Электрические автоматы виды и назначение


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.

Значение маркировки «D» на автомате

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

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

Номинальный ток

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

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

Принцип действия электрических автоматов
Обычный режим

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

Режим перегрузки

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

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

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

Режим короткого замыкания

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

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

Похожие темы:

виды приборов, классы, технические характеристики

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

Общие характеристики

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

Как выглядит

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

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

Предохранение электрооборудования от сверхтока как основное предназначение

Принцип действия

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

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

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

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

Конструкция

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

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

Принцип действия

Классификация

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

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

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

Число полюсов

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

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

Однополюсная модель как одна из самых распространенных

Время токовый параметр

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

Номинальный ток

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

Модель с номинальным током в 16 ампер

Отключающая способность

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

Как выбрать

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

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

Определение мощности автомата

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

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

Таблица мощности бытовых приборов и инструментов

Расчет номинальной мощности автомата

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

Вычисление номинального тока

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

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

Таблица сечения проводника

Определение время-токовой характеристики

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

Таблица пускового тока

Особенности маркировки

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

Популярные производители

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

Бренд Legrand

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

Типы 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.

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.

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:

  • Электромагнитные.
  • Тепловые.

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.

Количество полюсов

Как уже было сказано, автомат защиты сети имеет полюса – от одного до четырех.

Подобрать для цепи устройство по их числу совсем несложно, достаточно лишь знать, где используются различные типы АВ:

  • Однополюсники устанавливают для защиты линий, в которые включены розетки и осветительные приборы. Они монтируются на фазный провод, не захватывая нулевого.
  • Двухполюсник нужно включать в цепь, к которой подсоединена бытовая техника с достаточно высокой мощностью (бойлеры, стиральные машинки, электрические плиты).
  • Трехполюсники монтируются в сетях полупромышленного масшатаба, к которым могут подключаться такие устройства, как скважинные насосы или оборудование автомастерской.
  • Четырехполюсные АВ позволяют защитить от КЗ и перегрузок электропроводку с четырьмя кабелями.

Применение автоматов различной полюсности – на следующем видео:

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.

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:

Заключение

Автоматический выключатель, характеристики и виды которого мы рассмотрели в этой статье, является очень важным устройством, которое обеспечивает защиту электрической линии от повреждений мощными токами. Эксплуатация сетей, не защищенных автоматами, запрещена Правилами устройства электроустановок. Самое главное – правильно подобрать тип АВ, который подойдет для конкретной сети.

Разновидности электрических автоматов и как сделать правильный выбор

Разработка средств безопасности электросетей стала актуальной с момента их появления. Различные перегрузки приводили не только к повреждению кабелей, но и к возникновению пожаров.

На сегодняшний день наиболее популярными устройствами данного типа стали автоматические выключатели.

Они позволяют предотвратить такие события, как пожары, повреждение электропроводки. Поскольку они автоматические, то и срабатывание происходит без участия человека. Выбор правильного выключателя поможет обезопасить помещение от возникновения аварий.

Конструкция и принцип действия

[rek_custom1]
Понимание механизма автоматического срабатывания выключателя поможет осуществить выбор правильной модели. Конструктивно автомат включает в себя следующие ключевые элементы:

  • клеммы;
  • тумблер;
  • электромагнитный расцепитель;
  • биметаллическая пластина.

В зависимости от вида перегрузки, срабатывает один из двух механизмов.

При возникновении перегрузка цепи током, превышающем номинал в разы, срабатывает биметаллическая пластина. Она нагревается в течение нескольких секунд, в результате чего происходит ее тепловое расширение. При достижении определенных размеров осуществляется ее существенный изгиб и цепь размыкается. Настройка параметров пластины осуществляется производителем. Для выключателей, применяемых в быту, время срабатывания занимает 5–20 с. На них, как правило, ставится маркировка литерами: B, C, D.

Режим короткого замыкания (КЗ) характеризуется лавинообразным возрастанием тока, превышающем не только номинал, но и его предельно допустимые нагрузки. Времени на нагрев пластины при скачке не остается, иначе проводка может оплавиться. Срабатывает в такой ситуации электромагнитный расцепитель. Магнитное поле приводит в движение сердечник, который осуществляет размыкание цепи. Мгновенное срабатывание позволяет обезопасить помещение от последствий КЗ.

Классификация

[rek_custom2]
Электрические автоматы различаются по следующим ключевым характеристикам:

  • число полюсов;
  • время токовая характеристика;
  • величина рабочего тока;
  • отключающая способность.

Число полюсов

Данная характеристика соответствует числу линий электропроводки, которые можно напрямую подключить к автомату. Все выходные провода будут отключены одновременно при срабатывании автомата.

Однополюсный автомат. Это самый простой вид устройств защиты цепи. К нему подключается всего 2 провода: один идет к нагрузке, второй является питанием. Ставится он на стандартную din планку размером 18 мм. Провод питания подводится сверху, а нагрузка к нижней клемме. Он может работать в линиях электропроводки с одной, двумя или тремя фазами. Помимо проводов питания и нагрузки у него есть нейтраль и заземление, которые подключению на соответствующие шины. На входе такие автоматы не ставят, поскольку размыкаться цепь будет только по фазной линии. Нулевая же проводка остается замкнутой и при сбоях на ней может остаться потенциал.

Двухполюсный автомат, его отличие от однополюсного. Этот тип автоматических выключателей позволяет полностью обесточить электропроводку помещения. Он позволяет синхронизировать момент выключения двух своих выходных линий. Последнее приводит к более высокому уровню безопасности при проведении электромонтажных работ. Его можно использовать как отдельный тумблер таких приборов, как водонагреватель или стиральная машина. Подключение выполняется посредством 4 кабелей: по паре на входе и выходе.

Логичен простой вопрос: возможно ли подключение двух однополюсных автоматов вместо одного двухполюсного? Разумеется, нет. Ведь при автоматическом срабатывании отключения у двухполюсника отключаются все выходные линии. У пары независимых автоматов, перегрузка может не возникнуть на одной из линий и обесточка будет частичной. В обычных квартирах можно подключать к этому автомату линию фазы и нейтрали. При размыкании будет происходить полная обесточка всей группы устройств, которые запитаны от него.

Трех и четырехполюсные автоматы. Все три или четыре фазных провода подключаются к полюсам соответствующего автоматического выключателя. Используются они, при подключении звездой, когда фазные провода защищены от перегрузок, а средний провод остается все время коммутированным, или треугольником, когда среднего центрального кабеля нет, а фазные защищаются.

Если происходит перегрузка на одной из линий, отключение происходит сразу на всех остальных. К этим автоматам подключаются 6 (трехфазный автомат) или 8 проводов. По 3–4 на выходе и столько же линий на выходе. Монтируются они на din рейки длиной 54 (трехфазный автомат) и 72 мм, соответственно. Их используют чаще всего в промышленных установках, при подключении мощных электродвигателей.

Время токовый параметр

Характер потребления питания различными устройствами варьируется даже при совпадении значений мощности. Неравномерная динамика потребления при корректной работе, всплеск нагрузки во время включения — все эти явления приводят к существенным изменениям в таком параметре, как ток потребления. Разброс мощности может привести к ложному срабатыванию выключателя.

Чтобы исключить подобные ситуации вводятся динамические параметры работы, называемые время токовыми характеристиками автоматических выключателей. Автоматы по этому параметру разделяются на несколько типов. Время срабатывания автомата у каждой из групп свое. Лицевая панель выключателя маркируется соответствующей литерой из списка: A, B, C, D, K, Z.

  • Тип A соответствует автоматам, выполняющим защиту полупроводниковых компонент. Ток срабатывания превышает номинал в 3 раза.
  • Тип B обладает самым широким временным интервалом срабатывания: от 5 до 20 с. Ток при этом не должен превышать номинал более чем в 5 раз. Находят свое применение в электросетях с бытовыми приборами.
  • Тип C отличается тем, что при превышении тока в 5–10 раз, аварийное отключение происходит через 10 с. Использование их самое широкое: обычные квартиры, строительство или промышленность.
  • Тип D. Эта разновидность выключателей срабатывает при токе, превышающем номинал в 10–15 раз на протяжении 10 с. Чаще всего используется в промышленности и используется в трех и четырехполюсных моделях.
  • Разновидности К и Z встречаются реже. Их область применения – это индуктивные и электронные нагрузки. Определять необходимость их использования лучше по специализированным таблицам.

Номинальный ток

Различия автоматов в зависимости номинальных значений тока разделяются на несколько групп (12 уровней тока). Он напрямую связан со временем срабатывания при превышенном энергопотреблении. Определить рабочее значение можно чисто теоретически, сложив суммы токов, потребляемых каждым из устройств отдельно. При этом следует брать незначительный запас. Также следует не забывать о возможностях электропроводки.

Автоматы предназначены, в первую очередь, для предотвращения ее повреждений. В зависимости от металла проводов и их сечения рассчитывается максимальная нагрузка. Номиналы автоматических выключателей по току позволяют сделать такое разделение.

  • Малые токи, включают в себя модели с номиналами 1, 2, 3 A. С их помощью можно изолировать цепи с небольшим количеством маломощных приборов, например, предназначенных для домашнего освещения. Номинал автомата величиной 3 A подойдет для подключения маломощного холодильника.
  • Номиналы автоматов 6, 10, 16 A используются устройствами, через которые подключаются отдельные комнаты или маленькие квартиры. На предприятиях с ними работают сварочные аппараты или электродвигатели. Четырехполюсные автоматы класса D и рабочим током 16 A используются на трехфазных линиях.
  • Средние токи потребления соответствуют автоматам 20, 25, 32 A. Практически во всех современных квартиры используются именно такие приборы (тип B, C, D). Они способны обеспечивать работу стиральных машин и электронагревателей.
  • Высокие токи соответствуют автоматам 40, 50, 63 A. Их используют на предприятиях с мощными силовыми приборами (тип D).

Отключающая способность

Этот параметр зависит от максимальной величины тока при возникновении КЗ при условии, что автомат выполнит отключение сети. По величине тока КЗ все автоматы разделяются на три группы.

  • В первую входят приборы с номиналом 4,5 кА. Их используют в частных домах, предназначенных для проживания людей. Предельная величина тока составляет примерно 5 кА. Это обусловлено тем, что сопротивление системы проводящих кабелей, идущих к дому от подстанции, составляет 0,05 Ом.
  • Вторая группа обладает номиналом 6 кА. Такой уровень уже применяется в жилых многоквартирных домах и общественных местах. Предельный ток может достигать 5,5 кА (сопротивление проводки 0,04 Ома). При этом используются модели типов: B, C, D.
  • На промышленных установках номинал составляет 10 кА. Такую же величину имеет и предельная величина тока, которая может возникать в цепи рядом с подстанцией.

Как выбрать правильный автомат

[rek_custom3]
До недавнего времени были широко распространены фарфоровые предохранители с плавкими элементами. Они хорошо подходили для однотипной нагрузки советских квартир. Сейчас число бытовых приборов стало намного больше, в результате чего вероятность получения возгорания со старыми предохранителями возросла. Чтобы не допустить этого, необходимо тщательно подойти к выбору автомата с правильными характеристиками. Следует избегать избыточных запасов мощности. Окончательный выбор делается после выполнения нескольких простых действий.

Определение числа полюсов

При определении данного параметра выключателя следует руководствоваться простым правилом. Если планируется обезопасить участки цепи с устройствами, имеющими незначительное энергопотребление (например, приборами освещения), то лучше оставить свой выбор на однополюсном автомате (чаще класса B или C). Если планируется подключение сложного бытового устройства, обладающего существенной мощностью потребления (стиральная машина, холодильник), то следует устанавливать двухполюсной автомат (класса C, D). Если же осуществляется оборудование небольшого производственного цеха или гаража с многофазными двигательными установками, то выбирать стоит трехполюсный вариант (класса D).

Вычисление потребляемой мощности

Как правило, к тому времени, когда планируется осуществить подключение автомата, проводка в комнату уже подведена. Исходя из сечения жил и типа металла (медь или алюминий) можно определить максимальную мощность. К примеру, для медной жилы в 2,5 мм2 эта величина составляет 4–4,5 кВт. Но проводку часто подводят с большим запасом. Да и расчет стоит делать до начала выполнения всех монтажных работ.

В этом случае потребуется значение о том, какая суммарная мощность будет использоваться всеми приборами. Всегда возможен вариант их одновременно включения. Так, на обычной кухне, часто используются такие приборы:

  • холодильник – 500 Вт;
  • электрический чайник – 1700 Вт;
  • микроволновая печь – 1800 Вт

Суммарная нагрузка составляет 4 кВт и для нее хватит автомата на 25 A. Но всегда есть потребители, которые включаются эпизодически и могут создать факторы, способствующие срабатыванию выключателя. Такими устройствами могут быть комбайн или миксер. Поэтому следует брать автомат с запасом в 500–1200 Вт.

Вычисление номинального тока

Поскольку мощность в однофазных сетях равна произведению напряжения на силу тока, то и ток легко определить как частное от мощности и напряжения. Для вышеприведенного примера эту величину легко вычислить, зная, что напряжение в сети составляет 220 В. Величина потребляемого тока составляет 18,8 A. Учитывая запас в 500–1200 В, она составит 20,4–23,6 A.

Для того чтобы работа не прекращалась даже при таких кратковременных превышениях нагрузки, номинальную силу тока для автомата можно взять равной 25 A. Приблизительно такому же значению соответствует и номинал, исходя из медного кабеля с сечением 2,5 мм2, которого хватит с запасом для такой нагрузки. Автомат с номинальным током 25 А сработает до того, как он начнет нагреваться.

Определение время токовой характеристики

Этот параметр определяется по специальной таблице, в которой перечислены пусковые токи и время их протекания. Например, для бытового холодильника кратность пускового тока составляет 5. При мощности в 500 Вт, рабочий ток составляет 2,2 A. Величина пускового тока составит 2,2*7 = 15,4 A. Данные о периодичности берутся также по специальной таблице.

Таблица № 1. Пусковые токи и длительности импульсов для бытовых приборов

устройство кратность тока пускового тока длительность импульса пускового тока, с
лампы накаливания 5–13 0,05–0,3
люминесцентные лампы 1,05–1,1 0,1–0,5
компьютеры, телевизоры 5–10 0,25–0,5
бытовая техника, офисная техника до 3 0,25–0,5
холодильники, кондиционеры, насосы 3–7 1–3

Для выбранного устройства эта характеристика не превышает 3 с. Выбор становится очевидным: для такого потребителя необходимо брать автоматический выключатель типа B. Допустимо делать выбор автомата по мощности нагрузки. Можно пропустить последний этап, остановив свой выбор на выключателе класса B. Для бытовых нужд чаще всего бывают достаточными характеристики электрических выключателей класса B и C.

виды и назначение, испытания, маркировка

Содержание статьи:

Автоматические выключатели – это устройства, через которые линия электропитания обеспечивается защитой от негативного воздействия мощного тока, что может спровоцировать перегрев проводов, оплавление изоляции и воспламенение.

Зачем нужны автоматические выключатели

Автоматические выключатели

Существует множество причин, по которым ток в сети может превысить нормальные показатели. В основном это происходит из-за чрезмерной нагрузки, когда суммарная мощность подключенных приборов превышает величину, которую может выдержать сечение кабеля. В этом случае автомат выключается не сразу, а только после того как температура провода достигнет установленного уровня.

Если в сети происходит короткое замыкание, это приводит к многократному увеличению мощности тока в мгновение, поэтому автоматический выключатель сразу реагирует на ситуацию и блокирует подачу электроэнергии.

Какими бывают автоматы

Модульные автоматические выключатели Siemens 5SY/5SP

Существует три категории, к которым может относиться автомат защиты сети. Каждая из них предназначена для конкретной нагрузки, а отличия между видами заключаются в особенностях используемой конструкции.

  • Модульные устройства чаще всего можно встретить в бытовых сетях, подключенных к сети электроснабжения с незначительными токами. В преимущественном большинстве случаев отличаются наличием одного или двух полюсов.
  • Литые используются в промышленных сетях, где мощность тока достигает 1000 А. Свое название получили потому, что основной их особенностью является использование литого корпуса.
  • Воздушные выключатели могут иметь до четырех полюсов, имея возможность выдерживать ток силой до 6300 А. В связи с этим их устанавливают только в электрические цепи, к которым подключаются высокомощные установки.

Также существуют дифференциальные автоматы, это обычные выключатели, имеющие УЗО в своей конструкции.

Расцепители и их разновидности

Строение автоматического выключателя

Расцепитель – это ключевой элемент любого автоматического выключателя. Несет в себе функцию блокировки электропитания, если величина тока превышает допустимое значение. При этом существует две разновидности таких устройств, которыми может быть оснащен автомат-выключатель – тепловые или электромагнитные.

Последние отличаются тем, что с их помощью достигается почти мгновенное срабатывание защитной системы, и участок сразу обесточивается, как только фиксируется возникновение короткого замыкания. В конструкцию входит катушка с сердечником, который под воздействием сильного тока втягивается внутрь, из-за чего постоянно срабатывает отключающий элемент.


Ключевым компонентом теплового расцепителя является биметаллическая пластина. Если автомат фиксирует прохождение через него тока, сила которого превышает установленную величину, температура пластины повышается, и она за счет этого цепляет отключающий элемент, который моментально отключает сеть от снабжения. Промежуток времени, за который сработает данный элемент, будет непосредственно зависеть от того, какую силу имеет ток, проходящий по пластине.

В качестве дополнительного прибора часто устанавливаются нулевые расцепители, которые отключают автоматический выключатель, если напряжение имеет показатель ниже допустимого предела.

Встречаются приборы дистанционного типа, которые не только блокируют, но и возвращают подачу энергии без необходимости самостоятельно подходить к электрощиту. Однако эти опции существенно увеличивают общую цену оборудования.

Отличие автоматов по количеству полюсов

Комплектация автоматических выключателей предусматривают наличие до четырех полюсов. Чтобы приобрести подходящий прибор, достаточно разобраться в видах электрических автоматов, назначении и характеристиках каждого и них:

  • Один полюс. Предназначены для безопасности в электросети, обеспечивающей питанием обычные розетки и освещение в доме. Устанавливаются на фазный провод, исключая захват нулевого.
  • Два полюса. Подключаются к цепи, которой обеспечивается питание бытовых приборов, отличающейся высоким потреблением энергии. В эту категорию входят электроплиты, стиральные машины и другие.
  • Три полюса. Устанавливаются в полупромышленные сети, которые обеспечивают питанием мощные устройства наподобие скважинных насосов или установок для автомобильной мастерской.
  • Четыре полюса. Обеспечивают безопасность сети от перегрузок и коротких замыканий, позволяя подключать к ней сразу четыре кабеля.

Устройства выбираются только в зависимости от области их применения.

Параметры автоматических выключателей

Характеристики автоматических выключателей – это еще один показатель, по которому они отличаются друг от друга. В первую очередь мастера обращают внимание, насколько защитное оборудование чувствительно к перепадам тока. Достаточно посмотреть соответствующую маркировку, чтобы понять, как устройство будет реагировать на возрастание силы тока. Одни сразу отключают доступ к питанию, в то время как другие срабатывают с задержкой.

В зависимости от чувствительности меняется и маркировка:

  • А. Самые чувствительные и эффективные устройства, которые мгновенно отключают электроснабжение, как только фиксируется повышенная нагрузка. Их не используют в бытовых сетях. Основной сферой применения являются цепи, обеспечивающие питанием высокоточное оборудование.
  • В. Когда фиксируется превышение током номинального значения силы, автомат отключает питание с небольшой задержкой. В преимущественном большинстве случаев сферой применения этих приборов являются линии, в которые подключается дорогая бытовая техника.
  • С. Наиболее популярный вариант автоматов для бытового применения. Когда таким оборудованием регистрируется превышение силы тока, они не сразу отключают электропитание, а с некоторой задержкой. Благодаря этому, если перепад является незначительным, нагрузка может нормализоваться сама, не требуя принудительного отключения всего помещения.
  • D. Имеют самую низкую чувствительность, из-за чего основной сферой их применения являются электрощиты, находящиеся на подходе к зданию. Другими словами, этими щитами обеспечивается своеобразная подстраховка квартирных устройств: если последние по каким-то причинам не срабатывают после обнаружения критической ситуации, общая сеть отключается этими приборами.

Также существуют специальные автоматы для сетей с нагрузкой выше 1000 вольт. Такие автоматические выключатели представляют собой сложное оборудование, которое производится по индивидуальному заказу под нужный класс напряжения. В большинстве случаев монтируют на трансформаторных подстанциях. Они должны быть надежными, безопасными, удобными в эксплуатации, быстро реагировать на возникающие аварии и быть относительно бесшумными во время работы.

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.

Автоматические выключатели. Виды и устройство.Работа, применение

Главная задача выключателей – разъединять цепь при высоких нагрузках в случае неисправностей сети. Для этого они были придуманы еще в позапрошлом веке. Со временем конструкция выключателей совершенствовалась, и на сегодняшний день существует разделение их на 6 групп только по току отключения, не говоря уже о других характеристиках и это автоматические выключатели.

Назначение


Автоматические выключатели часто называют автоматами. Они позволяют вручную коммутировать электрическую сеть. Одним нажатием клавиши создается новая цепь питания, а при необходимости отключается оборудование. Это удобно на бытовом уровне и в условиях промышленного производства. Когда надо обесточить устройство или отсечь от питания какую-то часть цепи, просто опускается клавиша выключателя, и можно производить работы. Затем возвращаем клавишу на место, и все функционирует, как прежде.

Но основная задача, все-таки, состоит в защите сети от коротких замыканий и перегрузки. Автоматы первые принимают на себя удар при перегрузках. Они размыкают цепь в нужный момент и не дают загореться проводке.

Внешне простейший выключатель представляет собой пластиковую коробку с контактами и рычагом включения/выключения. В коробке находится механизм, отвечающий за работу системы. Чтобы выключатель удобно было крепить к DIN-рейке, сзади на корпусе предусмотрены защелки.

Устанавливают автоматы на входе в дом, квартиру или иное строение, помещая их в вводном и распределительном щитке.

Автоматы рассчитаны на определенное количество отключений, поэтому злоупотреблять принудительным срабатыванием не стоит. Если требуется часто переключать сеть, то устанавливают реле или контакторы.

Ток мгновенного расцепления

Основной характеристикой выключателя считается ток мгновенного расцепления. Это ток, при котором устройство срабатывает и разъединяет цепь. В зависимости от тока расцепления выключатели разделяют на несколько групп.

Наиболее используемые группы:
  • B, ток отключения составляет 3-5 номинальных токов (In) включительно.
  • C, ток отключения более 5*In-10*In включительно. Наиболее универсальные выключатели.
  • D, ток отключения более 10* In-20* In включительно.

Еще существуют группы L, Z, K, в которых токи мгновенного расцепления достигают большого значения. По европейским стандартам предусмотрена группа A для самых малых перегрузок до 3*In.

Автоматические выключатели группы B применяют для установки в местах со старой проводкой, там, где присутствуют лампы накаливания, электрические печки, обогреватели.

Автоматические выключатели из группы C используются чаще всего. Их устанавливают в квартирах и учреждениях с люминесцентными лампами, кондиционерами, стиральными машинами, холодильниками и прочей бытовой техникой.

Группу D применяют для защиты электродвигателей, которые обычно стоят на промышленных устройствах, таких как компрессоры, насосы, подъемники.

Использовать автоматы из группы D для бытовых потребностей вместо группы C нельзя, потому что время срабатывания выключателя у разных групп разное.

После того как автомат сработал, нельзя спешить сразу его включать. Вначале выясняют причину разъединения, устраняют ее, после чего возвращают выключатель в исходное положение.

Маркировка


На каждом выключателе стоит маркировка, которая позволяет определить основные параметры.

Латинская буква (B, C, D), как можно догадаться из вышесказанного, означает группу по току перегрузке. Следом за буквой идет цифра. Она указывает, на какой номинальный ток, выраженный в амперах, рассчитан прибор. На этот показатель в первую очередь обращают внимание, когда выбирают автомат. Какое значение он должен иметь, будет описано в следующем разделе.

Ниже стоит трехзначное число, обведенное в прямоугольную рамку. Это ток короткого замыкания, выраженный в амперах. Его также называют отключающей способностью. Это максимальный ток, при котором автомат срабатывает, выполняя свои функции. Для квартир и частных домов выбирают устройства с отключающей способностью 4500, 6000 А иногда 10000 А.

Предпочтение отдают 6000 или 10000 А, поскольку у таких автоматов больше возможностей, их выгоднее использовать. Отличие в цене мизерное, а уровень безопасности и срок службы выше.

Еще ниже под отключающей способностью стоит однозначное число в квадратике. Оно указывает на класс токоограничения. Чем выше класс, тем быстрее прибор срабатывает при коротком замыкании.

Лучшие выключатели имеют 3-й класс, но встречаются приборы и 2-ого класса (на них отмечено число 2).

Число 3 говорит о том, что прибор срабатывает на отсечке синусоиды тока, равной 1/3 полупериода. Если взглянуть на синусоиду, то станет понятно, что в этом случае ток не успевает достигнуть максимального значения.

На каждом автоматическом выключателе вверху стоит логотип производителя, что позволяет быстро найти любимую торговую марку. Также указывается напряжение, на которое рассчитан прибор, и его принципиальная схема.

Выбор автоматов
Выбрать автоматические выключатели не так уж сложно, как можно подумать. Для этого надо обращать внимание на такие параметры:
  • Номинальное напряжение автомата, которое должно быть равно и больше напряжению домашней (промышленной) сети.
  • Максимальный и номинальный ток.
  • Количество полюсов (зависит от фазности сети).
  • Условия, в которых будет работать выключатель, то есть особенности проводки и нагрузки.

Если сеть однофазная, то устанавливают 1-о и 2-х полюсные автоматы. Для трехфазной сети применяют 3-х и 4-х полюсные автоматы.

Чтобы правильно выбрать автоматический выключатель, надо знать сечение провода, который идет за ним, и суммарную мощность всех приборов, то есть нагрузку.

Рассчитать максимальный ток просто. Для этого надо воспользоваться законом Ома и вспомнить, что мощность равна произведению напряжения на ток. Получается:

I=P/U, где P – мощность всех приборов.

Напряжение домашней сети составляет 220 В. Средняя мощность бытовых приборов в современной квартире с газовой плитой составляет 3 кВт, а в квартире с электроплитой 7 кВт. Но можно провести расчет индивидуально, чтобы быть более точным.

Допустим P=4 кВт. Получаем:

I=4000/220=18,2 А

У автоматов есть своя шкала номинальных токов, на которые они рассчитаны (4, 6, 10, 16, 25, 32, 40, 63, 100, 160 Ампер). Выбирать всегда надо автоматы с большим значением. В данном случае это 25 А.

Материал и площадь сечения проводки

Особое значение имеют характеристики проводки – ее материал и площадь сечения провода. В квартирах используют медную проводку, но бывают случаи применения алюминиевых проводов. В «Правилах устройства электроустановок» (ПУЭ) приведены таблицы, по которым можно определить значение допустимого длительного тока.

Если применяется двужильный медный провод площадью 2,5 кв мм, проложенный в штробе или трубе, то для него допустимый длительный ток составляет 25 А. К сожалению, недобросовестные производители нарушают стандарты, уменьшая сечение, и добавляя в медь примеси. Если вы не уверены в качестве провода, то применяйте меньший показатель, а именно, 16 А. На такой ток должен быть рассчитан и автоматический выключатель.

Но в этом случае мощность всех приборов, установленных в доме должна понизиться, иначе проводка не выдержит нагрузки. Вот почему важно выбирать качественные материалы при прокладке электрических коммуникаций. Они обеспечивают безопасную работу и дают больше возможностей в применении бытовых приборов.

Покупая автоматические выключатели, поинтересуйтесь производителем, наличием документов на товар. Защитить себя от подделки можно, если обращаться в специализированные магазины, торгующие электротехническими устройствами. Хотя цена у них будет выше, чем на рынке, но гарантия безопасности в этом случае важнее.

Похожие темы:
Типы трансформаторов

- разные типы трансформаторов

Существуют различные типы трансформаторов , которые используются в электроэнергетической системе для различных целей, таких как производство, распределение и передача и использование электроэнергии.

Существуют различные типы трансформаторов: повышающий и понижающий трансформатор, силовой трансформатор, распределительный трансформатор, измерительный трансформатор, содержащий трансформатор тока и напряжения, однофазный и трехфазный трансформатор, автотрансформатор и т. Д.

В комплекте:

Различные типы трансформаторов

Различные типы трансформаторов, показанные на рисунке выше, подробно описаны ниже.

Повышающий и понижающий трансформатор

Этот тип трансформатора классифицируется на основе количества витков в первичной и вторичной обмотках и наведенной ЭДС.

Повышающий трансформатор преобразует низковольтный сильноточный переменный ток в высоковольтную и слаботочную систему переменного тока. В этом типе трансформатора количество витков во вторичной обмотке больше, чем количество витков в первичной обмотке.Если (В 2 > В 1 ) напряжение на выходе повышается и называется повышающим трансформатором

.

Понижающий трансформатор преобразует высокое первичное напряжение, связанное с низким током, в низкое напряжение с высоким током. В трансформаторе этого типа количество витков в первичной обмотке больше, чем количество витков во вторичной обмотке. Если (В 2 1 ) уровень напряжения на выходе понижается и известен как понижающий трансформатор

.

Силовой трансформатор

Силовые трансформаторы используются в передающих сетях высокого напряжения.Характеристики силового трансформатора следующие: 400 кВ, 200 кВ, 110 кВ, 66 кВ, 33 кВ. В основном они рассчитаны на мощность более 200 МВА. В основном устанавливается на генерирующих станциях и передающих подстанциях. Они рассчитаны на максимальную эффективность 100%. Они больше по размеру, чем распределительный трансформатор.

При очень высоком напряжении мощность не может быть передана потребителю напрямую, поэтому мощность понижается до желаемого уровня с помощью понижающего силового трансформатора.Трансформатор загружен не полностью, поэтому потери в сердечнике происходят в течение всего дня, но потери в меди зависят от цикла нагрузки распределительной сети.

Если силовой трансформатор подключен к сети передачи, колебания нагрузки будут очень меньшими, поскольку они не подключены напрямую к стороне потребителя, но при подключении к распределительной сети будут колебания нагрузки.

Трансформатор нагружен на передающей станции в течение 24 часов, таким образом, потери в сердечнике и меди будут происходить в течение всего дня.Силовой трансформатор рентабелен, когда мощность генерируется при низком уровне напряжения. Если уровень напряжения повышается, то ток силового трансформатора уменьшается, что приводит к потерям I 2 R, а также увеличивается регулировка напряжения.

Распределительный трансформатор

Этот тип трансформатора имеет более низкие номиналы, такие как 11 кВ, 6,6 кВ, 3,3 кВ, 440 В и 230 В. Они имеют номинальные характеристики менее 200 МВА и используются в распределительной сети для преобразования напряжения в энергосистеме путем понижения напряжения. уровень, на котором электрическая энергия распределяется и используется на стороне потребителя.

Первичная обмотка распределительного трансформатора намотана эмалированным медным или алюминиевым проводом. Толстая лента из алюминия и меди используется для изготовления вторичной обмотки трансформатора, которая представляет собой обмотку высокого тока и низкого напряжения. Бумага, пропитанная смолой, и масло используются для изоляции.

Масло в трансформаторе используется для

  • Охлаждение
  • Изоляция обмоток
  • Защита от влаги

Различные типы распределительных трансформаторов подразделяются на следующие категории и показаны на рисунке ниже

  • Место установки
  • Тип изоляции
  • Характер поставки


Распределительный трансформатор менее 33 кВ используется в промышленности, а 440, 220 В - в быту.Он меньше по размеру, прост в установке, имеет низкие магнитные потери и не всегда полностью загружен.

Так как он не работает при постоянной нагрузке в течение 24 часов, так как днем ​​его нагрузка находится на пике, а в ночное время он загружен очень слабо, поэтому эффективность зависит от цикла нагрузки и рассчитывается как эффективность на весь день. Распределительные трансформаторы рассчитаны на максимальный КПД от 60 до 70%

Использование распределительного трансформатора

  • Применяется в насосных станциях с уровнем напряжения ниже 33 кВ
  • Электроснабжение ВЛ ж.д. электрифицированных АС
  • В городских районах многие дома питаются от однофазного распределительного трансформатора, а в сельской местности может быть возможно, что одному дому потребуется один трансформатор в зависимости от нагрузки.
  • Многоканальные распределительные трансформаторы используются в промышленных и коммерческих помещениях.
  • Используется в ветряных электростанциях, где электрическая энергия вырабатывается ветряными мельницами. Там он используется как коллектор для подключения подстанций, удаленных от ветроэнергетической системы.

Измерительный трансформатор

Трансформатор тока

    • Трансформатор тока используется для измерения, а также для защиты. Когда ток в цепи является высоким для подачи непосредственно на измерительный прибор, трансформатор тока используется для преобразования высокого тока в желаемое значение тока, необходимого в цепи.
    Первичная обмотка трансформатора тока подключена последовательно к основному источнику питания и различным измерительным приборам, таким как амперметр, вольтметр, ваттметр или катушка защитного реле. Они имеют точный коэффициент тока и фазовое соотношение, что позволяет измерить точность измерения на вторичной стороне. Термин соотношение имеет большое значение в компьютерной томографии.
    Например, если его соотношение составляет 2000: 5, это означает, что трансформатор тока имеет выходную мощность 5 ампер, когда входной ток составляет 2000 ампер на первичной стороне.Точность трансформатора тока зависит от многих факторов, таких как нагрузка, нагрузка, температура, изменение фазы, номинал, насыщение и т. Д.
    В трансформаторе тока полный первичный ток представляет собой векторную сумму тока возбуждения и тока, равную реверс вторичного тока, умноженный на коэффициент трансформации.


Где,
I p - первичный ток
I с - вторичный или реверсивный ток
I 0 - ток возбуждения
K T - передаточное число

Трансформатор потенциала

Трансформатор напряжения также называют трансформатором напряжения.Первичная обмотка подключена к высоковольтной линии, напряжение которой должно быть измерено, а все измерительные приборы и счетчики подключены к вторичной обмотке трансформатора.

Основная функция трансформатора потенциала - понизить уровень напряжения до безопасного предела или значения. Первичная обмотка трансформатора напряжения заземлена в качестве точки безопасности.

Например, отношение напряжения первичной обмотки к вторичной задается как 500: 120, это означает, что выходное напряжение составляет 120 В, когда 500 В подается на первичную обмотку.Различные типы трансформаторов напряжения показаны ниже на рисунке

.
  • Электромагнитный (трансформатор проволочный)
  • Конденсатор (конденсаторный трансформатор напряжения CVT использует конденсаторный делитель напряжения)
  • Оптический (работает над электрическими свойствами оптических материалов)

Ошибка напряжения в процентах определяется уравнением, приведенным ниже

Однофазный трансформатор

Однофазный трансформатор - это статическое устройство, работающее по принципу закона взаимной индукции Фарадея.При постоянном уровне частоты и изменении уровня напряжения трансформатор передает мощность переменного тока из одной цепи в другую. В трансформаторе есть два типа обмоток. Обмотка, на которую подается питание переменного тока, называется первичной обмоткой, а во вторичной обмотке подключена нагрузка.

Трехфазный трансформатор

Если взять три однофазных трансформатора и соединить их вместе со всеми тремя первичными обмотками, соединенными друг с другом как одна, а все три вторичные обмотки друг с другом, образуя одну вторичную обмотку, трансформатор, как говорят, ведет себя как трехфазный трансформатор, то есть группа из трех однофазных трансформаторов, соединенных вместе, которые действуют как трехфазный трансформатор.

Трехфазный источник питания в основном используется для производства, передачи и распределения электроэнергии в промышленных целях. Менее затратно собрать три однофазных трансформатора для образования трехфазного трансформатора, чем купить один единственный трехфазный трансформатор. Подключение трехфазного трансформатора может быть выполнено по схеме звезда (звезда) и треугольник (сетка).

Соединение первичной и вторичной обмоток может осуществляться различными комбинациями, показанными ниже

Первичная обмотка Вторичная обмотка
Звездочка (звезда) Звездочка
Дельта (сетка) Дельта
Звезда Дельта
Дельта Звезда

Комбинация первичной обмотки и вторичной обмотки выполняется по схеме звезда-звезда, треугольник-треугольник, звезда-треугольник и треугольник.

.

Основы электроэрозионной обработки> ENGINEERING.com

(Изображение любезно предоставлено Makino.)

Электроэрозионная обработка (EDM) уже давно является ответом на высокоточные и требовательные виды обработки, в которых обычное удаление металла затруднено или невозможно.

Известный под многими другими названиями, включая электроискровую обработку, дуговую обработку и (неточно) прожиг, процесс электроэрозионной обработки концептуально очень прост: электрический ток проходит между электродом и заготовкой, разделенными жидким диэлектриком.Жидкий диэлектрик действует как электрический изолятор, если не приложено достаточное напряжение, чтобы довести его до точки ионизации, когда он становится электрическим проводником. Возникающий в результате искровой разряд разрушает заготовку до желаемой окончательной формы.

3 типа электроэрозионных станков

Хотя существует множество специализированных форм электроэрозионной обработки, промышленные электроэрозионные станки обычно делятся на три категории:

  1. Die Sinker или «Ram» EDM
  2. Проволока или «нож для сыра» EDM
  3. Сверление отверстий или EDM

Все три типа работают на одном и том же принципе эрозии электрическим разрядом, открытом Джозефом Пристли в 1770 году, но их история, методы и применения заметно различаются.

Штамповщик EDM

(Изображение любезно предоставлено MC Machinery.)

Подобно электрическому телеграфу и реактивному двигателю, грузило EDM было изобретено независимо и почти одновременно несколькими людьми. В 1941 году российским ученым Борису и Наталье Лазаренко было поручено найти способ увеличить срок службы вольфрамовых прерывателей. В ходе своих исследований они обнаружили, что могут контролировать эрозию вольфрамовых электрических контактов, погружая их в диэлектрическую жидкость.К 1943 году Лазаренко разработали процесс искровой обработки, основанный на этом открытии, который в конечном итоге стал известен как схема резистор-конденсатор (R-C) для EDM.

Примерно в то же время группа американских инженеров, состоящая из Гарольда Старка, Виктора Хардинга и Джека Бивера, работала над способом удаления сломанных сверл и метчиков. Инженер-электрик Хардинг предложил использовать искры, чтобы разрушить их. Идея была многообещающей, но только после добавления воды в качестве охлаждающей жидкости этот подход стал практичным.Старк, Хардинг и Бивер продолжали совершенствовать свой процесс, который в конечном итоге стал основой для электроэрозионной обработки на электронных лампах, которая позволила увеличить частоту искр с 60 раз в секунду до более 1000.

В том виде, в каком он существует сегодня, электроэрозионный токарный станок используется для создания полостей сложной формы в инструментах и ​​штампах, таких как штампы для штамповки металлов и пресс-формы для литья пластмасс под давлением. Процесс погружения штампа начинается с обработки графитового электрода для формирования «положительного» участка желаемой полости.Затем этот электрод осторожно погружают в заготовку, вызывая искрение по ее поверхности, поскольку элементы закрывают искровой промежуток - расстояние, необходимое для искрения.

Проволока EDM

(Изображение любезно предоставлено MC Machinery.)

Эта история электроэрозионной обработки проволоки менее очевидна, чем электроэрозионная обработка с погружным грузилом, но известно, что она разрабатывалась примерно десять лет в период с 1960-х по 1970-е годы как новый метод изготовления штампов из закаленной стали. Как следует из названия, в электроэрозионном электродвигателе в качестве электрода используется тонкая проволока.Проволока движется по тщательно контролируемой схеме, примерно аналогично спиральной пиле плотника, вызывая искрение между проволокой и заготовкой. Поскольку электрический разряд разрушает проволоку и заготовку, в электроэрозионных станках используется катушка с проволокой, которая непрерывно движется, чтобы создать новый путь разряда в разрезе.

Такой подход к электроэрозионной обработке «сырный резак» работает хорошо, но у него есть важное ограничение: проволока должна полностью проходить через заготовку, делая по существу двухмерный разрез трехмерной детали.Управление движением проволоки в плоскости XY на современных станках аналогично другим технологиям с ЧПУ.

Сверление отверстий EDM
Электроэрозионное сверло Beaumont Fast Hole (Изображение любезно предоставлено Global EDM.) Основные преимущества электроэрозионного станка - отличная чистота поверхности, минимальная зона термического влияния (HAZ) и способность резать закаленные материалы и экзотические сплавы - делают его идеальным для выполнения определенных задач по сверлению отверстий. Если в заготовке предварительно просверлено небольшое пилотное отверстие, через него можно пропустить проволоку, чтобы завершить операцию с помощью электроэрозионной обработки.

В случаях, когда это невозможно - например, для обработки глухих отверстий - требуется специализированный станок для обработки отверстий EDM. В этой машине, которую обычно называют «дыроколом», в качестве электрода используется вращающаяся проводящая трубка и непрерывный поток диэлектрической жидкости (обычно деионизированной воды) для промывки разреза. Вытяжной станок EDM также можно использовать для создания пилотного отверстия, необходимого для заправки проволоки.

Возможность создания точных и точных отверстий даже в закаленных или экзотических материалах стала ключевой разработкой для нескольких передовых технологий, таких как отверстия для охлаждения, созданные EDM в секциях лопаток турбин из жаропрочных сплавов.Это позволяет использовать процесс «пленочного охлаждения», который позволяет реактивным двигателям работать при более высоких температурах для большей долговечности и эффективности.

Диэлектрическая жидкость

В электроэрозионных станках

обычно используется углеводородное масло в качестве диэлектрической жидкости, в которую погружаются как заготовка, так и искра. В отличие от этого, электроэрозионные станки обычно используют деионизированную воду, в которую погружается только область искрообразования. Будь то на масляной или водной основе, диэлектрическая жидкость, используемая в электроэрозионных станках, выполняет три важные функции:

  • Контроль расстояния искрового промежутка между электродом и заготовкой
  • Охлаждение нагретого материала для формирования чипов EDM
  • Удаление стружки EDM из зоны искрения

Хотя они значительно меньше по размеру, чем получаемые в процессе фрезерования или токарной обработки, электроэрозионная резка производит стружку.Эти крошечные полые сфероиды состоят из материала как электрода, так и заготовки. Как и любую стружку, их необходимо удалить из зоны резания, что достигается пропусканием диэлектрической жидкости через искровой промежуток.

По мере разрушения диэлектрической жидкости - в результате старения или загрязнения - возрастает риск нестабильного разряда. Управляющая электроника может до некоторой степени компенсировать это, но единственное реальное решение - постоянно прокачивать чистую диэлектрическую жидкость через зону резания для ее промывки.Чем больше проводящих частиц в жидкости, тем труднее для машины поддерживать стабильные электрические пороги внутри искрового промежутка.

Поскольку срок службы диэлектрической жидкости зависит от множества факторов, таких как ее тип, а также эффективность и качество ваших жидкостных фильтров EDM, у нее нет окончательного срока годности. Однако, как показывает практика, если вы используете жидкость на масляной основе и ей больше пяти лет, ее, вероятно, следует заменить. Вы также можете сравнить вид и запах между использованной и новой жидкостями, но лучший способ определить, нуждается ли ваша диэлектрическая жидкость в замене, - это использовать рефрактометр.

Выбор подходящей диэлектрической жидкости для электроэрозионного оборудования не всегда так прост, как может показаться. Необходимо учитывать множество критериев. Некоторые из них очевидны, например степень удаления металла и износ электродов, в то время как другие гораздо менее заметны.

Например, суспензия частиц является ключевым свойством для эффективности обработки, поскольку жидкость должна быть способна удалять стружку EDM и другие частицы отходов из зоны резания. Однако, если суспензия частиц слишком высока, эти примеси не будут отделяться от жидкости во время фильтрации.

Чтобы убедиться, что вы используете лучшую диэлектрическую жидкость для вашей конкретной машины, проконсультируйтесь с ее производителем.

Материалы EDM

Очевидно, что любая заготовка, которая будет обрабатываться с помощью электроэрозионной обработки, должна быть электрически проводящей, но есть еще кое-какие материальные ограничения электроэрозионной обработки, чем это. Во-первых, определенные материалы, такие как сплавы с высоким содержанием никеля, такие как те, что используются в аэрокосмической промышленности, и твердосплавные материалы могут представлять большую проблему для электроэрозионной обработки по сравнению со стандартными инструментальными сталями.Однако решение проблем с материалами в этих случаях заключается в изменении материалов электродов и более медленном цикле EDM.

Кроме того, хотя EDM технически представляет собой процесс обработки без напряжений (поскольку к заготовке не прикладывается прямая механическая сила), это все же термический процесс, который может изменить металлургию заготовки через зоны термического влияния (HAZ) , переделки и микротрещины.

ONA АВ провод EDM. (Изображение любезно предоставлено ONA.) «Большинство электроэрозионных станков, начиная с 2000 года, способны обеспечивать превосходное металлургическое качество благодаря развитию технологии электроэрозионной обработки и адаптивного управления мощностью, - сказал Брайан Пфлюгер, менеджер по линейке продуктов электроэрозионной обработки в Makino.

Конечно, некоторые электропроводящие материалы по-прежнему плохо работают с электроэрозионным методом. «Меня попросили разрезать силиконовый пластинчатый материал, который почти похож на стекло, - сказал Грег Лангенхорст, менеджер по техническому маркетингу MC Machinery. «Это не слишком хорошо: он слишком хрупкий, и энергия искры просто разбивает его, как стекло. Некоторые из них достаточно токопроводящие, чтобы их можно было немного разрезать, но не очень хорошо ».

Гетерогенные материалы, особенно с примесями, также могут представлять проблему для электроэрозионной обработки, как объяснил Лангенхорст:

«С композитами из углеродного волокна, даже несмотря на то, что они электропроводны, клеи в них создают некоторые проблемы, потому что они непроводящие.Я даже сталкивался с этим, когда кто-то покупал дешевую инструментальную сталь. Когда в нем много твердых частиц - я называю это «расплавленными автомобильными бамперами» - они не проводят ток, если вы ударите один из них, это будет похоже на удар о камень: вы просто не сможете пройти через него ».

Зачем использовать EDM?

На практике электроэрозионная обработка решает главную проблему контактной обработки: твердость. В традиционных процессах металлические заготовки изготавливаются из специальных сортов закаливаемой инструментальной стали, подвергнутой механической обработке в мягком состоянии отжига для облегчения резки.

После того, как желаемая форма обработана, детали закаляются с помощью одной или нескольких термообработок. Это увеличивает время, стоимость и может изменить размеры готовых деталей, особенно если процесс термообработки не контролируется должным образом. Преимущество электроэрозионной обработки заключается в том, что она может резать закаленные материалы и экзотические сплавы, а также обеспечивает превосходную чистоту поверхности в качестве бонуса. В результате часто уменьшается потребность в последующей обработке или обработке поверхности.

Основные компоненты станка для электроэрозионной обработки.(Изображение любезно предоставлено Makino.)

Как и все процессы обработки, электроэрозионная обработка требует баланса между скоростью и чистотой поверхности. Например, при электроэрозионной обработке проволоки обычно используются более быстрые и грубые пропилы, за которыми следуют чистовые пропилы или пропилы, при которых используется менее агрессивный профиль промывки для минимизации прогиба проволоки. Электроэрозионный электроэрозионный станок с грузилом видит аналогичную схему, при которой в большинстве работ используются два электрода: один для черновой обработки, а другой - для чистовой.

«С грузилами есть постоянная шутка о том, что вы не хотите использовать грузило EDM, если в этом нет крайней необходимости: если нет другого способа придать детали нужной формы», - сказал Лангенхорст.«С годами грузила стали использоваться все реже и реже из-за высокоскоростного твердого фрезерования. По мере совершенствования этого процесса требуется меньше работы с полостью грузила. Области, которые нельзя обработать твердым фрезерованием, - это острые внутренние углы или очень глубокие тонкие ребра. Вот где грузило EDM просто необходимо ".

Принципиальные преимущества EDM заключаются в том, что процесс очень предсказуем, точен и воспроизводим. «Вся электроэрозионная обработка выполняется без участия оператора, поэтому прямые затраты на рабочую силу и производственные затраты для электроэрозионной обработки обычно ниже, чем при использовании других методов», - сказал Пфлюгер.«В общем, процесс EDM предназначен для деталей с меньшими размерами элементов и более высокими требованиями к точности (+/- 0,0005 дюймов или +/- 0,012 мм или более высокая точность)».

«Когда у вас есть электроэрозионный станок для проволоки в магазине, становится очевидным, что вы можете сделать с ним гораздо больше, чем просто то, за что вы его купили», - сказал Лангенхорст. «Внезапно они понимают, что могут вырезать зачистки, заглушки, пуговицы, вставки, слайды, все виды деталей. Если вам нужно провести испытания штампа на штампе, вы можете вырезать заготовки из листового металла, чтобы проверить штамп.”

Электроэрозионная обработка по сравнению с другими процессами обработки

«Есть несколько способов снять шкуру с кошки», как гласит старое выражение. Точно так же, как правило, существует более одного способа разрезания деталей. По сравнению с традиционной обработкой - от базовой токарной обработки с ЧПУ до 5-осевой обработки - электроэрозионный станок имеет определенные преимущества и недостатки. Итак, если вам интересно, является ли EDM лучшим выбором для вашего конкретного приложения, ответ всегда один: это зависит от вашего приложения.

В целом, однако, основные характеристики электроэрозионной обработки должны дать вам представление о том, подходит ли электроэрозионный станок для вашего применения. Например, EDM обычно медленнее, чем другие методы обработки, но он также имеет тенденцию быть более предсказуемым, точным и повторяемым. Есть и другие преимущества, как отметил Пфлюгер: «Вся электроэрозионная обработка выполняется без участия оператора, - сказал он, - поэтому прямая оплата труда и стоимость производства с помощью электроэрозионной обработки обычно ниже, чем при использовании других методов.”

Сочетание предсказуемости, точности и повторяемости в сочетании с относительно низкой скоростью обработки объясняет, почему электроэрозионный электроэрозионный станок лучше всего подходит для небольших операций с жесткими допусками, например, в аэрокосмической промышленности и производстве медицинских устройств.

«Самый большой аргумент в пользу изготовления штучных деталей с помощью электроэрозионной обработки - это когда вы разбираетесь в деталях и пытаетесь сделать это с помощью пилы для продольной резки или шлифовального станка, или любого типа фрикционной обработки, при которой образуется заусенец. - сказал Лангенхорст.«В этом случае у вас должен быть вторичный процесс удаления заусенцев, будь то вибрация или когда группа рабочих соскребает заусенцы ручными инструментами. С другой стороны, когда вы снимаете деталь с электроэрозионного станка, заусенцев нет: это идеально ».

Пфлюгер указал на еще одно преимущество использования электроэрозионной обработки для деталей с небольшими или сложными характеристиками: «Процесс электроэрозионной обработки становится более привлекательным по мере того, как материалы заготовки становятся тверже, а геометрия детали становится меньше и глубже», - сказал он.«В отличие от обычного фрезерования, EDM не сталкивается с ограничениями L: D, поскольку элементы внутреннего радиуса становятся меньше, а толщина заготовки увеличивается. В общем, процесс EDM зарезервирован для деталей меньшего размера и приложений с более высокими требованиями к точности (+/- 0,0005 дюймов или +/- 0,012 мм или более высокая точность) ».

Более того, поскольку EDM представляет собой процесс бесконтактной обработки, требования к креплению для резки мелких деталей значительно менее обременительны по сравнению с требованиями стандартного фрезерного станка с ЧПУ.«Здесь нет давления резания, поэтому, если вы работаете с маленькими крошечными деталями, вам не понадобится много приспособлений для их удержания», - сказал Лангенхорст. «Если вы пытались фрезеровать их, держите ли вы их достаточно плотно, чтобы процесс обработки не подхватил их или не погнул. Например, если вы делаете стержни для форм и пытаетесь их отшлифовать, они будут перемещаться повсюду. Вы можете отрезать их с помощью приспособления для поворота на 90 градусов, и они отлично выходят ».

Электроэрозионная обработка и аддитивное производство

Любой, кто обращал внимание на производственные технологии в течение последнего десятилетия или около того, знает, что грядут большие изменения.Комбинация различных технологий, в том числе робототехники, искусственного интеллекта и промышленного Интернета вещей (IIoT), часто представляемая под лозунгом Индустрии 4.0 или четвертой промышленной революции, навсегда изменит производственный сектор, от станков до обеспечения качества.

кабин кронштейнов для Airbus A350 XWB с опорной конструкцией. (Изображение любезно предоставлено Concept Laser.) Аддитивное производство - один из наиболее часто цитируемых примеров Индустрии 4.0, которая потенциально может полностью заменить так называемые субтрактивные процессы (например, EDM). Интересно, что и Лангенхорст, и Пфлюгер считают добавку и электроэрозионную обработку более взаимодополняющими, чем конкурентными, как пояснил Лангенхорст:

«Самое главное в аддитивном производстве металла - это то, что вам нужно построить опорную плиту, а затем отделить от нее деталь», - сказал он. «В зависимости от сложности прикрепляемого слоя их разделение может быть затруднительным. Люди пробовали ленточные пилы, шлифовальные, отрезные круги и многое другое, и мы довольно хорошо справились с отрезанием деталей от опорных пластин с помощью электроэрозионной обработки.Очевидно, что требуется погружной машину, чтобы сделать это, и в некоторых случаях вы получите эту сотовую структуру между заготовкой и плитой основания, которая действует как теплоотвод; если вы не сделаете это правильно, он может улавливать порошок, что действительно усложняет управление адаптивным электроэрозионным станком ».

Пфлюгер согласился, добавив, что «Sinker EDM также обычно используется для отделки определенных деталей на компонентах аддитивного производства, таких как мелкие детали, которые требуют высокой точности и более тонкой обработки поверхности, чем те, которые могут быть получены при аддитивном производстве.”

«Мы даже пытаемся придумать, как создать менее дорогостоящий электроэрозионный станок, который будет использоваться специально для отделения аддитивно изготовленных заготовок от их опорных пластин, то есть в основном электрическую ленточную пилу», - добавил Лангенхорст.

Электроэрозионная обработка и автоматизация

Процесс автоматизации одного или нескольких электроэрозионных станков аналогичен процессу других обычных станков. «Как правило, детали устанавливаются на систему поддонов, и автоматика меняет поддоны в патрон на станке и из него», - сказал Лангенхорст.

«Мы кое-что сделали с нашими шестиосевыми роботами Mitsubishi, которые не обладают большой грузоподъемностью, - добавил он, - но у нас были некоторые приложения с более мелкими деталями, где роботы могли выбирать детали и поместите их в приспособление на машине с собственным зажимным механизмом ».

Тем не менее, как пояснил Лагенхорст, между автоматизацией EDM и автоматизацией других процессов обработки есть некоторые ключевые различия:

«Во многих сферах фрезерования не требуются закаленные инструменты из нержавеющей стали для удержания заготовок, потому что на станке используется водорастворимая охлаждающая жидкость», - сказал он.«С проволочной электроэрозионной обработкой вы работаете в деионизированной воде, поэтому, если она не сделана из нержавеющей стали 420 или чего-то подобного, робот долго не протянет».

Это одна из причин, по которой грузило EDM более естественно подходит для промышленных роботов по сравнению с проволочным EDM. С грузилом EDM вы можете автоматизировать обрабатывающий электродный инструмент, а также заготовку. «Очень часто автоматизируют мельницу VMC с грузилом EDM, чтобы мельница могла производить необходимый электродный инструмент с помощью робота, автоматически перемещающего его между разными станками», - сказал Пфлюгер.

Узкие места в эффективности EDM

Как и любая производственная технология, EDM сталкивается с определенными препятствиями, которые необходимо преодолеть, чтобы получить максимальную отдачу от своих машин. Как объяснил Пфлюгер, некоторые из них являются теми же узкими местами, которые возникают при других процессах обработки. «Самым большим узким местом, которое необходимо преодолеть при обработке EDM, является управление пропускной способностью деталей за счет максимального увеличения числа операций без участия оператора и общего использования оборудования», - сказал он. «Необходимое рабочее время и необходимое время для настройки станка часто являются узким местом для многих цехов.Это необходимое время можно свести к минимуму с помощью надлежащих инвестиций в инструментальную оснастку, которая обеспечивает более быструю и точную настройку ».

(слева) Тиски с боковым зажимом. (Справа) Тиски с верхним зажимом. (Изображение любезно предоставлено Makino.)

Имейте в виду, что относительно медленность процесса EDM означает, что эффективное удержание заготовки может быть не такой большой проблемой, как при фрезеровании, где время цикла значительно короче, а переналадка, следовательно, занимает более значительную часть машинного времени.Несмотря на это, прижим заготовки является проблемой как для проволочного, так и для токарного электроэрозионного станка, но не все узкие места являются общими для обоих типов электроэрозионной обработки.

«Узким местом для грузил является производство электродов: если у вас нет собственной графитовой мельницы, вам придется отдать электроды на аутсорсинг, и чем сложнее форма, тем дольше время выполнения заказа», - сказал Лангенхорст. . «Новые станки становятся все лучше с точки зрения износа электродов, но для получения высокой детализации готовой детали с грузиком обычно требуется как минимум два электрода: более грубый и чистовой.Вот почему большинство людей соединяют графитовую мельницу с парой грузил; обычно одна мельница может справиться с двумя или тремя грузилами ».

В отношении электроэрозионного станка Пфлюгер отметил, что эти станки требуют значительно большего обслуживания и ремонта, чем фрезерный станок. «Принципиальное отличие состоит в том, что обслуживание электроэрозионных станков ДОЛЖНО выполняться в качестве профилактической меры», - сказал он. «Цель состоит в том, чтобы обеспечить безупречную работу станка без присмотра в течение долгих часов, поскольку именно здесь повышается производительность процесса и снижаются производственные затраты.”

Принадлежности и расходные материалы для электроэрозионных станков (Изображение любезно предоставлено MC Machinery.)

К счастью, техническое обслуживание электроэрозионного станка относительно несложно, как объяснил Лангенхорст: «Подключите электроэрозионный станок к электросети, все ваши расходные материалы очень просты: убедитесь, что у вас есть чистые фильтры в баке и что ваши питатели готовы к затуханию, бросьте новый рулон проволоки, и все, что вы можете запрограммировать в системе CAM, вы можете в значительной степени разрезать ».

Подходит ли вам электроэрозионная обработка?

Если вам нужно быстро выполнить черновую резку большого количества деталей, электроэрозионная обработка, вероятно, вам не подходит.(Следует отметить, что Лангенхорст указал на то, что вы можете использовать проволочный электроэрозионный электроэрозионный станок для резки регулировочных шайб, складывая приклад, прослаивая его между двумя кусками стали толщиной в четверть дюйма и отрезая стопку.) Процесс обработки, который является точным, точным и свободным от напряжений - по крайней мере, на заготовке - EDM может быть именно тем, что вам нужно.

Чтобы узнать больше о других процессах обработки и изготовления, ознакомьтесь с «Руководством инженера по гидроабразивной резке», «Что, почему и как применяется 5-осевая обработка с ЧПУ» и «Руководством для инженера по токарным центрам с ЧПУ».

.

Что такое промышленная автоматизация | Типы промышленной автоматизации

Что такое промышленная автоматизация, их типы и иерархия в системе промышленной автоматизации

Сегодняшняя резко возрастающая конкуренция в отрасли требует высококачественных и наиболее стабильных продуктов по конкурентоспособной цене. Для решения этой проблемы ряд отраслей рассматривает различные новые конструкции продуктов и интегрированные производственные технологии параллельно с использованием автоматизированных устройств.

Одним из замечательных и важных шагов для решения вышеупомянутой проблемы является промышленная автоматизация. Промышленная автоматизация способствует повышению качества продукции, надежности и производительности при одновременном снижении стоимости производства и проектирования за счет внедрения новых, инновационных и интегрированных технологий и услуг.

Что такое промышленная автоматизация?

Автоматизация представляет собой шаг вперед в области механизации, в которой для выполнения задачи используются определенные механизмы машин, которым помогают операторы.Механизация - это ручное выполнение задачи с использованием механического оборудования, которое зависит от принятия решений человеком.

С другой стороны, автоматизация заменяет участие человека использованием команд логического программирования и мощных механизмов.

Промышленная автоматизация - это замена компьютеров и машин человеческому мышлению. Слово Automation дает значение « самодиктованный » или « механизм движется сам по себе », которое происходит от греческих слов Auto и Matos , где auto означает self , а Matos означает переезд .

Вкратце, промышленная автоматизация может быть определена как как использование набора технологий и устройств автоматического управления , что обеспечивает автоматическую работу и управление производственными процессами без значительного вмешательства человека и достижение большей производительности, чем ручное управление . Эти устройства автоматизации включают PLC, ПК, PAC, и т. Д., А технологии включают в себя различные промышленные системы связи.

На приведенном выше рисунке показана автоматизация электростанции, предоставленная Siemens для обеспечения устойчивой, безопасной и экономичной работы.Он обеспечивает полную интегрированную автоматизацию (TIA), автоматизируя каждую секцию электростанции с помощью эффективных устройств управления, полевых датчиков и исполнительных устройств. В этой автоматизации модули SIMATIC (ПЛК) используются в качестве устройств управления, а WinCC предоставляет эффективный графический интерфейс.

Почему промышленная автоматизация? (Преимущества системы автоматизации)

Автоматизация фабрики или производственного или технологического предприятия повышает производительность за счет лучшего контроля производства.Это помогает производить массовое производство за счет значительного сокращения времени сборки каждого продукта при более высоком качестве производства. Следовательно, при заданных трудозатратах он производит большой объем продукции.

  • Для обеспечения оптимальных эксплуатационных затрат

Интеграция различных производственных процессов с автоматизированными механизмами сводит к минимуму время цикла и усилия и, следовательно, снижает потребность в человеческом труде. Таким образом, благодаря автоматизации удалось сэкономить средства на персонал.

  • Для повышения качества продукции

Поскольку автоматизация снижает участие человека, возможность человеческих ошибок также исключается. Единообразие и качество продукции с большей степенью соответствия могут поддерживаться с помощью автоматизации за счет адаптивного управления и мониторинга производственных процессов на всех этапах, от начала производства до конечного продукта.

Автоматизация полностью снижает необходимость ручной проверки различных параметров процесса.Используя преимущества технологий автоматизации, промышленные процессы автоматически настраивают переменные процесса на заданные или желаемые значения с помощью методов управления с обратной связью.

  • Для повышения уровня безопасности

Промышленная автоматизация повышает уровень безопасности персонала, заменяя его автоматизированными машинами во вредных условиях труда. Традиционно в таких рискованных и опасных местах внедряются промышленных роботов и роботов.

Иерархия системы промышленной автоматизации

Системы промышленной автоматизации могут быть очень сложными по своей природе, имея большое количество устройств, работающих синхронно с технологиями автоматизации. На рисунке ниже изображена иерархическая структура системы автоматизации, состоящая из разных иерархических уровней.

Полевой уровень

Это самый низкий уровень иерархии автоматизации, который включает полевые устройства, такие как датчики и исполнительные механизмы.Основная задача этих полевых устройств - передавать данные о процессах и машинах на следующий более высокий уровень для мониторинга и анализа. А также включает управление параметрами процесса с помощью исполнительных механизмов. Например, мы можем описать этот уровень как глаза и руки определенного процесса.

Датчики

преобразуют параметры реального времени, такие как температура, давление, расход, уровень и т. Д., В электрические сигналы. Эти данные датчика затем передаются в контроллер, чтобы отслеживать и анализировать параметры в реальном времени.Некоторые из датчиков включают термопары, датчики приближения, RTD, расходомеры и т. Д.

С другой стороны, исполнительные устройства преобразуют электрические сигналы (от контроллеров) в механические средства для управления процессами. Клапаны управления потоком, электромагнитные клапаны, пневматические приводы, реле, двигатели постоянного тока и серводвигатели являются примерами приводов.

Уровень управления

Этот уровень состоит из различных устройств автоматизации, таких как станки с ЧПУ, ПЛК и т. Д., Которые получают параметры процесса от различных датчиков.Автоматические контроллеры приводят в действие исполнительные механизмы на основе обработанных сигналов датчиков и программ или методов управления.

Программируемые логические контроллеры (ПЛК) - это наиболее широко используемые надежные промышленные контроллеры, которые способны выполнять функции автоматического управления на основе входных сигналов от датчиков. Он состоит из различных модулей, таких как ЦП, аналоговый ввод-вывод, цифровой ввод-вывод и коммуникационные модули. Это позволяет оператору запрограммировать функцию управления или стратегию для выполнения определенных автоматических операций над процессом.

Уровень контроля и управления производством

На этом уровне автоматические устройства и система мониторинга обеспечивают выполнение функций управления и вмешательства, таких как человеко-машинный интерфейс (HMI), контроль различных параметров, установка производственных целей, архивирование истории, настройка запуска и выключения машины и т. д.

Чаще всего на этом уровне широко используются системы управления распределением (DCS) или диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) HMI.

Информационный или корпоративный уровень

Это верхний уровень промышленной автоматизации, который управляет всей системой автоматизации. В задачи этого уровня входит планирование производства, анализ клиентов и рынка, заказы и продажи и т. Д. Таким образом, он больше касается коммерческой деятельности и меньше - технических аспектов.

А также промышленные сети связи являются наиболее заметными в системах промышленной автоматизации, которые передают информацию с одного уровня на другой.Таким образом, они присутствуют на всех уровнях системы автоматизации, чтобы обеспечить непрерывный поток информации. Эта коммуникационная сеть может быть разной от одного уровня к другому. Некоторые из этих сетей включают RS485, CAN, DeviceNet, шину Foundation Field, Profibus и т. Д.

Из приведенной выше иерархии мы можем сделать вывод, что существует непрерывный поток информации от высокого уровня к низкому и наоборот. Если мы предположим этот графический способ, это будет похоже на пирамиду, в которой, когда мы поднимаемся вверх, информация агрегируется, а спускаясь вниз, мы получаем подробную информацию о процессе.

Типы систем промышленной автоматизации

1. Стационарная или жесткая автоматизация

Этот тип автоматизации используется для выполнения фиксированных и повторяющихся операций с целью достижения высокой производительности. Он использует специальное или специализированное оборудование для автоматизации операций сборки или обработки фиксированной последовательности. После того, как он будет использован, относительно сложно изменить или изменить дизайн продукта. Следовательно, он негибкий в предоставлении разнообразия продукции, но увеличивает эффективность за счет более высокой производительности и снижает стоимость единицы продукции.

Некоторые из этих автоматизированных систем - это процесс дистилляции, покрасочные цеха и конвейеры.

2. Программируемая автоматизация

В этой автоматизации можно изменить определенный класс изменений продукта, а также операции сборки или обработки путем модификации управляющей программы в автоматизированном оборудовании.

Эта автоматизация лучше всего подходит для серийного производства, когда объем продукта средний или высокий. Но в этом случае сложно изменить и перенастроить систему под новый продукт или последовательность операций.Поэтому новый продукт или перенастройка последовательности операций требует длительной настройки.

Примерами этой системы автоматизации являются машины с числовым программным управлением, бумажные фабрики, сталепрокатные заводы, промышленные роботы и т. Д.

3. Гибкая или мягкая автоматизация

Эта система автоматизации предоставляет оборудование автоматического управления, гибкость при внесении изменений в дизайн продукта. Эти изменения могут быть выполнены быстро с помощью команд, вводимых в форме кодов операторами-людьми.

Эта автоматизация позволяет производителям производить несколько продуктов с различными диапазонами как комбинированный процесс, а не по отдельности.

Некоторые из примеров этой системы автоматизации - это автомобили с автоматическим управлением, автомобили и многоцелевые станки с ЧПУ.

Вы также можете читать:

Введите свой адрес электронной почты для получения последних обновлений, подобных указанному выше!

.

Электрические машины - Скачать PDF бесплатно

Электрические машины I Основы, конструкция, принцип работы, работа

на основе лекции

Univ.-Prof. Д-р инж. Доктор h.c. Герхард Хеннебергер,

Ахенский университет

Предисловие Этот сценарий соответствует лекции «Электрические машины I» в зимнем семестре 2002/2003 года в Ахенском университете. Лекция описывает статус-кво используемых технологий, а также тенденции будущего развития электрических машин.Основные типы электрических машин, такие как трансформаторы, машины постоянного тока, асинхронные машины, синхронные машины и маломощные двигатели, работающие в однофазных системах переменного тока, также рассматриваются как инновационные концепции машин, например реактивно-реактивная машина (РРМ), машина с поперечным потоком и линейный привод. Основные принципы, действующие во всех типах электрических машин, которые необходимо объяснить, объединены в теории вращающегося поля. Помимо теоретических размышлений, в этом сценарии представлены примеры приложений в области электрических приводов и выработки электроэнергии.Продолжительные темы, касающиеся динамики, питания и управления преобразователем, будут рассмотрены в следующей лекции «Электрические машины II». Он предназначен для того, чтобы сосредоточиться на всеобъемлющем понимании физических зависимостей. Этот скрипт имеет простую иллюстрацию, но без потери точности. Он дает основательные базовые знания об электрических машинах, полезные для дальнейшего обучения и практики. Для понимания необходимы предварительные знания принципов электротехники.Обратите внимание: этот сценарий представляет собой перевод конспектов лекций на немецком языке. Большинство подписок, отображаемых в уравнениях, не подлежат переводу в целях соответствия.

Аахен, ноябрь 2002 г.

Герхард Хеннебергер

Редакция: Буш, Шульте, март 2003 г.

iii

Содержание 1

ОБЗОР ................... .................................................. .................................................. .......................... 8

2

ОСНОВЫ ............................ .................................................. .................................................. ................. 10 2.1 ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ............................. .................................................. ............................... 10 2.1.1 Первое уравнение Максвелла (закон Ампера) ....... .................................................. ........................ 10 2.1.2 Второе уравнение Максвелла (закон Фарадея)................................................... .......................... 11 2.1.3 Закон силы Лоренца ................. .................................................. ................................................ 12 2.2 ССЫЛКИ-СТРЕЛКИ .............................................. .................................................. .......... 14 2.3 СРЕДНЕЕ ЗНАЧЕНИЕ, RMS VALUE, КПД ............................... .................................................. ...... 16 2.4 ПРИКЛАДНЫЙ КОМПЛЕКСНЫЙ РАСЧЕТ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ................................................... ...................... 17 2.5 СПОСОБЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ (ТРЕХФАЗНЫЕ СИСТЕМЫ) ................. .................................................. ...... 19 2.6 СИММЕТРИЧНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ........................................ .................................................. .................. 20

3

ТРАНСФОРМАТОР ......................... .................................................. ...................................................... 23 3.1 ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ЦЕПНАЯ СХЕМА ....................................... .................................................. .............. 24 3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТРАНСФОРМАЦИИ (Ü) .......................... .................................................. .. 27 3.2.1 ü = w1 / w2, расчетные данные известны ................................... .................................................. ................ 27 3.2.2 Полная векторная диаграмма ........................... .......................................................................... 30 3.2.3 ü = U10 / U20, данное измеренное значение .......................................... .................................................. 31 3.3 ОПЕРАЦИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ ............................................. .................................................. .................. 34 3.3.1 Состояние без нагрузки ........................ .................................................. .......................................... 34 3.3.2 Короткое замыкание. ............................................................. .................................................. ............ 35 3.3.3 Нагрузка при номинальном напряжении .............................. .................................................. .......................... 36 3.3.4 Параллельное соединение .................. .................................................. .............................................. 38 3.4 МЕХАНИЧЕСКАЯ КОНСТРУКЦИЯ .................................................. ........................................................ 39 3.4.1 Конструкция ............. .................................................. .................................................. .................... 39 3.4.2 Расчет индуктивности намагничивания ..................... .................................................. ........ 41 3.4.3 Дозирование R1 и R'2 ............................... .................................................. .................... 41 3.4.4 Расчет индуктивностей рассеяния................................................... .................................. 43 3.5 ЭФФЕКТИВНОСТЬ ............. .................................................. .................................................. .................... 44 3.6 УСЛОВИЯ РОСТА .......................... .................................................. .......................................... 45 3.7 ТРЕХФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР .. .................................................. ....................................................... 46 3.7.1 Дизайн, Векторная группа ........................ .................................................. ..................................... 46 3.7.2 Несбалансированная нагрузка ....... .................................................. .................................................. ........... 49 3.8 АВТОТРАНСФОРМАТОР .................................... .................................................. .................................. 52

4

ОСНОВЫ ВРАЩАЮЩИХСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН................................................... 53 4.1 ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ОГРАНИЧЕНИЯ .............................................. .................................................. ........................... 54 4.2 УРАВНЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ .................. .................................................. ...........

.

Различные типы трансформаторов и их применение

Трансформатор - это широко используемое устройство в области электротехники и электроники. Это электромагнитное устройство, которое следует основному принципу электромагнетизма, открытому Майклом Фарадеем. Мы подробно рассмотрели строительство и эксплуатацию трансформаторов в предыдущем руководстве. Здесь мы рассмотрим различных типов трансформаторов , используемых в различных типах приложений. Однако все трансформаторы типа работают по одним и тем же принципам, но имеют разную конструкцию.Приложив немного усилий, вы также можете построить свой собственный трансформатор, но при сборке трансформатора всегда следует соблюдать методы защиты трансформатора.

Типы трансформаторов в зависимости от уровня напряжения

Трансформатор может иметь несколько типов конструкции. Трансформатор не имеет электрического соединения с одной стороны на другую; тем не менее, две электрически независимые катушки могут проводить электричество посредством электромагнитного потока. Трансформатор может иметь несколько катушек или обмоток как на первичной, так и на вторичной стороне.В некоторых случаях несколько первичных сторон, где две катушки соединены последовательно, часто называют с центральным отводом . Это состояние отвода по центру также можно увидеть на вторичной стороне.

Трансформаторы

могут быть сконструированы таким образом, что они могут преобразовывать уровень напряжения первичной стороны во вторичную. В зависимости от уровня напряжения трансформатор бывает трех категорий. Понижающий, повышающий и развязывающий трансформаторы . Для изолирующего трансформатора уровень напряжения одинаков для обеих сторон.

1. Понижающий трансформатор

Понижающий трансформатор

используется как в электронике, так и в электротехнике. Понижающий трансформатор преобразует уровень первичного напряжения в более низкое напряжение на вторичном выходе. Это достигается соотношением первичной и вторичной обмоток. Для понижающих трансформаторов количество обмоток на первичной стороне больше, чем на вторичной. Таким образом, общее соотношение первичной и вторичной обмоток всегда остается больше 1.

В области электроники многие приложения работают на 5 В, 6 В, 9 В, 12 В, 24 В или в некоторых случаях 48 В. Для преобразования напряжения однофазной розетки 230 В переменного тока в требуемый низкий уровень напряжения требуются понижающие трансформаторы. В КИП, а также во многих электрических типах оборудования понижающий трансформатор является основным требованием для силовой части. Они также используются в блоках питания и схемах зарядных устройств сотовых телефонов.

В электрических системах понижающие трансформаторы используются в системе распределения электроэнергии, работающей на очень высоком напряжении, чтобы обеспечить низкие потери и экономичное решение для передачи электроэнергии на большие расстояния.Для преобразования высокого напряжения в линию питания низкого напряжения используется понижающий трансформатор.

2. Повышающий трансформатор

Повышающий трансформатор прямо противоположен понижающему трансформатору. Повышающий трансформатор увеличивает низкое первичное напряжение до высокого вторичного напряжения . Опять же, это достигается за счет соотношения первичной и вторичной обмоток. Для повышающего трансформатора соотношение первичной обмотки и вторичной обмотки остается менее 1 .Это означает, что количество витков во вторичной обмотке больше, чем в первичной.

В электронике, повышающие трансформаторы часто используются в стабилизаторах, инверторах и т. Д., Где низкое напряжение преобразуется в гораздо более высокое напряжение.

Повышающий трансформатор также используется в распределении электроэнергии . Высокое напряжение требуется для приложений, связанных с распределением энергии. Повышающий трансформатор используется в сети для повышения уровня напряжения перед распределением.

3. Разделительный трансформатор

Разделительный трансформатор не преобразует никакие уровни напряжения. Первичное напряжение и вторичное напряжение изолирующего трансформатора всегда остаются неизменными. Это связано с тем, что коэффициент первичной и вторичной обмоток всегда равен 1 . Это означает, что количество витков первичной и вторичной обмоток в изолирующем трансформаторе одинаково.

Изолирующий трансформатор используется для изоляции первичной и вторичной обмоток.Как обсуждалось ранее, трансформатор не имеет электрических соединений между первичной и вторичной обмотками, он также используется в качестве изолирующего барьера, где проводимость происходит только с магнитным потоком. Используется в целях безопасности и для отмены передачи шума от первичного к вторичному или наоборот.

Типы трансформаторов в зависимости от материала сердечника

Трансформатор передает энергию, проводя электромагнитный поток через материал сердечника.Различные материалы сердечника создают разную плотность потока. В зависимости от материалов сердечника в области энергетики и электроники используются несколько типов трансформаторов.

1. Трансформатор с железным сердечником

В трансформаторе

с железным сердечником в качестве материала сердечника используется несколько пластин из мягкого железа. Благодаря отличным магнитным свойствам железа, магнитная связь трансформатора с железным сердечником очень высока. Таким образом, КПД трансформатора с железным сердечником также высок.

Пластины с сердечником из мягкого железа могут быть разных форм и размеров.Катушки первичной и вторичной обмотки намотаны или намотаны на формирователь катушки. После этого катушечный формирователь устанавливается в пластинах сердечника из мягкого железа. В зависимости от размера и формы сердечника на рынке доступны различные типы сердечниковых пластин. Несколько распространенных форм - E, I, U, L и т. Д. Железные пластины тонкие, и несколько пластин сгруппированы вместе, чтобы сформировать собственно сердечник. Например, сердечники типа E изготавливаются из тонких пластин с видом на букву E.

Трансформаторы с железным сердечником широко используются и обычно имеют больший вес и форму.

2. Трансформатор с ферритовым сердечником

В трансформаторе с ферритовым сердечником используется ферритовый сердечник из-за высокой магнитной проницаемости. Этот тип трансформатора обеспечивает очень низкие потери в высокочастотном применении. Из-за этого трансформаторы с ферритовым сердечником используются в высокочастотных приложениях, таких как импульсные источники питания (SMPS), приложения, связанные с RF и т. Д.

Трансформаторы

с ферритовым сердечником также могут иметь разные формы и размеры в зависимости от требований применения.Он в основном используется в электронике, а не в электротехнике. Наиболее распространенной формой трансформатора с ферритовым сердечником является сердечник E.

3. Трансформатор с тороидальным сердечником

В трансформаторе с тороидальным сердечником

используется материал сердечника тороидальной формы, такой как железный сердечник или ферритовый сердечник. Тороиды представляют собой материал сердечника в форме кольца или пончика и широко используются для обеспечения превосходных электрических характеристик. Благодаря форме кольца индуктивность рассеяния очень мала и обеспечивает очень высокую индуктивность и добротность.Обмотки относительно короткие, а вес намного меньше, чем у традиционных трансформаторов того же номинала.

4. Трансформатор с воздушным сердечником

Трансформатор

Air Core не использует физический магнитный сердечник в качестве материала сердечника. Потоковая связь трансформатора с воздушным сердечником полностью выполнена с использованием воздуха.

В трансформаторе с воздушным сердечником на первичную обмотку подается переменный ток, который создает вокруг нее электромагнитное поле.Когда вторичная катушка помещается внутри магнитного поля, согласно закону индукции Фарадея, вторичная катушка индуцируется магнитным полем, которое в дальнейшем используется для питания нагрузки.

Однако трансформатор с воздушным сердечником имеет низкую взаимную индуктивность по сравнению с физическим материалом сердечника, таким как железо или ферритовый сердечник.

Он используется в портативной электронике, а также в приложениях, связанных с радиочастотами. Из-за отсутствия физического материала сердечника он очень легкий с точки зрения веса.Правильно настроенный трансформатор с воздушным сердечником также используется в решениях для беспроводной зарядки, где первичные обмотки расположены внутри зарядного устройства, а вторичные обмотки расположены внутри целевого устройства.

Типы трансформаторов в зависимости от расположения обмоток

Трансформатор можно классифицировать по порядку намотки. Один из популярных типов - трансформаторы с автоматической обмоткой.

Трансформатор с автоматической обмоткой

До сих пор первичная и вторичная обмотки фиксированы, но в случае трансформатора с автоматической обмоткой первичная и вторичная обмотки могут быть соединены последовательно, а центральный ответвительный узел является подвижным.В зависимости от центрального положения отвода вторичное напряжение может изменяться.

«Авто» - это не сокращенная форма «Автомат»; скорее, чтобы уведомить себя или одиночную катушку. Эта катушка формирует передаточное число, которое состоит из двух частей: первичной и вторичной. Положение центрального ответвительного узла определяет соотношение первичной и вторичной обмоток, таким образом изменяя выходное напряжение.

Чаще всего используется V ARIAC , прибор для создания переменного переменного тока из постоянного входного переменного тока.Он также используется в приложениях, связанных с передачей и распределением электроэнергии, где требуется частая замена высоковольтных линий.

Типы трансформаторов в зависимости от использования

Также доступны несколько типов трансформаторов, которые работают в определенной области. Как в электронике, так и в электротехнике, несколько специальных трансформаторов используются в качестве понижающих или повышающих трансформаторов в зависимости от области применения. Таким образом, трансформаторы можно классифицировать следующим образом в зависимости от использования:

1.Power Domain

  • Силовой трансформатор
  • Измерительный трансформатор
  • Распределительный трансформатор

2. Домен электроники

  • Импульсный трансформатор
  • Трансформатор аудиовыхода

1. Трансформаторы, используемые в области энергетики

В области «Электрооборудование» область «Электроэнергетика» занимается производством, измерением и распределением электроэнергии. Однако это очень большая область, где трансформаторы являются важной частью для обеспечения безопасного преобразования энергии и успешной подачи энергии на подстанцию ​​и конечным пользователям.

Трансформаторы, которые используются в области питания, могут быть как наружными, так и внутренними, но в основном наружными.

(а) Силовой трансформатор

Силовые трансформаторы

больше по размеру и используются для передачи энергии на подстанцию ​​или в общественное электроснабжение. Этот трансформатор действует как мост между генератором энергии и первичной распределительной сетью. В зависимости от номинальной мощности и технических характеристик силовые трансформаторы можно разделить на три категории: трансформаторы малой мощности , трансформаторы средней мощности и трансформаторы большой мощности .Номинальная мощность может быть от 30 кВА до 500-700 кВА или, в некоторых случаях, может быть равна или больше 7000 кВА для трансформатора малой номинальной мощности. Силовой трансформатор среднего номинала может иметь мощность до 50-100 МВА, тогда как силовые трансформаторы большого номинала могут выдерживать более 100 МВА.

Из-за очень высокой выработки мощности конструкция силового трансформатора также имеет решающее значение. Конструкция включает прочную изоляционную периферию и хорошо сбалансированную систему охлаждения. Наиболее распространенные силовые трансформаторы заполнены маслом.

Основным принципом силового трансформатора является преобразование высокого тока низкого напряжения в низкий ток высокого напряжения . Это необходимо для минимизации потерь мощности в системе распределения электроэнергии.

Еще одним важным параметром силового трансформатора является наличие фазы. Обычно силовые трансформаторы работают в трехфазной системе , но в некоторых случаях также используются однофазные малые силовые трансформаторы.Трехфазные силовые трансформаторы являются наиболее дорогими и эффективными, чем однофазные силовые трансформаторы.

(б) Измерительный трансформатор

Измерительный трансформатор часто называют измерительным трансформатором. Это еще один широко используемый измерительный прибор в области мощности. Измерительный трансформатор используется для изоляции основного питания и преобразования тока и напряжения в меньшем соотношении к его вторичному выходу. Измеряя выходную мощность, можно измерить фазу, ток и напряжение реальной линии питания.

На изображении выше показана конструкция трансформатора тока.

(c) Распределительный трансформатор

Используется на последней фазе системы распределения электроэнергии. Распределительные трансформаторы представляют собой понижающий трансформатор, который преобразует высокое сетевое напряжение в требуемое конечным потребителем напряжение, 110 В или 230 В. Он также может быть однофазным или трехфазным.

Распределительные трансформаторы могут быть меньше по форме, а также больше, в зависимости от мощности преобразования или номинальных значений.

Распределительные трансформаторы

можно разделить на другие категории в зависимости от типа используемой изоляции. Он может быть сухим или погружным в жидкость. Он изготовлен из многослойных стальных пластин, в основном С-образной формы в качестве основного материала.

Распределительный трансформатор также имеет другую классификацию в зависимости от того, где он используется. Трансформатор может быть установлен на опоре электросети, в таком случае он называется распределительным трансформатором, устанавливаемым на опоре. Его можно разместить внутри подземной камеры, установить на бетонную площадку (распределительный трансформатор, устанавливаемый на площадку) или внутри закрытого стального ящика.

Обычно распределительные трансформаторы имеют номинальную мощность менее 200 кВА.

2. Трансформатор, используемый в области электроники

В электронике используются различные небольшие миниатюрные трансформаторы, которые могут быть смонтированы на печатной плате или могут быть закреплены внутри небольшого корпуса продукта.

(а) Импульсный трансформатор

Импульсные трансформаторы - одни из наиболее часто используемых трансформаторов на печатных платах, которые вырабатывают электрические импульсы постоянной амплитуды.Он используется в различных цифровых схемах, где генерация импульсов необходима в изолированной среде. Следовательно, импульсные трансформаторы изолируют первичную и вторичную обмотки и распределяют первичные импульсы по вторичной цепи, часто это цифровые логические вентили или драйверы.

Правильно сконструированные импульсные трансформаторы должны иметь надлежащую гальваническую развязку, а также небольшую утечку и паразитную емкость.

(b) Трансформатор аудиовыхода

Audio Transformer - еще один широко используемый трансформатор в области электроники.Он специально используется в приложениях, связанных со звуком, где требуется согласование импеданса. Аудио трансформатор балансирует схему усилителя и нагрузки, обычно громкоговоритель. Звуковой трансформатор может иметь несколько первичных и вторичных обмоток, разделенных или с отводом по центру.

Итак, мы рассмотрели различные типы трансформаторов, кроме трансформаторов специального назначения, но они выходят за рамки данной статьи.

.

Типы кабельных лотков - назначение, преимущества, недостатки

Системы кабельных лотков представляют собой альтернативу кабельным каналам и трубопроводам, которые полностью закрывают кабели.

Кабельные лотки могут поддерживать все типы проводки: например,

  • ЛЭП высокого напряжения.
  • Кабели распределения питания
  • Кабели управления
  • Кабели телекоммуникационные
  • Волоконно-оптические кабели

Назначение:

Кабельные лотки - это компоненты систем поддержки силовых и коммуникационных кабелей и проводов.

Система кабельных лотков поддерживает и защищает как силовые, так и сигнальные кабели, а также упрощает обновление, расширение, реконфигурацию или перемещение сетей.

Большинство систем кабельных лотков являются открытыми, что обеспечивает эффективный отвод тепла и легкий доступ для замены и ремонта. Хотя обычно они подвешиваются к потолку или прикрепляются к стенам, некоторые системы кабельных лотков подходят для использования под полом.

Типы кабельных лотков:

Ниже перечислены популярные типы кабельных лотков.

  1. Лестничный
  2. Тип перфорированный
  3. Тип цельного дна
  4. Проволочная сетка
  5. Тип канала

Инженер или проектировщик обычно указывает тип кабельного лотка, характеристики которого соответствуют проекту. Это зависит от ситуации и окружающей среды.

Чтение: Инструментальные кабели

Выбор кабельного лотка зависит от количества кабелей, размера, расстояния и веса кабеля в лотке.

Лоток для кабеля с лестницей

Лестница Кабельный лоток имеет две боковые направляющие, соединенные перекладинами. Этот тип кабельного лотка эффективен, потому что ступеньки лестницы обеспечивают легкий доступ к кабелям сверху или снизу.

Ступеньки кабельных лотков лестницы служат удобными анкерами для привязки кабелей в негоризонтальных участках кабельных лотков или там, где положение кабелей должно быть сохранено на горизонтальных участках кабельных лотков.

Лоток перфорированный

Перфорированный кабельный лоток состоит из вентилируемого дна с боковыми направляющими. Он обеспечивает большую поддержку кабелей, чем лестничный,

.

Кабельный лоток со сплошным дном

Кабельные лотки со сплошным дном для прокладки оптоволоконных кабелей, когда свисание кабелей может повлиять на производительность системы, предпочтительны кабельные лотки с твердым дном (без вентиляции).

Однако основной причиной выбора лотков с твердым дном является защита от электромагнитных / радиочастотных помех.

Проволочный кабельный лоток

Кабельный лоток из проволочной сетки, также называемый кабельный лоток , представляет собой разновидность кабельного лотка, сделанного из проволоки из нержавеющей стали путем сваривания проволок вместе, образуя корзинообразную сетку

Кабельные лотки

в основном используются для низковольтных, телекоммуникационных и оптоволоконных кабелей с короткими пролетами.

Канальный лоток

Канальный кабельный лоток не что иное, как металлический лоток, который можно использовать для очень небольших кабельных прокладок.”

Материалы

1. Металлик

Алюминий: Устойчив к коррозии; отличное соотношение прочности и веса. Чаще всего используется алюминий, потому что он легкий.

Сталь: Электроэкранирование; низкое тепловое расширение

Нержавеющая сталь: Превосходная коррозионная стойкость; выдерживает высокие температуры.

2. неметаллический

Стекловолокно: непроводящее; противостоит коррозии; легкий

Меры предосторожности:

Самый важный вопрос - обеспечить соответствие радиуса изгиба оптоволоконного или коаксиального кабеля установленным стандартам.

Горючая пыль и мусор могут накапливаться, если лотки регулярно не проверять и не содержать в чистоте.

Преимущества:

Дешевле: Одним из больших преимуществ кабельного лотка является то, что он стоит намного меньше, чем другие методы защиты проводки в производственном помещении.

Техническое обслуживание: Кабель мгновенно виден для технического обслуживания, замена кабелей проста, поскольку кабели могут входить или выходить из лотка в любой точке системы.

Безопасность: Регулярная уборка важна для безопасности, так как кабельные лотки часто устанавливаются в труднодоступных местах.

Недостатки:

Система кабельных лотков со сплошным дном имеет недостаток. При этом в кабельных лотках может скапливаться влага.

Автор: Р. Джаган Мохан Рао

Читать дальше:
.

Смотрите также