроводки. Срабатывает защита буквально за сотые доли секунды, следовательно, проводка не успевает прогреться до опасной температуры.

Размыкание силовых контактов

Нужно отметить, что по силовым контактам течет очень большой ток. И когда они размыкаются, то образуется дуга, у нее очень высокая температура – порядка 3000 градусов. Для защиты контактов и остальных компонентов от разрушений, в конструкцию вносится один небольшой элемент – дугогасительная камера. Это решетка из нескольких металлических пластинок, изолированных друг от друга.

В том месте, в котором размыкаются контакты, появляется дуга. И один ее край начинает двигаться вместе с тем контактом, который расцепляется. А второй край дуги как бы скользит по неподвижному контакту, после чего переходит на проводник, соединенный с ним. Этот проводник соединяется с дугогасительной камерой. Затем дуга начинает дробиться на пластинках, постепенно слабеет, а затем и вовсе гаснет.

Если присмотреться внимательно к автоматическому выключателю ВК-45 (принцип работы его рассмотрен в нашем материале), то можно увидеть, что внизу есть небольшие отверстия, именно через них уходят газы, которые появляются при горении. Если автомат отключился из-за срабатывания электромагнитного расцепителя, то вы не сможете его включить, пока не устраните причину КЗ. Что касается теплового расцепителя, то заново включить автомат можно после остывания биметаллической пластины.

Как работают воздушные выключатели?

Выше мы рассмотрели устройства, которые применяются в быту и на производстве. Но стоит рассмотреть и принцип работы автоматических воздушных выключателей – это совершенно иная категория приборов. Классифицируют их по типу движения воздуха:

  1. Поперечные.
  2. Продольные.

Воздушные автоматы могут иметь большое количество разрывов контактов, все зависит от того, на какое напряжение они рассчитаны. Чтобы облегчить гашение дуги, с контактами соединяется сопротивление в качестве шунта.

Дугогасительная камера – это набор перегородок, разбивающих дугу на маленькие составляющие. Именно поэтому дуга не может разгореться и достаточно быстро она тухнет. Высоковольтные выключатели, работающие со сжатым воздухом, отличаются тем, что у них либо есть отделитель, либо нет. Если в конструкции имеется отделитель, то силовые контакты соединяются с поршнями. В итоге получается единый механизм. Отделитель включается последовательно с контактами гасителя дуги.

Отделитель и контакты гасителя дуги – это первый полюс автомата. При подаче сигнала на отключение происходит срабатывание механического пневмоклапана. Он открывает пневматический привод, а воздух начинает воздействовать на контакты гасителя дуги. Контакты размыкаются, а дуга при этом тушится при помощи сжатого воздуха. После этого происходит отключение и разделителя. Стоит отметить, что необходимо четко отрегулировать подачу воздуха, чтобы его количества хватило для тушения дуги.

Классификация воздушных автоматов

Все высоковольтные воздушные выключатели можно разделить на несколько групп:

  1. Сетевые – работают при напряжении свыше 6 кВ, могут использоваться в цепях переменного тока для выключения и включения потребителей в штатных режимах (неаварийных). А также для отключения нагрузки при возникновении короткого замыкания.
  2. Генераторные – работают в электросетях с напряжением 6-24 кВ для подключения генераторных установок. Могут выдерживать значительные пусковые токи. Имеется режим работы при КЗ.
  3. Для использования в электротермических установках – у них диапазон напряжений 6-220 кВ. Работают как в штатном, так и в аварийном режимах.
  4. Автоматы спецназначения – такие приборы выпускаются только под заказ, серийных образцов нет. Их делают с учетом всех особенностей эксплуатации.

Классификация по типу и местоположению механизма нагнетания воздуха:

  1. Конструкции опорного типа.
  2. Подвесные.
  3. Встраиваемые в комплектные распределительные устройства.
  4. Выкатного типа.

Плюсы и минусы воздушных автоматов

Среди преимуществ можно выделить следующие:

  1. Используют такие устройства давно, поэтому опыта в их эксплуатации и ремонте предостаточно.
  2. Более современные приборы (например, элегазовые) не поддаются ремонту.

Но есть и недостатки, например:

  1. Необходимо иметь дополнительную пневматическую аппаратуру или компрессор.
  2. При отключении (особенно при аварийном) издает много шума.
  3. Для установки нужно большое пространство – у прибора довольно большие габариты.
  4. Нельзя устанавливать в пыльных и влажных помещениях. Поэтому приходится применять дополнительные меры, чтобы уменьшить запыленность и влажность.

Дифференциальный автомат – что это такое?

И напоследок разберемся с принципом работы дифференциального автоматического выключателя. Это устройство для защиты, которое при аварии отключает сразу и ноль, и фазу. В функции прибора входит:

  1. Слежение за током короткого замыкания, а также отключение цепи при его появлении.
  2. Отключение цепи при превышении допустимой нагрузки.
  3. Имеются ли токи утечки. В том случае, если кто-то прикасается к оголенным проводам, происходит утечка тока. Дифференциальный автомат при этом отключается.

По сути, этот прибор совмещает в себе два устройства – простой автоматический выключатель и УЗО. Главный плюс в том, что ваша безопасность и электропроводка всегда под защитой (конечно, если все сделано по правилам). Также можно выделить еще один плюс – нет необходимости в установке УЗО. Кроме того, в щитке прибор занимает немного места. И подключить к электросети прибор не составит труда.

Но есть и недостатки. В частности, на некоторых моделях отсутствуют флажки, поэтому сразу определить причину срабатывания сложно. Второй недостаток – если вышла из строя одна половина прибора, придется менять все устройство полностью. Ремонтировать его нельзя. И самый главный недостаток – это стоимость. Она значительно выше, чем у УЗО и обычного автомата. Поэтому, прежде чем ставить дифференциальные выключатели, решите, нужно ли вам это. Вполне возможно, что проще окажется поставить УЗО и обычный автомат.

Электрические автоматы: назначение и функциональные особенности

Сразу после появления электричества ученые начали работать над вопросами повышения безопасности эксплуатации сетей и предотвращения их от перегрузок.

За последние несколько десятилетий было сконструировано большое количество разнообразных устройств, при помощи которых люди стремились повысить надежность и работоспособность системы. Электрические автоматы считаются одной из последних и перспективных разработок. Вместе со специалистами электромонтажной компании EMASTER постараемся разобраться с их особенностями.

Особенности оборудования

Электрические автоматы позволяют в автоматическом режиме отключать питание при появлении в сети замыканий и различного рода перегрузок. Предохранитель после факта срабатывания защиты требуется заменить на новый, после чего прибор можно вновь включать.

Подобный вид оборудования обеспечивает эффективную защиту от неблагоприятных ситуаций, поэтому необходим в любых электрических сетевых схемах. Устройство позволяет предотвратить негативные последствия в следующих ситуациях:

  • пожары и возгорания;
  • удар и поражение током;
  • неисправности проводки.

На рынке представлено несколько видов автоматических видов выключателей, поэтому для осуществления безошибочного выбора требуется знать об основных особенностях таких моделей. Существует несколько критериев, по которым происходит классификация оборудования.

 

Способность выполнять отключение

Характеристика «отключающая способность» определяет значение тока, при появлении которого устройство разомкнет цепь и выполнит отключение прибора. Существуют следующее разделение устройств на группы:

  • 4500 ампер — предполагает использование для предотвращения различного вида неисправностей, которые могут появляться в старых постройках;
  • 6000 ампер — нередко применяются в многоэтажных сооружениях, которые относятся к категории новостроек;
  • 10000 ампер — предназначены для промышленного использования и обеспечения защиты различных электрических установок, в том числе расположенных вблизи электростанций.

Показатель «число полюсов» информирует о числе проводов, подключение которых допускается выполнить для электрического автомата. При наступлении аварийной ситуации происходит отключение напряжения в автоматическом режиме.

Особенности однополюсных устройств

Отличительной чертой однополюсных автоматов считается простота конструкции. Их часто устанавливают для обеспечения защиты на отдельных участках электрической сети. К выключателю допускается подсоединить только два вида провода, то есть выход и вход.

Устройство позволяет предотвратить перегрузки и короткие замыкания. Подключение нейтрального провода выполняется в обход автомата к нулевой шине, заземление обеспечивается отдельно. При отключении происходит разрыв фазы, а нулевой провод остается по-прежнему соединенным с точкой питания. Такая особенность обуславливает неспособность автомата обеспечить 100% защиту.

Варианты с двумя полюсами

При необходимости обеспечить полное отсоединение от сети выбирают вариант использования автомата, который обладает двумя полюсами. При наступлении аварии проводка сразу отключается. Подобная особенность позволяет проводить работы по обслуживанию и ремонту сети, а также выполнять подключение и иные виды профилактических мероприятиях в условиях полной безопасности.

Устройства с двухполюсного типа часто применяют при необходимости организовать отдельный выключатель для оборудования, работающего от 220 вольт. Подключение предполагает наличие 4-х проводов, 2 из которых идут от сети, а другие направляются в сторону питания.

 

Трех- и четырехполюсные устройства

Автоматы с тремя полюсами используются в сетях, которые имеют аналогичное количество фаз. Заземление остается незащищенным, а для проводников фаз обеспечивают соединение с полюсами. Наиболее часто подобные модели используются в промышленных условиях для обеспечения безопасного питания двигателей электричеством. Автомат позволяет подключить 6 проводников, из них 3 являются фазами электрической системы, а остальные отходят от автомата и обеспечиваются защитой.

Четырехполюсные виды автоматов используются для защиты трехфазной сети, которая имеет четырехпроводную систему проводников. Примером такого варианта выступает электродвигатель, который включается по схеме звезды. Такие устройства могут быть подключены устройству с 8 проводниками и в этом случае с обеих сторон имеется 3 фазы и ноль.

Особенности маркировки

Наличие на устройстве символа «B» означает, что оборудование обеспечивает отключение за временной интервал от 5 до 20 секунд. Значение тока в экстремальных ситуациях может показывать от 3 до 5 минимальных значений 0.02 с. Подобный вид приборов часто используется для обеспечения эффективной защиты бытовой техники, предотвращения аварий и неисправностей электропроводки в стандартных квартирах и частных домах.

Наличие на автомате маркировки «B» означает, что устройство способно выполнять отключение за промежуток равный от 1 до 10 секунд. Такие устройства используются в различных областях человеческой деятельности. Их часто можно встретить в квартирах многоэтажных домов, частных строениях, хозяйственных и производственных помещениях.

Автоматы с маркировкой «D» широко используются в промышленности. Они могут иметь исполнение в виде 3-х или 4-х полюсов. С их помощью обеспечивают защиту мощным электромоторам и различным видам устройств трехфазного типа. Время срабатывания защиты варьируется в пределах 10 секунд, а ток способен превышает номинальное пороговое значение в 14 раз. Подобная особенность позволяет использовать такие виды автоматических устройств для обеспечения эффективной защиты различных электрических схем.

Электродвигатели с высокими показателями мощности часто подключают посредством использования автоматов с маркировкой «D», так как они характеризуются высокими значениями пускового тока. Подобные виды устройств обеспечивают эффективную и надежную защиту от неблагоприятных последствий, которые могут возникать при наступлении аварийных ситуаций.

Автоматический выключатель: назначение, устройство, применение

При нарушении правил безопасного использования электрического тока могут наступить очень серьёзные последствия. Возникновение пожара в результате короткого замыкания может привести не только к материальным потерям, но и человеческим жертвам. Чтобы максимально обезопасить объект, в котором имеются проводники под высоким напряжением, применяется автоматический выключатель. Такой автомат защиты или дифференциальный автомат  должен быть установлен в любом жилом доме, а также на производственных объектах.

Устройство автоматического выключателя

Вне зависимости от типа и мощности автоматического выключателя, такие изделия будут состоять из следующих элементов:

Корпус

Корпус дифавтомата изготавливается из прочного пластика, который устойчив к высокой температуре. Также внешняя оболочка этого изделия не должна проводить электрический ток, даже в небольшом количестве.

Электромагнитный расцепитель

Этот элемент выключателя представляет собой электромагнит, обмотка которого выполнена из медной проволоки большого диаметра. Электромагнит имеет также подвижную часть, которая соединена с механическим выключателем. Принцип работы автомата оснащённого катушкой заключается в том, что при возникновении в сети большой силы тока, магнитное поле катушки возрастает многократно, в результате чего перемещается её подвижная часть. Толкатель нажимает на механические контакты и разъединяет их.

Тепловой расцепитель

Этот механизм выключения также соединяется с основным механическим выключателем тока, но принцип действия его отличается от электромагнитного расцепителя. Разъединение контактов осуществляется в результате нагрева биметаллической пластины в результате возникновения силы тока, которая незначительно превышает максимально возможные параметры этого значения.
Выше были перечислены основные элементы такого типа выключателей, но если разобрать изделие, то можно обнаружить несколько деталей, которые также необходимы для функционирования автоматического выключателя. Среди второстепенных, но не менее важных составляющих механизма дифавтомата можно назвать следующие:

  • Гибкий проводник.
  • Рычаг управления.
  • Контакты крепления проводов.
  • Дугогасительная камера.
  • Подвижный силовой контакт.
  • Неподвижный силовой контакт.

 

Автомат защиты только в том случае будет служить длительное время без каких-либо нареканий, если все его элементы были изготовлены из качественных материалов. Также очень важно качество сборки, ведь даже небольшие отклонения от заданных параметров, могут стать причиной выхода устройства из строя. Чтобы максимально обезопасить себя от приобретения некачественной продукции, следует отдавать предпочтение изделиям известных производителей электротехнической продукции.

Устройство автоматического выключателя видео:

Принцип работы автоматического выключателя

Для того чтобы электрический ток прошёл свободно через выключатель достаточно поднять рычаг управления вверх. В этом случае неподвижный и подвижный контакты соединятся и ток через катушку, биметаллическую пластину и гибкий проводник поступит к потребителям.
При возникновении короткого замыкания в катушке, принцип работы выключателя заключается в том, что мгновенно образуется магнитное поле, которое выталкивает рычаг, который размыкает рабочие контакты. Точно так же срабатывает защита, когда возникает перенапряжение в сети. При повышении напряжения выше номинала, ток в цепи увеличивается, что и приводит к срабатыванию автоматического выключателя.
Совершенно иначе работает биметаллическая пластина, которая включена в цепь выключателя последовательно с катушкой. Ток в сети, на которую не рассчитан выключатель, срабатывает в результате изгибания тонкого биметалла. Такой элемент соединён с рычагом катушки, поэтому при возникновении достаточного усилия, контакты автоматического предохранителя также мгновенно размыкаются. Защита перенапряжения осуществляется в тот момент, когда в электрической сети появилось повышенное напряжение или были включены потребители, суммарная мощность которых превышает разрешённое потребление тока на данном участке. Такой автомат защиты сети срабатывает не сразу, а спустя некоторое время. Диапазон момента включения теплового расширителя довольно велик. В зависимости от нагрузки прибор может отключиться через несколько секунд, но при незначительном превышении тока безостановочная работа электроприборов может продолжаться до 1 часа.

Принцип работы автоматического выключателя видео смотрите ниже:

Виды автоматических выключателей

Автоматический выключатель определённой модели устанавливается в зависимости от характеристик электрического тока в сети, в которой он установлен. Наиболее часто такие изделия разделяются на следующие виды:

  • Универсальные.
  • Постоянного тока.
  • Переменного тока.

Устройствами, работа которых предполагается только в сети переменного тока оснащаются объекты, подключаемые к бытовой сети 220 В.  Автоматический выключатель может применятся и как автомат защиты электрического двигателя. Универсальные устройства могут без каких-либо ограничений использоваться для установки, как в постоянной, так и переменной электрических сетях.

Устройство защиты от токовых нагрузок может быть рассчитано на работу при различных показателях напряжения. Наиболее часто такие устройства разделяются на выключатели 220 и 380 Вольт.

Не менее важным параметром таких устройств является время срабатывания. Этот параметр автоматического выключателя называется селективностью. Различают автоматы быстродействующие, нормальные, а также селективные устройства. Такие приборы могут работать с задержкой времени срабатывания или без неё.

Типы автоматических выключателей

Автомат защиты электрической сети может быть различного типа отключения. Для установки как в сетях с переменным напряжением, так и для защиты электродвигателя применяются следующие разновидности таких устройств:
1. Тип «А».


Такие устройства идеально подходят для установки в электрической сети большой протяжённости. Мгновенное размыкание контактов в выключателях этого типа происходит при двукратном превышении номинального тока.
2. Тип «В».


Используются, в основном, для установки в цепях, питающих приборы освещения. Срабатывают при 3-х кратном превышении тока.
3. Тип «С».


Автоматический выключатель этого типа, как правило, устанавливаются в электрических сетях с относительно небольшим электропотреблением. Такое устройство может быть особенно эффективно использовано, как автомат защиты электрического двигателя или трансформатора.
4. Тип «D».


Применяются  как автомат защиты двигателя высокой мощности. Выключатель этого типа отлично справляется с индуктивной нагрузкой, возникающей в момент, когда мотор, двигатель или иное устройство, оснащённое катушкой, включается в электрическую сеть. Срабатывание выключателя происходит при десятикратном превышении номинального тока.
Некоторые производители автоматических выключателей занимаются выпуском устройств «К» и «Z» типов. Такие изделия часто не совпадают между собой по многим характеристикам, поэтому основные параметры выключателей таких моделей, необходимо уточнять при покупке.

Где применяются дифавтоматы

Область применения выключателя электрического автоматического, электрический ток которого ограничен определёнными пределами, очень широка. Для электрических сетей, сеть которых опутала практически весь земной шар, такое решение предохранения от коротких замыканий является наиболее дешёвым. Практически в каждом жилом доме дифференциальный автомат устанавливается перед прибором учёта потребления электрического тока.


Автомат защиты сети в цепи электрического двигателя позволяет не только предотвратить оплавление элементов при возникновении короткого замыкания, но и предохранить дорогостоящий агрегат от чрезмерных нагрузок.
Защита перенапряжения в портативных генераторах тока также позволяет предотвратить оплавление обмотки такого устройства при коротких замыканиях и при подключении потребителей, мощность которых слишком велика.

Заключение

Автомат защиты электрической сети в отличие от устаревших плавких предохранителей позволяет мгновенно восстановить движение электрического тока по проводнику, после устранения причины срабатывания механизма. Также основное достоинство работы таких устройств заключается в надёжности и высокой чувствительности основных рабочих элементов. При необходимости в электрическую сеть могут быть установлены несколько дифавтоматов. Защита, когда возникает перенапряжение, состоящая из 2 и более устройств позволяет отключить только небольшой участок электрической проводки, где произошло превышение максимального значения электрических параметров.

Устройство, назначение и принцип действия автоматического выключателя

Автоматические выключатели – это устройства, которые предназначаются для защитного отключения цепей постоянного и переменного тока в случаях короткого замыкания, токовой перегрузки, снижения напряжения или его исчезновения. В отличии от плавких предохранителей автоматические выключатели имеют более точный ток отключения, могут многократно использоваться, а также при трехфазном исполнении при срабатывании предохранителя какая – то из фаз (одна либо две) могут остаться под напряжением, что является тоже аварийным режимом работы (особенно при питании трехфазных электродвигателей).

Автоматические выключатели классифицируют по выполняемым функциям, таким как:

  • Автоматы минимального и максимального тока;
  • Автоматы минимального напряжения;
  • Обратной мощности;

Принцип действия автоматического выключателя

Мы рассмотрим принцип действия автоматического выключателя на примере автомата максимального тока. Его схема показана ниже:

Где: 1 – электромагнит, 2 – якорь, 3, 7 – пружины, 4 – ось, по которой движется якорь, 5 – защелка, 6 – рычаг, 8 – силовой контакт.

При протекании  номинального тока система работает нормально. Как только ток превысит допустимое значение уставки, последовательно включенный в цепь электромагнит 1, преодолеет усилие сдерживающей пружины 3 и втянет якорь 2, и провернувшись через ось 4 защелка 5 освободит рычаг 6. Тогда отключающая пружина 7 разомкнет силовые контакты 8. Такой автомат включается вручную.

В настоящее время созданы автоматы, которые имеют время отключения от 0,02 – 0,007 с на токи отключения 3000 – 5000 А.

Конструкции автоматических выключателей

Существует довольно много различных конструкций автоматических выключателей как цепей переменного, так и цепей постоянного тока. В последнее время очень широкое распространение получили автоматы малогабаритные, которые предназначаются для защиты от КЗ и токовых перегрузок сетей бытовых и производственных в установках на токи до 50 А и напряжением до 380 В.

Главным защитным средством в таких выключателях являются биметаллические или электромагнитные элементы, срабатывающие с определенной выдержкой времени при нагревании. Автоматы, в которых присутствует электромагнит, обладают довольно большим быстродействием, и этот фактор очень важен при коротких замыканиях.

Ниже показан пробочный автомат на ток 6 А и напряжением не превышающим 250 В:

Где: 1 – электромагнит, 2 –пластина биметаллическая, 3, 4 – кнопки включения и  выключения соответственно, 5 – расцепитель.

Биметаллическую пластину, как и электромагнит, включают в цепь последовательно. Если через автоматический выключатель протекает ток выше номинального,  пластина начинает нагреваться. При длительном протекании превышающего тока пластина 2 деформируется в следствии нагрева, и воздействует на механизм расцепителя 5. При возникновении в цепи короткого замыкания электромагнит 1, мгновенно втянет сердечник и этим тоже воздействует на расцепитель, который разомкнет цепь. Также данный тип автомата отключается вручную путем нажатия кнопки 4, а включение только ручное путем нажатия кнопки 3. Механизм расцепления выполняется в виде ломающегося рычага или защелки. Принципиальная электрическая схема автомата показана ниже:

Где: 1 – электромагнит, 2 – биметаллическая пластина.

Принцип действия трехфазных автоматических выключателей практически ничем не отличается от однофазных. Трехфазные выключатели снабжаются специальными дугогасительными камерами или катушками, в зависимости от мощности устройств.

Ниже приведено видео подробно описывающее работу автоматического выключателя:

Система обучения базовым электрическим машинам

Система обучения базовым электрическим машинам

Amatrol (85-MT2) обучает электрические машины, обычно используемые в промышленных, коммерческих и жилых помещениях: однофазные двигатели переменного тока, трехфазные электродвигатели переменного тока и электродвигатели постоянного тока . Учащиеся практикуют соответствующие отраслевые навыки, включая эксплуатацию, установку, анализ производительности и выбор электрических машин для различных применений.

Amatrol's 85-MT2 включает ряд промышленных машин, в том числе многоцелевой однофазный двигатель переменного тока, двухфазный двигатель, двигатель / генератор постоянного тока и трехфазный асинхронный двигатель.Эта обучающая система также включает в себя интегрированный базовый тестовый блок, фототахометр, набор проводов, зубчатый тормоз, ручной зажимной мультиметр, портативный цифровой мультиметр, учебную программу мирового уровня и справочное руководство для студентов. В этой системе используются компоненты промышленного качества, чтобы помочь учащимся лучше подготовиться к тому, с чем они столкнутся на работе, и выдержать частое использование.

Промышленные стандартные машины и терминология проводки

Электрические машины 85-MT2 представляют собой стандартные промышленные единицы, которые предоставляют учащимся практический опыт установки и регулировки промышленных двигателей.Каждый блок рассчитан на 1/3 л.с., что является минимальным размером, при котором данные о характеристиках двигателя моделируют производительность более крупных двигателей. Агрегаты подключаются к нагрузочным устройствам через гибкую муфту промышленного стандарта, которая позволяет изучать методы центровки валов.

Для силовых соединений каждой машины используется промышленная стандартная терминология проводки (например, номера T), чтобы учащиеся изучали, как подключать электрические машины так же, как и на работе. В 85-MT2 используются сменные панели для электрических схем для оценки обучения.

Учебная программа по работе с электрическими машинами мирового класса и дополнительные интерактивные мультимедиа

85-MT2 предлагает потрясающую глубину и широту тем, связанных с электрическими машинами, в рамках учебной программы мирового класса Amatrol. Этот учебный план объединяет теорию машин с практическим, практическим развитием навыков, так что учащиеся могут напрямую применять эти знания при эксплуатации и установке электродвигателей. Учащиеся начнут с изучения основ электрических двигателей и их безопасности, а затем перейдут к более сложным приложениям, таким как анализ производительности, измерение крутящего момента и скорости, а также конфигурации двигателей.

Кроме того, Amatrol предлагает эту учебную программу в дополнительном интерактивном мультимедийном формате. Этот мультимедийный материал включает в себя все темы и навыки из нашей традиционной печатной учебной программы и добавляет аудио, впечатляющую полноцветную графику и 3D-анимацию, чтобы полностью заинтересовать учащихся.

Ручной цифровой мультиметр

Ручной цифровой мультиметр позволяет учащимся анализировать производительность каждой машины в реалистичных условиях, как в полевых условиях. Встроенные регулируемые источники питания переменного и постоянного тока позволяют учащимся изучать работу машин переменного и постоянного тока в различных условиях.Его уникальная система переключения имеет 11-позиционный переключатель, который позволяет учащимся считывать ток и напряжение на всех трех ветвях питания без отключения проводов.

Промышленные нагрузки с безопасностью

Интегрированная испытательная установка имеет приспособления для установки зубчатого тормоза на нагрузочные двигатели, чтобы учащиеся могли наблюдать за их работой в реальных условиях. На блоке также устанавливаются две связанные машины для демонстрации работы генератора. Устройства безопасности включают трехфазный автоматический выключатель и кнопку аварийного останова с ключом.

Справочное руководство для учащихся

Образец справочного руководства для учащихся включен в систему обучения. Исходя из мультимедийной программы, Student Reference Guide берет техническое содержание всей серии, содержащееся в целях обучения, и объединяет их в одну книгу в идеальном переплете. Если вы хотите узнать о приобретении дополнительного справочника Student Reference Guide для вашей программы, обратитесь к местному представителю Amatrol для получения дополнительной информации.

Основные характеристики

  • Промышленные стандартные двигатели 1/3 л.с.
  • Сварная стальная рабочая станция для тяжелых условий эксплуатации
  • Промышленные нагрузки с тормозом Prony
  • Промышленная стандартная терминология проводки
  • Устройства промышленной безопасности
  • Мультимедийная программа доступна
  • Справочное руководство для учащихся

Электрические машины Мультимедиа (CD-B862)

Базовые электрические машины знакомят с электрическими схемами и решают многие отраслевые задачи в электрических системах, включая двигатели серии постоянного тока, шунтирующие и составные двигатели постоянного тока, скорость и крутящий момент двигателя, характеристики двигателя, электродвигатели переменного тока с разделением фаз, двигатели переменного тока с конденсаторным пуском, постоянные конденсаторы. , и двухконденсаторные двигатели, и трехфазные асинхронные двигатели.

Захватывающие мультимедиа

Обширный и подробный мультимедийный материал

Amatrol охватывает основы электротехники, например, электрические машины. Интерактивные экраны в сочетании с наглядной графикой преподают электрические машины темам, от вращающихся электродвигателей до трехфазных асинхронных двигателей. С дополнительным оборудованием учащиеся могут применить эти теоретические знания для получения непосредственных практических навыков. Например, учащиеся изучают, как изменить направление вращения двигателя постоянного тока, а затем самостоятельно вручную изменить направление вращения двигателя постоянного тока.Такое сочетание теории и практики укореняет концепции в сознании учащихся и облегчает понимание более сложных тем. (Каталожный номер 85-MT2)

Система обучения генераторов постоянного тока (5-MT2-B)

Система обучения генераторов постоянного тока 85-MT2-B компании

Amatrol дополняет систему обучения электрических машин 85-MT2 для обучения генераторов постоянного тока, которые обычно используются в промышленных, коммерческих и жилых помещениях. Студенты получат соответствующие отраслевые навыки, в том числе принципы эксплуатации, установки, анализа производительности и выбора генераторов постоянного тока для различных приложений.

85-MT2-B включает в себя резистивную нагрузку и индуктивную нагрузку, которые подключаются к генератору постоянного тока, поставляемому с системой 85-MT2, для обеспечения работы при различных типах нагрузок. В комплект входят учебные материалы для студентов как для теории, так и для лабораторных работ, а также руководство для учителя.

Доступна мультимедийная программа

В непревзойденных мультимедийных возможностях

Amatrol используются текст, аудио и потрясающая 3D-анимация, которые привлекают учащихся как к теоретическим знаниям, так и к практическим навыкам. Эта тщательная, исключительно подробная учебная программа построена так, чтобы начинать с основ и постепенно переходить к более сложным концепциям и навыкам.Благодаря партнерству с ключевыми лидерами отрасли и ведущими преподавателями Amatrol разработала правильный баланс знаний и прикладных навыков, необходимых для обучения учащихся работе в выбранной ими области.

Загрузить информацию о продукте

Система обучения генераторов / синхронных двигателей (85-MT2-C)

Система обучения генераторов / синхронных двигателей 85-MT2-C компании

Amatrol дополняет систему обучения электрических машин 85-MT2 и систему обучения генераторов постоянного тока 85-MT2-B для обучения генераторов переменного тока и синхронных двигателей, обычно используемых в промышленности.Генераторы переменного тока являются мобильным источником электроэнергии переменного тока, в то время как синхронные двигатели снижают затраты на электроэнергию за счет корректировки общего коэффициента мощности на установке. Студенты изучают соответствующие отраслевые навыки, в том числе принципы эксплуатации, установки и анализа генераторов переменного тока и синхронных двигателей.

85-MT2-C включает в себя емкостную нагрузку, комбинированный синхронный двигатель / генератор переменного тока и блок синхронизирующих ламп / переключателей. Емкостный блок нагрузки в сочетании с нагрузками, подаваемыми на 85-MT2-B (резистивными и индуктивными), обеспечивает работу при различных типах нагрузок.В комплект входят учебные материалы для студентов как для теории, так и для лабораторных работ, а также руководство для учителя.

Доступна мультимедийная программа

В непревзойденных мультимедийных возможностях

Amatrol используются текст, аудио и потрясающая 3D-анимация, которые привлекают учащихся как к теоретическим знаниям, так и к практическим навыкам. Эта тщательная, исключительно подробная учебная программа построена так, чтобы начинать с основ и постепенно переходить к более сложным концепциям и навыкам. Благодаря партнерству с ключевыми лидерами отрасли и ведущими преподавателями Amatrol разработала правильный баланс знаний и прикладных навыков, необходимых для обучения учащихся работе в выбранной ими области.

Загрузить информацию о продукте

Система обучения электродвигателю ротора (85-MT2-D)

Система обучения электродвигателей с фазным ротором 85-MT2-D компании

Amatrol дополняет систему обучения электрических машин 85-MT2 и систему обучения генераторов постоянного тока 85-MT2-B для обучения электродвигателям с фазным ротором, используемым в промышленности. Двигатели с фазным ротором обеспечивают возможность регулирования скорости для тяжелых двигателей с высоким крутящим моментом, таких как промышленные краны. Студенты получат соответствующие отраслевые навыки, в том числе принципы эксплуатации, установки и анализа рабочих характеристик двигателей с фазным ротором.

85-MT2-D включает двигатель с фазным ротором, регулятор скорости вращения ротора, а также учебные материалы для студентов по теории и лабораторным работам. Поставляемые с 85-МТ2-В нагрузки (резистивные и индуктивные) обеспечивают работу при различных типах нагрузок.

Доступна мультимедийная программа

В непревзойденных мультимедийных возможностях

Amatrol используются текст, аудио и потрясающая 3D-анимация, которые привлекают учащихся как к теоретическим знаниям, так и к практическим навыкам. Эта тщательная, исключительно подробная учебная программа построена так, чтобы начинать с основ и постепенно переходить к более сложным концепциям и навыкам.Благодаря партнерству с ключевыми лидерами отрасли и ведущими преподавателями Amatrol разработала правильный баланс знаний и прикладных навыков, необходимых для обучения учащихся работе в выбранной ими области.

Загрузить информацию о продукте

Дополнительная информация

Какие бывают типы приводов?

Независимо от того, являетесь ли вы специалистом по машинам или кем-то, кто все еще изучает детали моторных устройств, вы, скорее всего, знаете о приводе и его значении.

Приводы

служат для управления движениями внутри машин. Однако существуют различные типы приводов, которые производят различные движения и используют разные источники энергии. Выявление различий между этими устройствами управления движением поможет вам устранять неполадки в деталях или совершенствовать процессы в вашем станке.

Давайте рассмотрим различные типы приводов и их функции, а также дадим несколько советов, как поддерживать их работу с максимальной производительностью.

Что такое привод?

Привод - это часть машины, которая инициирует движения, получая обратную связь от управляющего сигнала. Как только на него подается питание, привод создает определенные движения в зависимости от назначения машины.

Какие бывают устройства с приводами?

Машины и системы имеют приводы с момента их популяризации еще во время Второй мировой войны. Наиболее известные примеры приводов:

  • Электродвигатели: Любая часть оборудования или прибора, которая преобразует электрическую энергию в движение, например, в вентиляционных вентиляторах, блендерах или холодильниках, содержит по крайней мере один привод.В электромобилях также используются приводы.
  • Шаговые двигатели: Эти приводы известны тем, что они принимают цифровые импульсы и преобразуют их в механическое движение. Шаговые двигатели часто встречаются в роботах, интеллектуальных инструментах или автоматизированном режущем оборудовании.
  • Гидравлические цилиндры: Это устройства с поступательным движением, которые работают с помощью трубки, поршня и штока. Многие транспортные средства, например бульдозеры, экскаваторы или экскаваторы, работают с использованием гидравлического привода.

Какие бывают типы приводов?

Приводы

можно классифицировать по движению, которое они производят, и используемому источнику питания.

Движение

Приводы

могут создавать два основных типа движения: линейное и вращательное.

Линейные приводы

Судя по названию, линейные приводы - это устройства, которые перемещаются по прямой траектории. Они могут быть механическими или электрическими и чаще всего встречаются в гидравлических или пневматических устройствах. Любая машина, оборудование или гаджет, требующие некоторой формы прямого движения, обычно имеют линейный привод.

В простом линейном приводе есть гайка, крышка и скользящая трубка.Скользящая труба обеспечивает пространство для движения, в то время как гайка и крышка обеспечивают движение блокировки, которое удерживает привод на прямом пути. Другие сложные линейные приводы будут иметь дополнительные детали, но упомянутая выше система является основой для прямого движения.

Поворотные приводы

В отличие от линейных приводов поворотные приводы создают круговое движение. От термина «вращающийся» большинство машин используют эти вращающиеся части для выполнения вращательного движения.Они часто используются в сочетании с линейным приводом, если машина требует движения вперед, назад, вверх или вниз.

Многие поворотные приводы имеют электрический привод, но некоторые приводятся в действие с помощью гидравлической или пневматической системы. Поворотные приводы можно найти в дворниках, электрических вентиляторах или производственных машинах, которые транспортируют товары из одной области в другую.

Источник энергии

Чтобы различать разные типы приводов, мы также можем отсортировать их по источнику питания или системе, которую они используют для перемещения.Ниже приведены наиболее распространенные приводы в зависимости от источника энергии:

Гидравлические приводы

Гидравлические приводы работают за счет использования заполненного жидкостью цилиндра с поршнем, подвешенным в центре. Обычно гидравлические приводы производят линейные движения, и пружина прикрепляется к одному концу как часть возвратного движения. Эти приводы широко используются в оборудовании для упражнений, таком как степперы или автомобильные транспортные средства.

Пневматические приводы

Пневматические приводы - один из самых надежных вариантов движения машины.Они используют сжатые газы для создания механического движения. Многие компании предпочитают приводы с пневматическим приводом, потому что они могут совершать очень точные движения, особенно при запуске и остановке машины.

Примеры оборудования, в котором используются пневматические приводы:

  • Автобусные тормоза
  • Тренажеры
  • Лопастные двигатели
  • Датчики давления
  • Пневматические почтовые системы
Электроприводы

Электрические приводы, как вы уже догадались, для работы требуют электричества.Хорошо известные примеры включают электромобили, производственное оборудование и робототехническое оборудование. Подобно пневматическим приводам, они также создают точное движение, поскольку поток электроэнергии постоянен.

Различные типы электрических приводов включают:

  • Электромеханические приводы: Эти приводы преобразуют электрические сигналы во вращательные или линейные движения и даже могут сочетать и то, и другое.
  • Электрогидравлические приводы: Приводы этого типа также имеют электрическое питание, но приводят в движение гидроаккумулятор.Затем аккумулятор обеспечивает силу для движения, обычно наблюдаемую в тяжелом промышленном оборудовании.
Тепловые и магнитные приводы

Тепловые и магнитные приводы обычно состоят из сплавов с памятью формы, которые можно нагревать для создания движения. Движение тепловых или магнитных приводов часто происходит из-за эффекта Джоуля, но оно также может происходить, когда катушка помещается в статическое магнитное поле. Магнитное поле вызывает постоянное движение, называемое силой Лапласа-Лоренца.Большинство тепловых и магнитных приводов могут производить широкий и мощный диапазон движений, оставаясь при этом легкими.

Механические приводы

Некоторые приводы в основном механические, например, шкивы или реечные системы. Применяется другая механическая сила, например, тянущая или толкающая, и привод будет использовать это единственное движение для достижения желаемых результатов. Например, поворот одной шестерни на рейке и шестернях может переместить объект из точки A в точку B.Тянущее движение, приложенное к шкиву, может поднять другую сторону вверх или в желаемое место.

Полимерные приводы со сверхспиральной спиралью
Полимерные приводы

Supercoiled - относительно новое дополнение к различным типам приводов. Они используются в робототехнике и протезах конечностей, поскольку могут воспроизводить движение мышц человека через катушку, которая сжимается и расширяется при нагревании или охлаждении.

Как выбрать правильный привод

Понимание различных типов приводов - решающий шаг в выборе наилучшего варианта для вашего оборудования.Поскольку каждый вид имеет свое уникальное предназначение и требования к энергии, мы рассмотрим факторы, которые помогут вам принять наилучшее решение.

Наличие источника питания

Первое, что вы должны учитывать, - это совместимость вашего источника питания. Если у вас есть промышленный объект с источником электроэнергии, возможно, лучшим выбором - и вариантом с наибольшим выбором - будут электрические приводы. Если в этом районе нет источников электричества или вам нужно полностью функциональное оборудование без электричества, вы можете выбрать пневматический или гидравлический тип.

Требуемое перемещение

Еще одним важным фактором при выборе привода является диапазон перемещений, необходимый для вашего оборудования. Это линейное, вращательное или объединение того и другого? Приводы, изготовленные на заказ, могут комбинировать или создавать в хронологическом порядке эти движения, чтобы помочь вам конкретизировать конечное оборудование.

Точность

Некоторые приводы точнее других. Например, воздушные тормоза создаются с помощью пневматических приводов, поскольку известно, что давление воздуха эффективно при запуске и остановке движений.Другие приводы имеют больший диапазон вариаций перемещения, например, приводы с гидравлическим приводом.

Любая отрасль, где требуется высокий уровень точности для безопасности и успешной работы, должна учитывать типы приводов, которые имеют определенные движения.

Безопасность и защита окружающей среды

Безопасность - еще один фактор, который следует учитывать при выборе привода для вашего оборудования. Электрические или тепловые приводы следует использовать с осторожностью в зонах с экстремальными температурами или опасностями, связанными с током проводимости.Например, эксплуатация электрических приводов вблизи водоема без герметизации или других мер безопасности может создать профессиональную опасность.

Если ваша компания также стремится к сокращению выбросов углекислого газа, вам необходимо отметить влияние каждого привода на окружающую среду. Как правило, электрические приводы практически не оставляют углеродного следа.

Официальные инструкции

Существуют также специальные инструкции для промышленных приводов в определенных областях. Например, места с высоким содержанием горючих газов должны соответствовать требованиям Национальной ассоциации производителей электрооборудования (NEMA).

Обслуживание привода

Все оборудование требует обслуживания. Техническое обслуживание ваших приводов поможет предотвратить серьезные отключения, опасности или снижение производительности. Вот несколько общих советов, как поддерживать актуаторы в отличной форме.

  • Регулярный осмотр : Выполнение регулярных проверок визуального оборудования позволит выявить ранние признаки проблем с приводом. Для проверки на предмет износа необходим зоркий механик.
  • Пополнить и заменить: Гидравлические приводы иногда нуждаются в доливке жидкости в цилиндр.Всегда дважды проверяйте наличие утечек и признаков низкого уровня гидравлической жидкости. Замените ослабленные или поврежденные гайки, болты, катушки или винты в деталях привода.
  • Измерение данных о производительности : В некоторых случаях приводы не показывают внешних признаков проблемы, но вы можете отслеживать проблемы по характеристикам. Если вы хотите выявить более глубокие проблемы, могут потребоваться автоматизированные графики и вычисление выходных данных.

Нужен привод? Мы можем помочь

Независимо от того, приняли ли вы уже решение и нуждаетесь в исполнительном механизме, или еще не определились и нуждаетесь в дополнительной информации о различных типах исполнительных механизмов, наша команда всегда готова вам помочь.Creative Motion Control является домом для опытной группы инженеров, исследователей и технических специалистов, стремящихся предоставить лучшие приводы на рынке. Свяжитесь с нами сегодня по телефону (425) 800-8045, чтобы обсудить ваши потребности или запросить ценовое предложение.

Типы электродвигателей и их применение

Знание о различных типах электродвигателей всегда полезно благодаря широкому распространению двигателей от бытовых до промышленных. Если у вас есть система кондиционирования воздуха дома или вы используете воздушный компрессор на промышленном предприятии, вы используете электродвигатели.Следовательно, если вы знаете о различных типах электродвигателей, вы сможете лучше понять систему, которой владеете, и лучше контролировать ее работу.

Здесь, в Linquip, мы предоставили вам удобную платформу для поиска электродвигателей того типа, который вам нужен. Кроме того, в этом посте мы пытаемся демистифицировать различные типы электродвигателей для вашей справки. Итак, следите за обновлениями!

Что такое электродвигатели?

Прежде чем узнать о различных типах электродвигателей, лучше начать с вопроса «что такое электродвигатель»? Что ж, самый короткий ответ заключается в том, что электродвигатель или просто двигатель - это электромеханическое устройство, которое получает электрическую энергию и преобразует ее в движение или механическую энергию.

Изображение из проекта по повышению осведомленности о стандартах устройств

Это движение в основном вращательное. Поток электрического тока индуцирует магнитное поле, и в электродвигателе возникает вращательное движение, перпендикулярное направлению тока и магнитного поля.

Применение электродвигателей

Электродвигатели

могут использоваться в быту, например, в таких электроприборах, как кондиционеры, пылесосы, вентиляторы, кухонные комбайны и т. Д.все они по-своему используют вращательную силу электродвигателей или даже в игрушках, таких как игрушечные машинки или модели самолетов с дистанционным управлением или с помощью приложений.

Говоря об электрических моделях транспортных средств, более крупные и сложные версии электродвигателей можно найти в электромобилях и самолетах реальных размеров (ну, эти самолеты все еще изучаются, чтобы стать коммерчески доступными).

И последнее, но не менее важное: некоторые типы электродвигателей широко используются в промышленности, например, в промышленных газовых компрессорах, насосах, подъемных транспортных средствах, смесителях и т. Д.

Способы классификации электродвигателей

Различные типы электродвигателей можно классифицировать по-разному. Один из способов классификации основан на их вольерах. У нас есть двигатели Open Drip Proof (ODP), подходящие для чистых, сухих и закрытых помещений, усовершенствованной версией которых являются двигатели с защитой от атмосферных воздействий с конфигурацией корпуса WP1 или WP2. У нас также есть полностью закрытые корпуса с вентиляторным охлаждением (TEFC), полностью закрытые надувные кожухи (TEAO), полностью закрытые с принудительной вентиляцией (TEFV) и полностью закрытые невентилируемые корпуса (TENV) для различных типов электродвигателей.Существуют также взрывозащищенные (Ex) двигатели, используемые во взрывоопасных зонах с возможностью взрыва из-за присутствия в этой зоне некоторых взрывоопасных жидкостей, пыли и т. Д.

Тем не менее, электродвигатели обычно классифицируют по источнику питания. Существуют двигатели переменного тока или двигатели переменного тока, в которых ток меняет направление с некоторой частотой. Существуют также двигатели постоянного или постоянного тока, которые широко используются в небольших приложениях из-за их легкого регулирования скорости.

Двигатели переменного тока подразделяются на однофазные и трехфазные.Однофазный двигатель может достигать мощности около 3 кВт при питании от однофазного источника питания, что характерно для бытовых и коммерческих приложений. С другой стороны, трехфазный двигатель может производить мощность до 300 кВт. Эти двигатели - идеальный выбор для промышленного применения.

Двигатели переменного тока

Как упоминалось ранее, электродвигатель переменного тока является одним из типов электродвигателей, использующих ток переменного направления. Эти двигатели не так легко регулируются по скорости, как двигатели постоянного тока; однако, с небольшими потерями в мощности, можно использовать двигатели переменного тока с частотно-регулируемыми приводами, чтобы лучше регулировать скорость.

Существует два широко используемых типа двигателей переменного тока и еще один менее распространенный тип:

  • Двигатели асинхронные (асинхронные)

В этих типах электродвигателей магнитное поле вращается в статорах, что индуцирует ток в роторе, приводящий к вращению двигателя. Поскольку вращение ротора индуцируется внешним магнитным полем, эти двигатели возбуждаются извне.

В синхронных типах электродвигателей происходит прямое приложение магнитного поля к обмоткам ротора, что имеет свои недостатки и преимущества.Такие двигатели с внутренним возбуждением требуют иных требований к защите и управлению, чем асинхронные двигатели.

Существуют также линейные типы электродвигателей, в которых статор и ротор не вращаются, и поэтому они создают линейную силу вместо крутящего момента.

Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель - это один из типов электродвигателей с электроприводом, который, вероятно, наиболее широко используется в промышленности. Статор намагничивается из-за его подключения к электросети, затем магнитное поле индуцирует напряжение и, следовательно, ток в обмотках ротора, затем индуцированный ток в роторе создает другое магнитное поле, а затем взаимодействие между этими двумя магнитными полями. создает вращающую силу или крутящий момент, приводящий в движение вал двигателя.

Эти двигатели имеют очень простую конструкцию, прочную конструкцию, низкую цену и простоту обслуживания. Они также имеют широкий диапазон номинальной мощности, как уже было сказано, наиболее широко используемые типы электродвигателей. Тем не менее, регулирование скорости непросто без частотно-регулируемого привода, который заставляет двигатель работать с запаздывающим коэффициентом мощности.

Асинхронный двигатель выпускается двух различных типов: асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, и асинхронный двигатель с фазным ротором .Каждый из этих двигателей также может быть однофазным или трехфазным. Однофазные асинхронные двигатели - менее распространенный тип асинхронных двигателей в промышленности. Сообщается, что трехфазный асинхронный двигатель является одним из типов электродвигателей, который присвоил себе около 70% доли рынка промышленных асинхронных двигателей.

Двигатель с фазным ротором или электродвигатель с контактным кольцом имеет больше витков обмотки, что означает, что он имеет более высокое наведенное напряжение и более низкий ток, чем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.Они также могли производить больший пусковой момент. С другой стороны, их сложнее производить из-за добавленного количества компонентов по сравнению с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором, что значительно увеличивает их удельную стоимость, а также затраты на их обслуживание.

  • Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором изготовлен из параллельно расположенных токопроводящих стержней, закороченных на обоих концах закорачивающими кольцами.
    • Однофазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором имеют одну обмотку статора, и всегда есть какое-то другое устройство, запускающее двигатель.Они идеально подходят для приложений, требующих всего несколько лошадиных сил, например, для бытовой техники. До сих пор они были наиболее широко используемыми для бытовой техники.
    • Трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором могут справляться с высокими требованиями к мощности; их номинальная мощность может варьироваться от очень небольшой до сотен лошадиных сил. Они тоже самозапускаются. Почти 90% трехфазных асинхронных двигателей, используемых в промышленности, таких как насосы, компрессоры и вентиляторы, относятся к типу с короткозамкнутым ротором.

  • Асинхронный двигатель с фазным ротором имеет двухслойную распределенную обмотку. Причина названия в том, что ротор этих типов электродвигателей намотан на столько же полюсов, сколько и статор. Из-за более высокой стоимости двигатели с фазным ротором рассматриваются в ситуациях, когда требуется высокий пусковой момент.
    • Однофазные двигатели с фазным ротором подходят для более высоких номинальных мощностей, чем их аналоги с короткозамкнутым ротором.Они могут довольно комфортно стартовать и могут очень хорошо разгоняться. Некоторые машины, превышающие размеры бытовой техники, могут использовать эти типы электродвигателей, например, в сельском хозяйстве, в небольших воздушных компрессорах, в горнодобывающей промышленности и т. Д.
    • Трехфазный ротор с фазным ротором Двигатели используют только 10% трехфазных типов асинхронных двигателей, используемых в промышленности, но имеют хорошие характеристики своих собратьев с короткозамкнутым ротором.

см. Здесь видео о том, как работает асинхронный двигатель.

Синхронные двигатели

В отличие от асинхронных двигателей, синхронные двигатели в основном не запускаются автоматически, несмотря на то, что для некоторых небольших приложений можно найти некоторые самовозбуждающие конфигурации. Создание магнитного поля ротора для электродвигателей этих типов не зависит от тока, а скорость вращения синхронного двигателя привязана к частоте сети. Другими словами, вращение вала синхронных типов электродвигателей происходит с синхронизацией скорости с частотой питающего тока.

Что делает их интересными для промышленных предприятий с более высокими требованиями к мощности, так это их высокая эффективность преобразования переменного тока в работу и их способность корректировать коэффициент мощности. Это означает, что они могут работать при единичном коэффициенте мощности, что предполагает равенство реальной мощности нагрузки с полной мощностью цепи.

Синхронные двигатели переменного тока бывают двух типов: без возбуждения и с возбуждением постоянным током. Синхронные электродвигатели без возбуждения подразделяются на три категории: с постоянным магнитом, с реактивным сопротивлением и с гистерезисом.

Двигатели синхронные без возбуждения

Электродвигатели синхронного типа без возбуждения спроектированы таким образом, чтобы их ротор следовал синхронизированному вращающемуся полю на разных этапах, что создавало бы постоянное поле. Когда ротор синхронных двигателей без возбуждения вращается, он взаимодействует со статором. Взаимодействие между полюсами поля статора и ротором приводит к тому, что ротор становится электромагнитным с северным и южным полюсами. Ротор этих типов электродвигателей обладает высокой удерживающей способностью, что означает, что он обладает высокой способностью удерживать или сопротивляться намагничиванию.

Как уже упоминалось, существует три типа синхронных двигателей без возбуждения, а именно синхронные двигатели с постоянным магнитом, реактивные и гистерезисные синхронные двигатели. Давайте обсудим их далее.

Постоянный магнит

В синхронных типах электродвигателей с постоянными магнитами стальной ротор прикреплен к постоянному магниту, например неодимовому магниту, который обеспечивает непрерывное непрерывное магнитное поле. Это реализуется посредством взаимодействия ротора с вращающимся полем, создаваемым статором, к которому подключен источник переменного тока.Постоянная часть ротора привязана к вращающемуся полю статора, что обеспечивает синхронную скорость вращения ротора. Эта конструкция похожа на бесщеточные двигатели постоянного тока, которые будут рассмотрены позже.

Для запуска этих типов электродвигателей необходим источник переменной частоты, поскольку ротор в этой конструкции представляет собой постоянный магнит, создающий постоянное магнитное поле. Управление скоростью осуществляется с использованием прямого управления крутящим моментом и управления с ориентацией на поле.

Сопротивление

Ротор реактивных синхронных электродвигателей, не имеющий обмоток, изготовлен из ферромагнитного материала, на котором наведены непостоянные магнитные полюса. Причина названия в том, что он генерирует крутящий момент, используя магнитное сопротивление, то есть которое является мерой сопротивления или сопротивления материала магнитному потоку.

Изображение из ABB Group

Число полюсов ротора реактивных синхронных двигателей равно числу полюсов статора.Число полюсов всегда четное и обычно равно четырем или шести. Однако количество полюсов ротора меньше количества полюсов статора, чтобы предотвратить колебания крутящего момента. Пульсация крутящего момента - это периодическое увеличение и уменьшение крутящего момента, создаваемого валом двигателя, что не очень хорошо.

Когда ротор статора находится под напряжением, на ротор действует крутящий момент в направлении уменьшения магнитного сопротивления. Этот крутящий момент будет тянуть ближайший к ротору усилие, так что он будет выровнен с полем статора в положение с меньшим сопротивлением.Следовательно, чтобы поддерживать вращение, полюс статора должен постоянно выходить из полюса ротора, вращаясь впереди полюсов ротора.

Гистерезис

Для гистерезисных синхронных двигателей, когда магнитное поле статора вращается, ротор испытывает обратное магнитное поле. Причина этого явления в том, что цилиндрический ротор этих типов электродвигателей изготовлен из материала с высокой коэрцитивной силой. Это означает, что как только ротор намагничен в каком-то направлении, вы не сможете легко изменить его направление, не применяя большое обратное магнитное поле.

Изображение с Elprocus

Обратное магнитное поле, испытываемое каждым небольшим объемом ротора из-за вращения магнитного поля статора, будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнута синхронная скорость. Это дает нам преимущество синхронных двигателей с гистерезисом, которые могут создавать постоянный крутящий момент до достижения синхронной скорости без пульсаций крутящего момента. Еще один момент, связанный с этими типами двигателей, заключается в том, что, несмотря на то, что обычно имеется короткозамкнутая обмотка для запуска двигателя, двигатель может запускаться самостоятельно из-за того, что движение ротора зависит только от фазовой задержки между статором и магнитным ротором. поля.

Двигатели синхронные с возбуждением постоянным током

Ротор этих типов электродвигателей возбуждается с помощью внешнего источника постоянного тока, который создает магнитный поток, необходимый для приведения ротора в движение. Это можно сделать с помощью отдельного источника постоянного тока или источника, напрямую подключенного к валу двигателя.

Вы можете посмотреть видео здесь, чтобы увидеть, как работают синхронные двигатели.

Линейная

Линейные двигатели - это один из типов электродвигателей переменного тока, создающих линейную силу вместо крутящего момента.Они похожи на те, что уже обсуждались ранее, за исключением того, что их роторы и статоры развернуты. Они широко используются в таких приложениях, как электропоезда, приводы, используемые в раздвижных дверях и т. Д.

Это видео покажет вам, как работают такие моторы.

Двигатели постоянного тока

В электродвигателях постоянного тока электрическая энергия постоянного тока преобразуется в механическую. Двигатели постоянного тока могут быть с самовозбуждением или с независимым возбуждением. Однако двигатели постоянного тока с самовозбуждением, вероятно, более интересны, если вы можете использовать их в своих приложениях.

Двигатели постоянного тока

также можно классифицировать в зависимости от того, являются ли они щеточными двигателями постоянного тока (BDC) или бесщеточными двигателями постоянного тока (BLDC). Щеточные двигатели постоянного тока дешевы и просты в разработке и производстве; однако двигатели BLDC сложны и дороги. В целом, небольшие и малочувствительные приложения, такие как электроприборы и автомобильные электрические стеклоподъемники и сиденья, могут использовать двигатели BDC, тогда как приложения, такие как HVAC и охлаждение, автомобильные электродвигатели и другие подобные промышленные системы, будут работать с BLDC.

Матовый DC

Электродвигатели постоянного тока с щеточным покрытием имеют внутреннюю коммутацию, что означает, что крутящий момент создается непосредственно из мощности постоянного тока, подаваемой с помощью стационарных постоянных магнитов или электромагнитов и вращающихся электромагнитов.

Достаточно недорогие и очень надежные. Вы можете легко контролировать их скорость, используя простую двухпроводную систему, хотя есть некоторые конструкции с фиксированной скоростью, для которых нет управления скоростью.

В щеточных двигателях постоянного тока также можно найти некоторые недостатки, такие как необходимость периодического обслуживания, обусловленного специально щетками, и малый срок службы для выполнения сложных работ, для которых высоки крутящий момент или скорость. Другой важной проблемой является их ограниченная скорость из-за щеток и генерации электромагнитных помех (EMI) из-за искрения щеток.

Изображение из ZGC Motor

Шунтирующая рана

Катушки возбуждения или обмотки электродвигателей постоянного тока с шунтирующей обмоткой подключены параллельно якорю; отсюда и название этих типов электродвигателей. В этой конфигурации обмоток подаваемый ток будет распределяться между шунтирующим якорем и обмотками возбуждения. С двигателями BDC с параллельной обмоткой регулировать скорость очень просто.

Когда нагрузка прикладывается к электродвигателям постоянного тока с шунтирующей обмоткой и щеточным электродам, скорость имеет тенденцию к снижению, но в этой ситуации сетевое напряжение будет увеличиваться.Когда сетевое напряжение увеличивается, ток якоря увеличивается, а это означает, что будет генерироваться некоторый дополнительный крутящий момент, который компенсирует снижение скорости из-за приложения нагрузки, что делает эти типы электродвигателей устройствами с постоянной скоростью.

Все это означает, что вы, вероятно, захотите рассмотреть такой двигатель, если бы у вас были низкие требования к пусковому крутящему моменту, а также хорошее регулирование скорости.

Серия Рана

Если вместо параллельного соединения обмоток якоря и обмоток возбуждения последовательно, то получится щеточный электродвигатель постоянного тока с последовательной обмоткой.Понятно, что ток в обмотках возбуждения и якоря для этой конструкции будет одинаковым. Им потребуется значительный ток, но крутящий момент, который они создают, очень высок, особенно при запуске.

Однако эта конструкция не очень хороша с регулированием скорости. Причина в том, что, несмотря на повышенное напряжение из-за нагрузки, двигатель будет увеличивать ток для нарастания, но магнитное поле в конечном итоге будет насыщено, что означает, что магнитный поток между якорем и статором не будет расти достаточно быстро, что означает недостаточный крутящий момент. будет сгенерирован, чтобы вернуть скорость к предыдущим условиям.

Можно сказать, что вы могли бы рассмотреть типы электродвигателей, когда вам нужен высокий пусковой крутящий момент, но не слишком заботитесь о регулировании скорости.

Сложная рана

Что делать, если вам нужен BDC с высоким пусковым моментом и хорошим контролем скорости? Что ж, для этого тоже есть решение: электродвигатели постоянного тока со сложной обмоткой и щеткой. Двигатели с комбинированной обмоткой - это «гибрид» двигателей постоянного тока с шунтирующей обмоткой и щеточных двигателей с последовательной обмоткой. В этих типах электродвигателей имеется обмотка возбуждения, включенная последовательно с обмоткой якоря, и еще одна обмотка возбуждения, шунтирующая с обмоткой якоря.

Существует конфигурация с коротким шунтом и конфигурация с длинным шунтом для двигателей BDC с комбинированной обмоткой. Если бы поле шунта было только параллельно якорю, это была бы конфигурация с коротким шунтом, но если бы поле шунта было параллельно с последовательностью якоря и последовательным полем, это был бы BDF с составной обмоткой с длинным шунтом.

У вас может быть полярность шунтирующего поля, совпадающая с полярностью последовательного поля, что создает совокупную составную обмотку BDC. Это двигатель с высоким пусковым моментом и хорошей регулировкой скорости.У вас также может быть полярность шунтирующего поля, противоположная последовательному полю, что делает дифференциальный двигатель с составной обмоткой.

Постоянный магнит

В щеточном двигателе постоянного тока с постоянными магнитами якорь окружен постоянными магнитами, прикрепленными к внутренней поверхности цилиндрического статора этих типов электродвигателей. Магниты установлены таким образом, чтобы противоположные полюса соседних магнитов были обращены к якорю. Якорь, который является проводником с током, поэтому будет испытывать механическую силу, действующую на него со стороны магнитного поля этой системы постоянных магнитов, и будет вращаться в его направлении.

Серводвигатель
Серводвигатели

могут не относиться к типу электродвигателей и, вероятно, представляют собой отдельную категорию, но поскольку в простейших небольших из них используются двигатели BDC с постоянными магнитами вместе с системой управления с обратной связью, мы решили упомянуть их здесь как Что ж. Серводвигатели - это механические устройства или приводы, которые очень удобны, когда дело доходит до точного управления положением, скоростью или ускорением. Они состоят из двигателя постоянного тока, датчика положения и контроллера.

Бесщеточный DC

Вы, наверное, заметили, что щетки и их взаимодействие с механическим коммутатором двигателей BDC являются причиной появления бесщеточных электродвигателей постоянного тока. Что ж, щетки изнашиваются и требуют обслуживания и замены, а щетки создают искры, которые опасны для мест, где есть вероятность взрыва.

Бесщеточные двигатели постоянного тока

коммутируются с помощью электроники, что обеспечивает им более длительный срок службы, лучшие характеристики скорости и крутящего момента, высокую эффективность, лучший динамический отклик и более высокие изменения скорости, а также бесшумную работу.

Эти типы электродвигателей могут использоваться как для приложений с переменной нагрузкой, так и с фиксированной нагрузкой, а также для приложений позиционирования, и они набирают популярность на рынке.

Видео, в котором сравниваются щеточные двигатели постоянного тока с бесщеточными двигателями постоянного тока, и критерии выбора между ними см. Здесь.

Электрические машины - генераторы и двигатели | Электродинамика

11.2 Электрические машины - генераторы и двигатели (ESCQ4)

Мы видели, что когда проводник перемещается в магнитном поле или когда перемещается магнит около проводника в проводнике течет ток.Величина тока зависит от:

  • скорость, с которой проводник испытывает изменяющееся магнитное поле,
  • количество витков, составляющих проводник, и
  • положение плоскости проводника по отношению к магнитному поле.
Влияние ориентации проводника относительно магнитного поля проиллюстрирован на рисунке 11.1.

Рисунок 11.1: Серия рисунков, показывающих, что магнитный поток, проходящий через проводник, зависит от от угла, который плоскость проводника составляет с магнитным полем.Величайший поток проходит через проводник, когда плоскость проводника перпендикулярна силовые линии магнитного поля, как на Рисунке 11.1 (а). Номер силовых линий, проходящих через проводник, уменьшается, так как проводник вращается до тех пор, пока он параллелен магнитному полю Рис. 11.1 (c).

Если наведенная ЭДС и ток в проводнике были представлены как функция угла между плоскостью проводника и магнитным полем для проводника, имеющего постоянной скорости вращения, то наведенные ЭДС и ток будут варьируются, как показано на рисунке 11.2. Ток меняется около нуля. и известен как переменного тока (сокращенно AC).

Рисунок 11.2: Изменение наведенной ЭДС и тока как угол между плоскостью проводника и проводником. магнитное поле изменяется.

Угол изменяется как функция времени, поэтому приведенные выше графики могут быть нанесены на временную ось. также.

Вспомните закон Фарадея, о котором вы узнали в 11 классе:

Закон Фарадея

ЭДС, \ (\ mathcal {E} \), индуцированная вокруг одиночной петли проводника, пропорциональна скорость изменения магнитного потока φ через площадь, \ (A \) петли.Математически это можно выразить как:

\ [\ mathcal {E} = -N \ frac {\ Delta \ phi} {\ Delta t} \]

, где \ (\ phi = B · A \ cos \ theta \) и \ (B \) - напряженность магнитного поля.

Закон Фарадея связывает наведенную ЭДС со скоростью изменения магнитного потока, который является произведением напряженности магнитного поля и поперечного сечения область, через которую проходят силовые линии. Площадь поперечного сечения изменяется при вращении петли проводника. что дает фактор \ (\ cos \ theta \).\ (\ theta \) - угол между нормаль к поверхности витка проводника и магнитному полю. Когда проводник замкнутого контура меняет ориентацию относительно магнитного поля, величина магнитного потока, проходящего через область контура, изменяется, и в проводящем контуре индуцируется ЭДС.

Электрогенераторы (ESCQ5)

Генераторы переменного тока (ESCQ6)

Используется принцип вращения проводника в магнитном поле для генерации тока. в электрических генераторах.Генератор преобразует механическую энергию (движение) в электрическую.

Генератор

Генератор - это устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую.

Схема простого генератора переменного тока показана на рисунке 11.3. Проводник представляет собой катушку с проволокой, помещенную в магнитное поле. В проводник вручную вращается в магнитном поле. Это порождает чередование ЭДС.Переменный ток нужно передать от проводника к нагрузке, это система, для функционирования которой требуется электрическая энергия.

Нагрузка и проводник соединены контактным кольцом. Скользящее кольцо это соединитель, который может передавать электричество между вращающимися частями машины. Он состоит из кольца и щеток, одна из которых неподвижна. по отношению к другому. Здесь кольцо прикрепляется к проводнику и щеткам. прикреплены к нагрузке.Ток генерируется во вращающемся проводнике, проходит в контактные кольца, которые вращаются против щеток. Ток передается через щетки в нагрузку, и, таким образом, система получает питание.

Рисунок 11.3: Схема генератора переменного тока.

Направление тока меняется с каждой половиной оборота катушки. Когда одна сторона петли переходит в другую полюс магнитного поля, ток в контуре меняет направление.Этот тип тока, который меняет направление, известен как переменный. current, а на рис. 11.4 показано, как это происходит. как проводник вращается.

Рисунок 11.4: Красные (сплошные) точки обозначают ток, исходящий со страницы, а крестики показывают текущий ток. переходя на страницу. Генераторы переменного тока

также известны как генераторы переменного тока. Они используются в легковых автомобилях для зарядки автомобильного аккумулятора.

Генератор постоянного тока (ESCQ7)

Простой генератор постоянного тока устроен так же, как генератор переменного тока, за исключением того, что представляет собой одно контактное кольцо, которое разделено на две части, называемые коммутатором, поэтому ток в внешняя цепь не меняет направление.Схема генератора постоянного тока показана на Рисунок 11.5. Коммутатор с разъемным кольцом учитывает изменение направление тока в контуре, создавая тем самым постоянный ток (DC), проходящий через щетки и в цепь. Ток в петле меняет направление, но если вы посмотрите Внимательно изучив 2D-изображение, вы увидите, что секция коммутатора с разъемным кольцом также изменилась. какой стороны цепи он касается. Если ток меняет направление одновременно что коммутатор меняет местами стороны внешней цепи всегда будет иметь ток, идущий в в том же направлении.

Рисунок 11.5: Схема генератора постоянного тока.

Форма ЭДС от генератора постоянного тока показана на рисунке 11.6. ЭДС не является постоянной, но представляет собой абсолютное значение синусоидальной / косинусоидальной волны.

Рисунок 11.6: Изменение ЭДС в генераторе постоянного тока.

Генераторы переменного и постоянного тока (ESCQ8)

Проблемы, связанные с замыканием и разрывом электрического контакта с движущейся катушкой, - это искрение и нагрев, особенно если генератор вращается с высокой скоростью.Если атмосфера, окружающая машину, содержит легковоспламеняющиеся или взрывоопасные пары, практические проблемы искрообразования щеточных контактов еще больше.

Если вращается магнитное поле, а не катушка / проводник, то в генераторе переменного тока (генераторе переменного тока) щетки не нужны, поэтому генератор переменного тока не будет иметь тех же проблем, что и генераторы постоянного тока. Те же преимущества переменного по сравнению с постоянным током для конструкции генератора применимы и к электродвигателям. В то время как двигатели постоянного тока нуждаются в щетках для электрического контакта с движущимися катушками провода, двигатели переменного тока этого не делают.Фактически, конструкции двигателей переменного и постоянного тока очень похожи на их аналоги-генераторы. Электродвигатель переменного тока зависит от реверсивного магнитного поля, создаваемого переменным током через его неподвижные катушки с проволокой, заставляющими магнит вращаться. Двигатель постоянного тока зависит от замыкания и размыкания щеточных контактов. соединения для обратного тока через вращающуюся катушку каждые 1/2 оборота (180 градусов).

Электродвигатели (ESCQ9)

Основные принципы работы электродвигателя такие же, как и у генератора, за исключением того, что электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую энергию (движение).

Электродвигатель

Электродвигатель - это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую.

Если поместить движущуюся заряженную частицу в магнитное поле, она испытал бы силу, называемую силой Лоренца .

Сила Лоренца

Сила Лоренца - это сила, испытываемая движущейся заряженной частицей в электрическом и магнитное поле.{-1} $} \)) и \ (B \) - напряженность магнитного поля (в теслах, Тл).

На этой диаграмме показан положительный заряд, движущийся между двумя противоположными полюсами магнитов. В направление движения заряда указано оранжевой стрелкой. Он испытает Сила Лоренца, которая будет направлена ​​зеленой стрелкой.

Токоведущий провод, в котором ток идет в направлении оранжевого стрелка, также будет испытывать магнитную силу, зеленая стрелка, из-за Лоренца сила на движущиеся отдельные заряды в текущем потоке.

Если направление тока обратное для того же направления магнитного поля, то направление магнитной силы также будет обратным, как показано на этой диаграмме.

Мы можем, если есть два параллельных проводника с током в противоположных направлениях. будут испытывать магнитные силы в противоположных направлениях.

Электродвигатель работает за счет использования источника ЭДС, заставляя ток течь по петле проводник так, чтобы сила Лоренца на противоположных сторонах петли была противоположной направления, которые могут вызвать вращение петли вокруг центральной оси.

Сила, действующая на проводник с током из-за магнитного поля, называется законом Ампера.

Направление магнитной силы перпендикулярно обоим направлениям потока. тока и направления магнитного поля и можно найти используя Правило для правой руки , как показано на рисунке ниже. Используйте ваш правая ; ваш первый палец указывает в сторону ток, второй палец по направлению магнитного поля и большой палец будет указывать в направлении силы.

И двигатели, и генераторы можно объяснить с помощью катушки, вращающейся в магнитном поле. В генераторе катушка присоединена к внешней цепи, которая вращается, что приводит к изменению потока, вызывающему ЭДС. В двигателе катушка с током в магнитном поле испытывает силу с обеих сторон катушки, создавая крутящую силу (называемую крутящим моментом , произносится как «разговор»), которая заставляет ее вращаться.

Если используется переменный ток, для создания двигателя переменного тока требуются два контактных кольца.Двигатель переменного тока показан на рисунке 11.7

.

Рисунок 11.7: Схема двигателя переменного тока.

Если используется постоянный ток, для создания двигателя постоянного тока требуются коммутаторы с разъемным кольцом. Это показано на рисунке 11.8.

Рисунок 11.8: Схема двигателя постоянного тока.

Реальные приложения (ESCQB)

Автомобили

В автомобиле есть генератор. Когда двигатель автомобиля работает, Генератор заряжает аккумулятор и питает электрическую систему автомобиля.

Генераторы

Постарайтесь выяснить, какие значения тока вырабатываются генераторами переменного тока для разных типов машин. Сравните их, чтобы понять, какие числа имеют смысл в реальном мире. Вы найдете разные значения для автомобилей, грузовиков, автобусов, лодок и т. Д. Попытайтесь выяснить, какие другие машины могут иметь генераторы переменного тока.

Автомобиль также содержит электродвигатель постоянного тока, стартер, который вращает двигатель и запускает его. Стартер состоит из очень мощного электродвигателя постоянного тока и соленоида стартера, прикрепленного к двигателю.Стартерному двигателю требуется очень большой ток для запуска двигателя, и он соединен с аккумулятором с помощью больших кабелей для передачи большого тока.

Производство электроэнергии

Для производства электроэнергии для массового распределения (в дома, офисы, фабрики и т. д.) обычно используются генераторы переменного тока. Электроэнергия, производимая массивными Электростанции обычно имеют низкое напряжение, которое преобразуется в высокое напряжение. это эффективнее распределять электроэнергию на большие расстояния в виде высоких напряжение в линиях электропередач.

Затем высокое напряжение снижается до 240 В для потребления в домах и офисах. Этот обычно делается в пределах нескольких километров от того места, где он будет использоваться.

Рисунок 11.9: Генераторы переменного тока используются на электростанциях (все типы, гидро- и угольные станции) для выработки электроэнергии.

Ты справишься! Позвольте нам помочь вам учиться с умом для достижения ваших целей. Siyavula Practice направит вас в удобном для вас темпе, когда вы задаете вопросы в Интернете.

Зарегистрируйтесь, чтобы улучшить свои оценки

Генераторы и двигатели

Упражнение 11.1

Укажите разницу между генератором и двигателем.

Электрический генератор - это механическое устройство для преобразования энергии источника в электрическую.

Электродвигатель - это механическое устройство для преобразования электрической энергии из источника в энергию другого вида.

Используйте закон Фарадея, чтобы объяснить, почему в катушке, вращающейся в магнитном поле, индуцируется ток.

Закон Фарадея гласит, что изменяющийся магнитный поток может индуцировать ЭДС, когда катушка вращается в магнитном поле. Вращение может изменять магнитный поток, тем самым вызывая ЭДС.

Если вращение катушки такое, что поток не меняется, т.е. поверхность катушки остается параллельно магнитному полю, то наведенной ЭДС не будет.

Объясните основной принцип работы генератора переменного тока, в котором катушка механически вращается в магнитном поле.Нарисуйте диаграмму, подтверждающую ваш ответ.

Решение пока недоступно

Объясните, как работает генератор постоянного тока. Нарисуйте диаграмму, подтверждающую ваш ответ. Также опишите, чем генератор постоянного тока отличается от генератора переменного тока.

Решение пока недоступно

Объясните, почему катушка с током, помещенная в магнитное поле (но не параллельно полю), будет вращаться. Обратитесь к силе, действующей на движущиеся заряды со стороны магнитного поля и крутящего момента на катушке.

Катушка с током в магнитном поле испытывает силу с обеих сторон катушки, параллельно магнитному полю, создавая крутящую силу (называемую крутящим моментом), которая заставляет его вращаться. Любая катушка, по которой проходит ток, может чувствовать силу в магнитном поле. Сила обусловлена Магнитная составляющая силы Лоренца на движущихся зарядах в проводнике, называемая законом Ампера. Сила на противоположных сторонах катушки будет в противоположных направлениях, потому что заряды движется в противоположных направлениях.

Объясните основной принцип работы электродвигателя. Нарисуйте диаграмму, подтверждающую ваш ответ.

Решение пока недоступно

Приведите примеры использования генераторов переменного и постоянного тока.

Автомобили (как переменного, так и постоянного тока), производство электроэнергии (только переменного тока), везде, где требуется электропитание.

Приведите примеры использования двигателей.

Насосы, вентиляторы, бытовая техника, электроинструменты, бытовая техника, оргтехника.

Введение в электрические машины и приводы

Инструкторы

Майкл Харке

Майкл получил степень бакалавра, магистра и доктора философии. Имеет степень бакалавра машиностроения в Университете Висконсин - Мэдисон в 1997, 1999 и 2006 годах, соответственно. Его исследования были сосредоточены на теории управления, электрических машинах и силовой электронике.Во время учебы он работал с многочисленными компаниями, включая Whirlpool, Ford Motor Company, Schneider Electric, International Rectifier и Hamilton Sundstrand.

В 2006 году Майкл присоединился к Hamilton Sundstrand в отделе прикладных исследований, где работал над управлением двигателями и силовой электроникой для аэрокосмических приложений, включая приводы двигателей и исполнительные механизмы. С 2010 по 2013 год он работал в Danfoss Power Electronics, где сосредоточился на управлении промышленными двигателями. С тех пор он вернулся в Hamilton Sundstrand, теперь известную как UTC Aerospace Systems.Он также является адъюнкт-профессором Римского университета Ла Сапиенца, преподает курс по динамическому анализу и управлению машинами переменного тока.

Майкл является членом Института инженеров по электротехнике и электронике, где он в прошлом был председателем Комитета по промышленным приводам и представителем общества в AdCom Совета по датчикам Общества промышленных приложений. Он был сопредседателем технической программы Конгресса и выставки IEEE Energy Conversion в 2013 году. Он опубликовал 25 статей на конференциях и в журналах и имеет 8 патентов.

Томас Янс

Томас М. Янс - профессор кафедры электротехники и вычислительной техники Университета Висконсин-Мэдисон. Ранее Янс работал с отделом исследований и разработок GE и Массачусетским технологическим институтом, а также занимался исследованиями электрических машин, анализа и управления приводных систем, а также силовых электронных модулей.

Фил Коллмейер

Филипп Коллмейер получил награду B.Степени S., M.S. и доктора наук в области электротехники из Университета Висконсин-Мэдисон в 2006, 2011 и 2015 годах соответственно, с упором на электрические машины, силовую электронику и средства управления.

Будучи аспирантом, Фил построил прототип легкового электрического грузовика и возглавил разработку новой испытательной установки для хранения энергии. Он также выполнил ряд проектов по гибридному хранению энергии, старению аккумуляторов и моделированию аккумуляторов и ультраконденсаторов и получил две награды за преподавание в области электрических машин и приводов.В настоящее время Фил является старшим главным инженером-исследователем в Университете Макмастера, Гамильтон, Онтарио, Канада. Он является ведущим инженером команды из 40 аспирантов и докторантов, работающих над проектом «Автомобиль будущего», который финансируется Stellantis и Канадским советом по естественным наукам и инженерным исследованиям.

Майкл Райан

Майкл Райан получил степень бакалавра наук. Кандидат электротехники в Университете Коннектикута, Сторрс, 1988 г., М.Степень бакалавра в области электротехники в Политехническом институте Ренсселера, Трой, штат Нью-Йорк, 1992, и докторская степень. Кандидат электротехники в Университете Висконсин-Мэдисон, 1997. В UW-Madison Райан работал в лабораториях WEMPEC над проектами, включающими преобразователи постоянного тока в постоянный, системы генерации с регулируемой скоростью и управление инверторами ИБП.

Райан - президент Ryan Consulting, занимающийся применением силовой электроники и средств управления, в частности, для систем альтернативной энергетики. Ранее он занимал должности в Capstone Turbine, подразделениях корпоративных исследований и разработок General Electric, а также в подразделениях оборонных систем, Automated Dynamics, Otis Elevator и Hamilton Standard.

Бюлент Сарлыоглу

Бюлент Сарлиоглу - доцент Жан ван Блейдел в Университете Висконсин-Мэдисон и заместитель директора Консорциума электрических машин и силовой электроники штата Висконсин (WEMPEC). Доктор Сарлиоглу проработал более десяти лет в аэрокосмическом подразделении Honeywell International Inc., в последнее время в качестве штатного системного инженера, получив награду Honeywell за технические достижения в 2003 году и награду выдающегося инженера в 2011 году.Д-р Сарлиоглу участвовал в нескольких программах, в которых высокоскоростные электрические машины и приводы используются в основном для аэрокосмических и наземных транспортных средств. Доктор Сарлиоглу является изобретателем или соавтором 20 патентов США и многих других международных патентов. Вместе со своими учениками он опубликовал более 200 статей для журналов и конференций. Его область исследований - двигатели и приводы, включая высокоскоростные электрические машины, новые электрические машины, а также применение устройств с широкой запрещенной зоной в силовой электронике для повышения эффективности и удельной мощности.Он получил награду NSF CAREER в 2016 году и 4 -ю премию Grand Nagamori от Фонда Нагамори, Япония, в 2019 году. Д-р Сарлиоглу стал почетным лектором IEEE IAS в 2018 году. Он был сопредседателем технической программы ECCE 2019 и генеральный председатель ITEC 2018. Он является сопредседателем специальной сессии ECCE 2020.

MECH0062 Электрические машины и силовые электронные приводы - UCL Машиностроение

Предварительные требования

Математика для второго курса бакалавриата, включая теорию комплексных чисел, обыкновенные дифференциальные уравнения, линейные, нелинейные 1-го порядка и линейные однородные 2-го порядка с постоянными коэффициентами.

Электричество на уровне бакалавриата первого года обучения, включая базовую теорию и анализ цепей, то есть законы Кирхгофа, закон Ома, закон Фарадея, эквивалентные схемы Тевенина, анализ однофазных цепей и цепей постоянного тока.

Обзор модуля

Этот модуль дает студентам подробные знания о работе электрических машин, понимание их методологий проектирования и опыт использования аналитических методов в анализе производительности.Студенты оценят широкую и разнообразную роль, в которой используются электрические машины и силовые электронные системы; понимание методов проектирования электромеханических систем; и понимание математических алгоритмов, на которых основаны методы компьютерного моделирования таких инструментов.

Модуль охватывает однофазные, многофазные машины постоянного тока и сверхпроводящие машины и будет включать электромагнитные и постоянные магниты, обмотки возбуждения и конструкции сопротивления.Секция силовых электронных приводов модуля охватывает приводы с регулируемой скоростью и оборудование для преобразования энергии.

Модуль направлен на то, чтобы быть в курсе последних достижений и предоставить студентам инструменты, позволяющие понять их и оценить достижения в области технологий и контроля, которые влияют на будущие разработки. Студенты знакомятся с преимуществами различных систем электропривода с электрическими механизмами, которые используются на транспорте, который используется как часть их групповой работы над проектами в других модулях, или на судах - недавний рост электрических движителей.

Охваченные темы

В этом модуле рассматриваются следующие темы:

Электрические машины

  • Основы
  • Виды электрических машин и их применение
  • Методы анализа и проектирования
  • Приложения

Силовые электронные приводы

  • Элементы схемы
  • Цепи
  • Управление и производительность
  • Приложения

Результаты обучения

По завершении этого модуля студенты смогут:

  • Оцените ассортимент электрических машин и силовых электронных систем и поймите, почему разные конструкции используются в разных приложениях.
  • Оцените силовые электронные устройства, используемые для управления различными двигателями и генераторами, и поймите, как эти устройства используются вместе для создания ряда различных приводных систем.
  • Анализирует системы электропривода с постоянной и регулируемой скоростью, чтобы рассчитать ключевые параметры, такие как крутящий момент, скорость, эффективность и мощность в установившихся и переходных условиях.
  • Используйте инструменты компьютерного моделирования для анализа поведения электрических машин и силовых электронных систем с пониманием математических алгоритмов, на которых основаны такие инструменты.
  • Поймите «современное состояние» в электрических машинах и силовых электронных системах и оцените современные материалы и топологии, которые повлияют на будущие разработки.

Метод инструкций

Этот модуль преподается через:

  • Лекции
  • Учебники
  • Компьютерное обучение

Оценка

Этот модуль оценивается посредством комбинации скрытого письменного экзамена и курсовых заданий.

Для получения дополнительной информации об оценке обращайтесь по адресу [email protected]

Типы двигателей переменного тока и двигателей постоянного тока

Электродвигатель - это машина, преобразующая электрическую энергию в механическую. Его действие основано на том принципе, что, когда проводник с током помещен в магнитное поле, он испытывает механическую силу, направление которой задается правилом левой руки Флеминга, а величина - F = 1 Ньютон.

Типы двигателей переменного тока

Классификация по принципу действия:

(а) Синхронные двигатели.

  1. Обычная
  2. Супер

(б) Двигатели асинхронные.

  1. Асинхронные двигатели:

(a) Беличья клетка

(b) Контактное кольцо (внешнее сопротивление).

  1. Коллекторные двигатели:

(а) Серия

(б) Компенсация

(в) Шунт

(d) Отталкивание

(e) Индукция запуска отталкивания

(е) Индукция отталкивания

Классификация по виду тока:

  1. Однофазный
  2. Трехфазный

Классификация по скорости работы:

  1. Постоянная скорость.
  2. с переменной скоростью.
  3. Регулируемая скорость.

Классификация по конструктивным особенностям:

  1. Открыть
  2. закрытый
  3. Полузакрытый
  4. Вентилируемый
  5. Трубопровод вентилируемый
  6. Заклепка рама-проушина и т.д.

Типы двигателей постоянного тока

Наиболее распространенные типы двигателей постоянного тока -

1. Двигатели с постоянными магнитами
2. Матовый двигатель постоянного тока

  • Двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой
  • Двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой
  • Составной двигатель постоянного тока
  • Суммарное соединение
  • Дифференциально сложенный
  • Двигатель постоянного тока с постоянным магнитом
  • Отдельно возбужденный

3.Бесщеточный двигатель постоянного тока
4. Двигатели постоянного тока без сердечника или железа
5. Двигатели постоянного тока с печатным рисунком якоря или блинчика
6. Универсальные двигатели

Обзор двигателей переменного тока

1. Синхронные двигатели и их применение: Поскольку его скорость остается постоянной при переменных нагрузках, он используется для привода постоянно работающего оборудования с постоянной скоростью. Эти двигатели имеют ротор (который подключен к нагрузке), вращающийся с той же скоростью, что и скорость вращения тока статора.Другими словами, мы можем сказать, что эти двигатели не имеют скольжения по току статора. Иногда они используются не для управления нагрузкой, а вместо этого действуют как «синхронный конденсатор», чтобы улучшить коэффициент мощности локальной сети, к которой он подключен. Эти типы двигателей используются даже в высокоточных устройствах позиционирования, таких как современные роботы, аммиачные и воздушные компрессоры, мотор-генераторные установки, непрерывные прокатные станы, бумажная и цементная промышленность. Они также могут действовать как шаговые двигатели.

2.Асинхронные двигатели и их применение: Наиболее распространенная форма двигателя, которая используется в повседневной жизни от перекачивания воды в верхний резервуар до питательных насосов котла электростанции, такие двигатели правят. Эти двигатели очень гибкие в использовании и почти во всем соответствуют требованиям нагрузки. Наиболее широко используемые асинхронные двигатели очень важны для многих отраслей промышленности из-за их несущей способности и гибкости. Эти двигатели, в отличие от синхронных двигателей, скользят по сравнению с полем тока статора.Они обычно используются для различных типов насосов, компрессоров и действуют как первичные двигатели для многих типов оборудования.

3. Одно- и трехфазные двигатели и их применение: Двигатели переменного тока могут найти свое применение в 2 формах в зависимости от источника питания. Однофазные двигатели обычно используются в бытовых приборах с низким энергопотреблением, таких как потолочные вентиляторы, миксеры-измельчители, переносные электроинструменты и т. Д. Трехфазные двигатели обычно используются для высоких требований к мощности, таких как силовые приводы для компрессоров, гидравлических насосов, кондиционирования воздуха. компрессоры, ирригационные насосы и многое другое.

4. Двигатели с постоянной, регулируемой и регулируемой скоростью: Как уже было сказано, двигатели переменного тока обладают большой гибкостью во многих отношениях, включая управление скоростью. Есть двигатели, которые должны работать с постоянной скоростью для воздушных компрессоров. Некоторые насосы охлаждающей воды с приводом от переменного тока. двигатели могут работать на двух или трех скоростях, просто переключая количество используемых полюсов. При изменении количества полюсов изменяется и скорость. Они лучше всего подходят для насосов охлаждения морской воды в судовых машинных отделениях и на многих электростанциях.Скорость двигателей также может непрерывно изменяться с помощью некоторых электронных устройств, поэтому это может быть подходящим для определенных применений, таких как грузовой насос судна, скорость разгрузки которого должна быть снижена в соответствии с требованиями терминалов.

5. Двигатели с различной конструкцией: Эти типы двигателей имеют различное расположение наружной обоймы в зависимости от использования или каких-либо особых промышленных требований. Для двигателей, используемых на газовых и нефтяных терминалах, кожух должен быть искробезопасным, таким образом, он может иметь либо закрытый кожух, либо вентилируемое устройство, чтобы искры, возникающие внутри двигателя, не вызывали возгорания за его пределами.Также многие двигатели полностью закрыты, поскольку они могут быть открыты для погодных условий, как те, что используются на гидроэлектростанциях.

Обзор двигателей постоянного тока

1. Двигатели с постоянными магнитами

Двигатель с постоянными магнитами не имеет обмотки возбуждения на раме статора, а вместо этого полагается на постоянные магниты, которые создают магнитное поле, с которым поле ротора взаимодействует для создания крутящего момента. Компенсирующие обмотки, включенные последовательно с якорем, могут использоваться на больших двигателях для улучшения коммутации под нагрузкой.Поскольку это поле является фиксированным, его нельзя настроить для управления скоростью. Поля с постоянными магнитами (статоры) удобны в миниатюрных двигателях, так как они исключают потребление энергии обмоткой возбуждения. Более крупные двигатели постоянного тока относятся к типу «динамо» с обмотками статора. Исторически сложилось так, что постоянные магниты нельзя было заставить сохранять высокий магнитный поток, если бы они были разобраны; обмотки возбуждения были более практичными для получения необходимого количества магнитного потока. Однако большие постоянные магниты дороги, опасны и сложны в сборке; это благоприятствует намотанным полям для больших машин.

Чтобы минимизировать общий вес и размер, миниатюрные двигатели с постоянными магнитами могут использовать высокоэнергетические магниты, сделанные из неодима или других стратегических элементов; большинство из них - сплавы неодим-железо-бор. Благодаря своей более высокой плотности потока электрические машины с высокоэнергетическими постоянными магнитами, по крайней мере, конкурентоспособны со всеми оптимально сконструированными синхронными и индукционными электрическими машинами с однополярным питанием. Миниатюрные двигатели напоминают структуру на иллюстрации, за исключением того, что у них есть по крайней мере три полюса ротора (для обеспечения запуска, независимо от положения ротора), а их внешний корпус представляет собой стальную трубку, которая магнитно связывает внешние части изогнутых магнитов поля.

2. Двигатель серии DC. Поскольку он имеет высокий пусковой момент и регулируемую скорость, он используется для тяжелых условий эксплуатации, таких как электровозы, сталепрокатные станы, подъемники, подъемники и краны.

3. Параллельный двигатель постоянного тока. Он имеет средний пусковой момент и почти постоянную скорость. Следовательно, он используется для привода линейных валов с постоянной скоростью, токарных станков, пылесосов, деревообрабатывающих станков, стиральных машин, лифтов, конвейеров, шлифовальных машин, небольших печатных машин и т. Д.

4. Кумулятивный составной двигатель. Это двигатель с регулируемой скоростью и высоким пусковым моментом, который используется для привода компрессоров, центробежных насосов с регулируемым напором, ротационных прессов, дисковых пил, ножниц, элеваторов, конвейеров непрерывного действия и т. Д.

5. Бесщеточные двигатели постоянного тока

Некоторые проблемы щеточного двигателя постоянного тока устранены в бесщеточной конструкции. В этом двигателе механический «вращающийся переключатель» или узел коммутатора / щеточного устройства заменен внешним электронным переключателем, синхронизированным с положением ротора.Бесщеточные двигатели обычно имеют КПД 85–90% или более (более высокий КПД для бесщеточного электродвигателя, до 96,5%, был сообщен исследователями из Университета Токай в Японии в 2009 году), тогда как двигатели постоянного тока с щеткой обычно составляют 75–80 % эффективный.

Современные бесщеточные двигатели постоянного тока имеют мощность от долей ватта до многих киловатт. В электромобилях используются более мощные бесщеточные двигатели мощностью до 100 кВт. Они также находят значительное применение в высокопроизводительных электрических моделях самолетов.

Бесщеточные двигатели постоянного тока

обычно используются там, где необходимо точное управление скоростью, например, в дисководах компьютеров или кассетных видеомагнитофонах, в шпинделях приводов компакт-дисков, компакт-дисков (и т. Д.), А также в механизмах офисных изделий, таких как вентиляторы, лазерные принтеры. и копировальные аппараты.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *