Принцип работы выключателя

Реальная картина подключения выключателя в помещении может выглядеть так

Выключатели старого типа разбираются проще — их клавишы существенно меньше размером, а винт, скрепляющий корпус-крышку и механизм, расположен снаружи.

Менее удобен для разборки вариант, когда для фиксации корпуса-крышки и механизма, вместо винтов используются различные защелки. В этом случае разборка требует особой внимательности — при неосторожности, защелки очень легко повредить.

2.Устройство, собранное на 1-м занятии.

Примерно, по середине кабеля, на участке около 20-ти см. необходимо удалить слой наружной изоляции.
Делать это нужно очень осторожно — внутренняя изоляция не должна быть повреждена.

Далее, перерезаем один из проводов. Полученные 2 конца подготавливаем к присоединению — снимаем с краев изоляцию на необходимую длину. Как и в случае с розеткой, оголенные кончики, либо загибаются в колечко, либо остаются прямыми — в зависимости от вида присоединения, использоваемого в нашем выключателе. На рисунке ниже, они загнуты в колечко.

Если теперь, очень осторожно (ни в коем случае не прикасаясь к оголенным проводам) воткнуть вилку в розетку — лампочка гореть не будет. Вновь заставить ее гореть, можно, соединив обратно 2 конца разорванного провода. Разьеденяем их — лампочка снова гаснет. Все подсоединения, связанные с прикосновениями к оголенным концам проводов необходимо производить, обязательно выдернув вилку из розетки. После этого производим присоединение выключателя.

И закрываем крышку — корпус.

Включаем вилку в розетку, несколько раз нажимаем клавишу выключателя в обоих направлениях. Снова лампочка загорается, снова тухнет. Сам собой напрашивается вывод — выключатель по своей сути, является контролируемым разрывом электрической цепи.

Реальная картина подключения выключателя в помещении может выглядеть так

В распределительную коробку(1) заводится питающий 2-х проводной (минимум) кабель, один из концов которого (нулевой провод), напрямую уходит на эл. лампочку (люстру, бра, световой шнур). Второй конец питающего кабеля (фазный провод) присоединяется к входу выключателя через двухпроводной кабель, спускающийся вниз.(используется один провод) Эл. ток проходит через выключатель и следует к эл лампочке, через соединение в распределительной коробке, по второму проводу этого — же кабеля.

В настоящее время, при электромонтаже в бытовых помещениях, используется трех-проводная система подвода эл. питания. Помимо питающих (рабочих) фазного и нулевого проводника, добавляется третий, — проводник защитного зануления. Все металлические корпуса бытового эл. оборудования (стиральные машины, эл. печи и.т.д.) подлежат защитному занулению. Подробнее об этом в разделе «Замена проводки».

Ну а что касается изделия, собранного в течении этого занятия, то оно пригодится для занятия следующего.

Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт «Электрика это просто».

Многих интересует, для чего нужен автоматический выключатель, а также устройство и принцип действия автоматического выключателя. Сегодня в нашей статье мы постараемся ответить на эти вопросы.

• ВКонтакте
• Facebook
• ok
• Twitter
• YouTube
• Instagram
• Яндекс.Дзен
• TikTok

Многих интересует, для чего нужен автоматический выключатель, а также устройство и принцип действия автоматического выключателя. Сегодня в нашей статье мы постараемся ответить на эти вопросы.

Итак, начнем с первого вопроса. Автоматический выключатель устанавливают для того, чтобы защитить кабели, провода, а также электроприборы от короткого замыкания (к.з.) и перегрузки.

Устройство автоматического выключателя

Модульный автоматический выключатель внешне представлен в виде корпуса и рычага управления, которые выполнены из ПВХ-пластиката пониженной горючести. Также невооруженным взглядом можно определить клеммы (нижняя и верхняя) для подключения кабеля или провода. Внутри же корпуса защитного аппарата размещаются следующие элементы:

Принцип работы автоматического выключателя

Работа автоматического выключателя в различных режимах происходит по такому принципу:

1. Нормальный режим.

2. Короткое замыкание.

За защиту от перегрузки отвечает тепловой расцепитель. Принцип работы данного расцепителя заключается в следующем: когда ток, протекающий через биметаллическую пластину, становится равным или больше установленного значения, пластина нагревается и постепенно изгибается. Достигнув определенного угла изгиба, она надавливает своим кончиком на рычажок спускового механизма. Таким образом автомат отключается.

Стоит отметить, что терморасцепитель, в отличие от магнитного, является более медлительным. Для его срабатывания требуется больше времени, но зато он более точный и легче поддается настройке.

Мы рассказали об устройстве и принципе работы автоматического выключателя. Также вы можете посмотреть наше видео, в котором детально показано, как устроен автомат и принцип его работы.

Тепловая защита нужна для длительных превышений тока. Она представляет собой биметаллическую пластину, которая при нагреве изгибается в одну из сторон. При достижении критического состояния она толкает рычаг, и контакты разъединяются. Дугогасительная камера нужна для гашения дуги, которая возникает вследствие размыкания цепи под нагрузкой.

Для электромонтёра коммутационная аппаратура является одним из основных устройств, с которыми приходится работать. Автоматические выключатели несут как коммутационную, так и защитную роль. Ни один современный электрощит не обходится без автоматов. В этой статье мы рассмотрим, как устроен и работает автоматический выключатель.

Определение

Автоматический выключатель — это коммутационный прибор, предназначенный для защиты кабелей от критических значений токов. Это нужно для того, чтобы избежать повреждений токопроводящих жил проводов и кабелей в случае межфазных замыканий и замыканий на землю.

Важно: Основная задача автоматического выключателя — защитить кабельную линию от последствий протекания токов короткого замыкания.

Основными характеристиками автоматических выключателей являются:

Номинальный ток (1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000, 6300);

Время токовая характеристика.

Наибольшее распространение автоматы получили в бытовых и промышленных электросетях с напряжением 220/380 вольт. Напряжения приведены для отечественных электросетей. За рубежом они могут отличаться. В высоковольтных линиях используются релейные схемы и трансформаторы тока. Время-токовая характеристика отражает, через какой промежуток времени и при какой величине тока относительно номинального произойдет размыкание его контактов. Пример её изображен на рисунке ниже:

Принцип работы

Автоматический выключатель (АВ) — это коммутационный аппарат, который содержит два вида защиты:

Каждый из них выполняет одну и ту же работу — размыкание силовых контактов, но при разных условиях. Рассмотрим их подробнее.

При протекании токов через автомат ниже номинального его контакты будут замкнуты бесконечно долго. Но при незначительном превышении тока тепловой расцепитель, представленный биметаллической пластиной, разомкнет их.

Чем больше ток, протекающий через контакты автоматичсекого выключателя, тем быстрее произойдет нагрев биметаллической пластины — это описывается во время токовой характеристике и обозначается быстродействием автомата (буква около номинального тока в маркировке). В зависимости от того насколько перегружен по току автомат зависит время его отключения, это могут быть и десятки минут, а могут быть и единицы секунд.

Электромагнитный расцепитель срабатывает при быстром росте тока. Величина тока его срабатывания на порядки превышает номинальный ток.

Отсюда возникает вопрос: «Так зачем же автомату две защиты, если можно просто сконструировать его так, чтобы он выключался сразу при превышении номинального тока?»

Ответа на этот вопрос два:

1. Наличие двух защит увеличивает надежность системы в целом.

2. При подключении к автоматическому выключателю устройств ток, у которых изменяется в процессе пуска и работы, чтобы не происходило ложных срабатываний. Например, у электродвигателей пусковой ток может в десятки раз превышать номинальный, а также при их работе могут возникать кратковременные перегрузки на валу (допустим, токарный станок). Тогда при затяжном пуске будет также выбивать автомат.

Устройство

Автоматический выключатель состоит из:

Корпуса (на рисунке – 6).

Клемм для подключения токопроводящих жил (на рисунке – 2).

Силовых контактов (на рисунке – 3, 4).

Дугогасительной камеры (на рисунке – 8).

Рычагов соединенных с кнопками или флажками для его включения и отключения (замыкания и размыкания контактов) (на рисунке – 1 и то, с чем он соединен).

Теплового разъединителя (на рисунке – 5).

Электромагнитного разъединителя (на рисунке – 7).

Цифрой 9 обозначена защелка для крепления на дин-рейку.

К клеммам (обычно верхним, на практике не имеет особого значения) подключается питания, к клеммам на противоположной стороне подключается нагрузка. Ток проходит через силовые контакты, катушку электромагнитного разъединителя, тепловой разъединитель.

Электромагнитная защита выполнена в виде катушки из медного провода, она намотана на каркасе, внутри которого расположен подвижный сердечник. Катушке содержит от нескольких единиц до пары десятков витков, в зависимости от её номинального тока. При этом, чем меньше номинальный ток, тем больше витков и меньше сечение провода катушки.

При протекании тока через катушку вокруг неё образуется магнитное поле, которое воздействует на подвижный сердечник внутри. В результате чего он выдвигается и толкает рычаг, в результате чего силовые контакты размыкаются. Если смотреть на рисунке – то рычаг находится ниже катушки, и когда её сердечник опускается – механизм приводится в действие.

Тепловая защита нужна для длительных превышений тока. Она представляет собой биметаллическую пластину, которая при нагреве изгибается в одну из сторон. При достижении критического состояния она толкает рычаг, и контакты разъединяются. Дугогасительная камера нужна для гашения дуги, которая возникает вследствие размыкания цепи под нагрузкой.

Процесс дугообразования зависит от характера нагрузки и её величины. При этом при отключении индуктивной нагрузки (электродвигатель) возникают более сильные дуги, чем при коммутации активной нагрузки. Газы, образовавшиеся в результате её горения, отводятся через специальный канал. Это в разы повышает срок службы силовых контактов.

Дугогасительная камера состоит из набора металлических пластин и диэлектрических крышек. Заключение Раньше автоматические выключатели ремонтировали, и можно было собрать из нескольких один нормально функционирующий. Была возможность отрегулировать и заменить силовые контакты и другие его узлы.

В настоящее время автоматы заключены в неразборный литой или собранный с помощью заклепок корпус. Их ремонт нецелесообразен, сложен и займет много времени. Поэтому автоматы просто заменяют новыми.

• главный узел – металлическая основа с кнопкой и контактами для подключения;
• крепежи – металлические концы, соединенные друг с другом пластинами;
• наружный корпус – пластиковые панели для безопасной эксплуатации изделий (бывает из других надежных материалов);
• подвижная часть – непосредственно сами клавиши для управления техникой.

Конструкция коммутационных элементов

В устройстве клавишных рокерных выключателей предусмотрены следующие элементы:

• главный узел – металлическая основа с кнопкой и контактами для подключения;
• крепежи – металлические концы, соединенные друг с другом пластинами;
• наружный корпус – пластиковые панели для безопасной эксплуатации изделий (бывает из других надежных материалов);
• подвижная часть – непосредственно сами клавиши для управления техникой.

Основная часть внутренних элементов изготавливается из металла, обычно из оцинковки. Для внешних деталей применяют пластмассу, которая выдерживает нагрузки до 16 А, иногда выбирают керамику, чей допустимый предел превышает 30 А. Для крепления выключателя к подрозетнику используют распорные лапки или крепежные винты.

Разберем устройство одноклавишного выключателя.

Принцип работы одноклавишного выключателя света

Для наиболее легкого понимания принципа работы устройства, предлагаю ознакомиться с рисунком, представленным ниже.

Рисунок 1. Принцип работы выключателя света

На нем, в максимально простом и наглядном виде, изображен принцип работы одноклавишного выключателя.

Как видно, из рисунка внутри механизма одноклавишного выключателя имеется подвижный контакт, который при нажатии на клавишу может принимать одно из двух положений. Первое положение «включено», второе «выключено». При этом, подвижный контакт будет либо соединять цепь, либо разъединять ее.

На представленном выше рисунке, клавиша находиться в положении «отключено», контакт разомкнут, фаза не подается на светильник, лампа не горит.

Теперь, давайте посмотрим, как измениться схема, если перевести выключатель в положение «включено».

Рисунок 2. Принцип работы выключателя света

Подвижный контакт замыкает цепь, и фаза отправляется по предусмотренной для нее жиле провода к лампе светильника. В результате чего, лапа начинает светиться.

Соответственно, если клавишу выключателя перевести в положение «выключено», цепь разомкнётся, и лампа погаснет.

1. С помощью распорных лапок.
2. С помощью специальных винтов.

Схема подключения одноклавишного выключателя

Вот вашему вниманию представлена схема одноклавишного выключателя.

Как видите, схема одноклавишного выключателя достаточно просто. Поэтому вам не составит труда с ней разобраться и выполнить правильное подключение этого устройства.

При отключении подается команда на один из выше перечисленных объектов, вал механизма защелки поворачивается, фиксатор освобождает рычаг рычажной системы. Рычажная система под действием пружин и возвращается в отключенное положение и через шпильку размыкает контакты камер. После отключения рычажная система под действием пружин самовзводится, выключатель готов к работе.

Устройство и работа выключателя

Выключатель состоит из трех дугогасительных полюсов, закрепленных на корпусе, который является основной несущей и изоляционной деталью. Каждый полюс содержит вакуумную дугогасительную камеру (КДВ), механизм дополнительного поджатия контактов КДВ и тоководы, конструктивно расположенные в корпусе.

Электромагнитный привод через систему рычагов замыкает и размыкает контакты КДВ.

Электрическая схема блока питания и управления собрана на панели, закрепленной на корпусах дугогасительных блоков.

Выключатель имеет в своем составе микропроцессорный блок защиты и встроенные (на верхних тоководах) блоки трансформаторов, отслеживающих токи и напряжения главной цепи.

Включение выключателя

Для включения выключателя необходимо подать напряжения управления на разъем РП управление выключателем производится через контакты разъема РП При этом электромагнит включения включается и своим штоком приводит в движение рычажную систему. Она через вал привода, шпильку, изолятор замыкает контакты камеры, затем, перемещаясь дальше обеспечивает контактное поджатие через пружину. Рычажная система встает на защелку, и контакты размыкаются, и питание электромагнита снимается. Выключатель включен.

Отключение выключателя

Отключение выключателя производится электромагнитом отключения кнопкой отключения или расцепителями в аварийных ситуациях.

При отключении подается команда на один из выше перечисленных объектов, вал механизма защелки поворачивается, фиксатор освобождает рычаг рычажной системы. Рычажная система под действием пружин и возвращается в отключенное положение и через шпильку размыкает контакты камер. После отключения рычажная система под действием пружин самовзводится, выключатель готов к работе.

Аварийное отключение производится микроблоком защиты, который отслеживает сигналы с блоков трансформаторов. При обнаружении аварийной ситуации (ток перегрузки, ток короткого замыкания, пониженное напряжение) блок защиты отключает выключатель, подавая напряжение заряженного конденсатора на оперативный электромагнит отключения. Блок защиты питается от оперативного напряжения управления, а при его отсутствии от блоков трансформаторов, установленных в главной цепи.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Автоматическая защита

Выключатель поставляться как с блоком электронной токовой защиты, так и без блока (для применения в горнорудной и др. отраслях, где токовая защита применяется своя). Электронная токовая защита обеспечивает следующие виды защит (одну или несколько в зависимости от типоисполнения выключателя или без защит):

— максимальная токовая защита каждой из фаз по перегрузу с выдержкой времени, зависимой от тока;

— максимальная токовая защита каждой из фаз по перегрузу с выдержкой времени, независимой от тока;

— токовая отсечка в зоне коротких замыканий с выдержкой времени, зависимой от тока;

— токовая отсечка в зоне коротких замыканий с выдержкой времени, независимой от тока;

— токовая отсечка в зоне коротких замыканий без выдержки времени;

— токовая защита по току утечки на землю с выдержкой времени, независимой от тока;

— минимальная защита каждой из фаз по напряжению, с выдержкой времени;

— нулевая защита каждой из фаз по напряжению, с выдержкой времени.

Устройство обеспечивает оперативную установку
пороговых уровней защиты

* При поставке уставки по току отсечки и току перегрузки с выдержкой времени зависимой от тока программируются неутключаемые уставки.

Примечание:
1) Выделенные уставки устанавливаются заводом-изготовителем, уставки могут перенастраиваться в процессе эксплуатации.
2) При отдельном заказе программируются другие значения уставок по требованию потребителя.

С начала использования электроэнергии основной проблемой была защита от сверхтоков, то есть токов, слишком высоких по сравнению с пропускной способностью линий, токов, вызванных неполадками в электропроводке или неправильным пользова­нием электроустановкой. Для того, чтобы лучше контролировать и прерывать такие токи, они были разделены на токи пе­регрузки и токи короткого замыкания. Оптимальным устрой­ством, полностью решающим такую задачу, является термо­магнитный автоматический выключатель (см. фото ниже).

С начала использования электроэнергии основной проблемой была защита от сверхтоков, то есть токов, слишком высоких по сравнению с пропускной способностью линий, токов, вызванных неполадками в электропроводке или неправильным пользова­нием электроустановкой. Для того, чтобы лучше контролировать и прерывать такие токи, они были разделены на токи пе­регрузки и токи короткого замыкания. Оптимальным устрой­ством, полностью решающим такую задачу, является термо­магнитный автоматический выключатель (см. фото ниже).

Такой выключатель внутри непрерывно замеряет ток и, если он превышает определенные значения, автоматически прерывает его в течение заданного времени. При токе перегрузки активным элементом является биметаллическая пластина — она нагревается, изменяет свою фор­му, и это приводит к срабатыванию механизма расцепителя. Линия размыкается без образования дуги.

В новейших моделях дистанционных выключателей установлен кинетический микрогенератор, преобразующий механическую энергию нажатия на клавишу в электрический ток. Это позволяет избавиться от необходимости замены батареек.

Кинетический микрогенератор представляет собой небольшую катушку индуктивности и маленький, но мощный неодимовый магнит. При перемещении сердечника в такой катушке наводится ЭДС, достаточная для работы дистанционного выключателя.

Микрогенератор имеет ресурс более 1 миллиона нажатий. Такой ресурс обеспечивается практически полным отсутствием механических частей в его конструкции.

Также рекомендуем просмотреть полезное видео по теме, благодаря которому вы узнаете, как работает проходной выключатель и как его правильно подключить к сети:

Разновидности моделей

Далее рассмотрим, какие виды бывают среди перекрестных переключателей:

• По типу проводки различают модели для внешней и скрытой проводки.
• Контактные клеммы внутри корпуса, в зависимости от конструктивного исполнения, могут выполняться с винтовыми зажимами, а также могут быть зажимными пружинными.
• В зависимости от количества клавиш различают переключатели с одной клавишей, с двумя клавишами, а также с тремя и более.

Схема управления освещением из 3х мест

Управление освещением из 3х мест

Для управления освещением из трех мест потребуется перекрестный проходной выключатель. Установить его можно в любом удобном для использования месте. В схеме перекрестный выключатель подключается между обычными проходными выключателями. Использоваться они могут на лестничных маршах, для освещения дворов и других объектах, по желанию заказчика.

Перекрестный выключатель несложно сделать своими руками, для этого нужно немного переделать двухклавишный проходной выключатель. На выходные контакты ставятся две перемычки, а две клавиши объединяют в одну, можно просто приклеить одну к другой. Клеить надо так, чтобы крепежные отверстия на клавишах совпадали со штырьками на выключателе. Зазор между клавишами можно компенсировать прокладкой из картона, к которой с двух сторон нужно приклеить пластиковые планки.

В магазинах есть готовые изделия, можно не изобретать велосипед, просто купить и поставить.

Схема управления освещением из 3х мест

На схемах А1 и А2 (ниже) показываются разные варианты подключения, но функциональное назначение остается прежним – соблюдается принцип парности перекидывания контактов.

Варианты подключения перекрестного выключателя

В случаях, когда элементом освещения являются большая люстра с двумя группами лампочек или просто два ряда бра вдоль длинного коридора, надо применять двухклавишные проходные и перекрестные выключатели. Схема немного сложнее, но видно, что работает тот же принцип перекидывания контактов. При выключении источника света одним выключателей контакты замыкают цепи других выключателей.

Схема находится в таком состоянии, что при нажатии любой клавиши этой группы светильников ток проходит на контакты ламп. На основе этих схем можно сделать управление освещением с четырех и более мест, вставляя дополнительные перекрестные выключатели.

Схема подключения четырех переключателей