В каждой отходящей линии необходим аппарат защиты, отключающий аварийный ток при коротких замыканиях или перегрузках, в противном случае оборудование и проводники перегреваются, что может привести к их повреждениям и снижению безопасности эксплуатации электроустановки.
Чаще всего в качестве таких аппаратов защиты от сверхтоков на промышленных и коммерческих объектах применяются автоматические выключатели. Эти аппараты способны быстро отключать аварийный ток после того, как его обнаружит расцепитель мгновенного действия, являющийся главным реагирующим элементом автоматического выключателя. В отличие от предохранителей, которым после аварийного отключения требуется замена плавкой вставки, автоматические выключатели сразу после выяснения и устранения причин аварии, а также проверки их состояния, могут быть включены повторно.
В этой статье рассмотрена роль силовых автоматических выключателей на промышленных и коммерческих объектах, а также принципы их работы.
Что такое автоматические выключатели?
Главная функция воздушного автоматического выключателя (ACB – Air Circuit Breakers) – защита линии от неисправностей, таких как перегрузка по току или короткое замыкание, которые могут привести к пожару или повреждению оборудования. Когда ток в проводнике превышает уставку срабатывания, автоматический выключатель практически мгновенно (за время не более 100 мс) отключает питание линии, чтобы предотвратить повреждение проводников и прочих элементов электроустановки.
Как следует из названия, электрическая дуга, неизбежно возникающая в ACB при размыкании цепи, гасится в воздухе при атмосферном давлении. Быстрое восстановление диэлектрической прочности межконтактного промежутка обеспечивается высокой скоростью расхождения контактов. Это основное отличие воздушных автоматических выключателей от других типов выключателей, например, масляных или элегазовых.
Кроме защиты от сверхтока, воздушные автоматические выключатели способны обнаруживать токи замыкания на землю, возникающие при снижении изоляции цепи заземления электроустановки. Пробой или снижение сопротивления изоляции становятся причиной токов утечки, создавая при этом риск поражения электрическим током косвенном контакте с частями электроустановки. При обнаружении замыкания на землю расцепитель генерирует сигнал на отключение автоматического выключателя.
Воздушные автоматические выключатели имеют ряд преимуществ по сравнению с автоматическими выключателями в литом корпусе (MCCB – Molded Case Circuit Breakers) и миниатюрными автоматическими выключателями (MCB – Miniature Circuit Breakers). ACB имеют номинальные токи в сотни и даже тысячи Ампер для управления крупными нагрузками, большие габаритные размеры и массу, оснащены микропроцессорными расцепителями с расширенными функциями, например такими как, отслеживание параметров сети питания.
Основные компоненты воздушного автоматического выключателя
Для понимания принципа работы воздушного автоматического выключателя необходимо знать назначение его основных частей, которыми являются:
- Главные контакты. Токопроводящие детали (обычно сплавы с применением серебра), которые размыкают или замыкают силовую цепь выключателя. При нажатии кнопки включения или подаче дистанционной электрической команды на включение контакты замыкаются, и через выключатель протекает электрический ток. При возникновении аварийной ситуации ниже автоматического выключателя контакты размыкаются, ток прерывается и таким образом предотвращается повреждение оборудования, подключенного к выключателю.
- Дугогасительные камеры. Внутри дугогасительных камер гасится электрическая дуга, образующаяся при размыкании контактов. Электрическая дуга втягивается в камеру под действием собственного магнитного поля, создаваемого током отключения, протекающим по дугогасительным катушкам. При этом дуга удлиняется, разбивается пластинами камеры на несколько более маленьких по длине дуг, при этом быстро деионизируется, охлаждается и гаснет.
- Механизм свободного расцепления. Этот компонент нужен для мгновенного отключения автоматического выключателя вне зависимости от положения органа управления. При получении сигнала от расцепителя об обнаружении неисправности он переводит контакты в разомкнутое положение. Также он предотвращает повторное включение выключателя на короткое замыкание при длительно существующей команде на включение.
- Расцепитель. В ACB это микропроцессорное устройство, получающее информацию от встроенных в воздушный автоматический выключатель датчиков тока. Он принимает решение о появлении неисправности в электрической сети, таких как КЗ или перегрузка по току, генерирует сингал на отключение и передает его на механизм свободного расцепления.
- Корпус. Внешний конструктивный элемент, в котором размещаются внутренние компоненты выключателя. Он также служит изолирующим барьером между токоведущими частями выключателя и внешней средой.
Как работает силовой автоматический выключатель?
В нормальных условиях эксплуатации контакты внутри силового автоматического выключателя остаются замкнутыми, обеспечивая бесперебойное протекание тока по силовой цепи. Главные контакты спроектированы таким образом, чтобы эффективно проводить электрический ток и выдерживать номинальные токи в течение всего срока службы выключателя.
Микропроцессор расцепителя непрерывно получает измеренные значения тока сети и рассчитывает нужное время отключения. Современные многофункциональные расцепители также контролируют напряжение, коэффициент мощности и температуру отдельных элементов. При возникновении нештатной ситуации, такой как перегрузка по току, КЗ или прочее, расцепитель обнаруживают неисправность и активирует механизм свободного расцепления, который заставляет контакты быстро разомкнуться. Расхождение контактов приводит к возникновению между ними электрической дуги.
Для гашения дуги силовые автоматические выключатели имеют дугогасительные камеры с металлическими пластинами, которые разделяют дугу на несколько маленьких, охлаждают и гасят ее. После гашения дуги и полного расхождения контактов (состояние – 0 (OFF)) цепь оказывается разомкнутой и дальнейшее протекание тока предотвращено. Выключатель остается отключенным до тех пор, пока после устранения неисправности он не будет возвращен в исходное положение вручную или автоматически.
Применение силовых автоматических выключателей на различных объектах
Промышленные предприятия
Производственные предприятия автомобильной, пищевой, нефтегазовой, химической промышленности, а также центры обработки данных используют воздушные автоматические выключатели для защиты оборудования крупных потребителей и даже чувствительных ИТ-ресурсов от перегрузки по току или коротких замыканий.
Например, выключатели серии NA8 компании CHINT, соответствующая стандартам ГОСТ IEC 60947-1 и ГОСТ IEC 60947-2 и предполагают подключение нагрузок с номинальным током до 7500 А при максимальном напряжении 1150 В переменного тока, что делает их пригодными для эксплуатации на современных промышленных объектах. Выключатели серии NA8 оснащены современными многофункциональными расцепителями, аксессуарами и устройствами передачи данных для эффективной защиты от неисправностей электрооборудования.
Коммерческие здания
Для защиты офисной инфраструктуры автоматические выключатели используются в цепях освещения и питания различной офисной техники (компьютеров, принтеров и прочего). Они автоматически отключают питание при возникновении сверхтока, например перегрузки, вызванной офисным оборудованием, тем самым предотвращая повреждение параллельно работающих нагрузок.
В то же время, в торговых центрах автоматические выключатели используются для защиты электроснабжения торговых площадей, освещения, лифтов и эскалаторов. Подобно их применению в офисных зданиях, эти выключатели предназначены для мгновенно срабатывания в случае неисправности, защищая всю электрическую сеть торгового центра.
Автоматический выключатель CHINT серии NA1 — одно из самых эффективных решений для коммерческих предприятий с максимальным напряжением до 690 В переменного тока и током до 6300 А. Это первоклассное OEM-решение для вводных распределительных устройств низкого напряжения и индивидуальных распределительных устройств для коммерческих зданий.
Центры обработки данных (ЦОДы)
Для обеспечения бесперебойной работы многие ЦОДы используют автоматические выключатели для защиты критически важной ИТ-инфраструктуры, такой как серверы, компьютеры и сети передачи данных, от сбоев в электроснабжении. Автоматические выключатели обеспечивают защиту от перегрузки по току и могут автоматически отключать питание при возникновении неисправности, предотвращая повреждение чувствительного оборудования.
Медицинские учреждения
В больницах и других медицинских учреждениях автоматические выключатели используются для обеспечения надежной и безотказной и работы медицинского оборудования, которое необходимо для ухода за пациентами.
Например, воздушный автоматический выключатель в больнице может защищать чувствительное медицинское оборудование, такое как аппараты МРТ, небулайзеры и аппараты ИВЛ, при различных аварийных режимах и неисправностях оборудования.
Кроме того, во многих отделениях интенсивной терапии используются выключатели, которые обеспечивают автоматическое переключение питания на резервные источники при отключении электроэнергии. Это гарантирует непрерывную работу критически важных медицинских систем при перебоях электроснабжения.
Проверка автоматического выключателя при отсутствии питания
После приобретения автоматического выключателя следующим шагом является проверка его работоспособности без подключения питания. Для этого необходим мультиметр.
Последовательность выполнения проверки следующая:
- Обеспечьте соблюдение мер безопасности, используйте соответствующие средства индивидуальной защиты (СИЗ) и снимите все токопроводящие украшения.
- Отключите питание проверяемой цепи.
- Настройте мультиметр, установите шкалу мультиметра на соответствующую функцию, например измерение напряжения переменного тока (В~) или сопротивление (Ом).
- Проведите измерения и зафиксируйте в протоколах их результаты.
Автоматические выключатели CHINT – это надежные инвестиции в будущее
В любой современной промышленной или коммерческой среде бесперебойное и безопасное электроснабжение является основой жизнедеятельности. Однако такая зависимость от наличия напряжения питания сопряжена с определенными рисками. Непредвиденные аварии, такие как КЗ, перегрузки или замыкания на землю, могут возникать стихийно, представляя серьёзную угрозу не только для дорогостоящего оборудования и чувствительной электроники, но, что ещё важнее, для персонала на объекте. И именно в таких ситуациях высококачественный воздушный автоматический выключатель станет «первой линией защиты».
Он будет не просто электрическим аппаратом распределения и управления, а критически важным устройством безопасности, разработанным для обеспечения надёжного и стабильного электроснабжения нагрузок. При неисправности он мгновенно срабатывает, чтобы изолировать поврежденный участок цепи и защитить весь объект.
Последствия не ликвидированной неисправности могут быть очень опасными: перегрузка приводит к перегреву проводников и повреждению их изоляции, преждевременному выходу оборудования из строя; КЗ вызывает мощный выброс энергии, приводящий к вспышкам электрической дуги и пожарам, приводящим к невосполнимым ущербам критически важной инфраструктуры.
Финансовые последствия таких событий, от затрат на замену оборудования и длительных простоев до потенциальных правовых обязательств, могут быть еще более катастрофическими, поэтому инвестиции в высококачественный автоматический выключатель – это основополагающий шаг к снижению рисков и обеспечению непрерывности бизнеса.
CHINT - всемирно известный поставщик инновационных энергетических решений, стремящийся к развитию эффективного и предиктивного управления энергопотреблением. Эта философия заложена в каждом создаваемом компанией CHINT продукте.
CHINT является ведущим производителем воздушных автоматических выключателей, тщательно разработанных для строгих требований промышленного и коммерческого применения. Ассортимент продукции CHINT, включающий современные воздушные автоматические выключатели (ACB) и автоматические выключатели в литом корпусе (MCCB), разработан в соответствии со строгими международными стандартами, обеспечивая максимальную защиту электрических сетей, дорогостоящего оборудования и человека от поражения электрическим током.
Выбирая CHINT, покупатель не просто приобретает продукт, он сотрудничает с лидером в области электробезопасности. Автоматические выключатели CHINT обладают исключительной надежностью, высокой отключающей способностью и точными механизмами срабатывания, которые гарантированно и оперативно защищают электроустановки.
Доверьтесь компании CHINT и получите надежную защиту, необходимую вашему предприятию для безопасной и эффективной работы.
Подробнее о продукции CHINT — на официальном сайте chint.ru
Следите за новостями и обзорами оборудования в наших соцсетях: