Автоматы повышенной мощности: Автомат повышенной мощности. Для чего он нужен?

Автоматические выключатели и сферы их применения

Содержание:

1. Назначение и особенности применения автоматических выключателей.
2. Конструкция автоматического выключателя.
3. Ключевые характеристики автоматических выключателей.

Практически любая система электроснабжения объектов или оборудования предусматривает обязательное наличие в питающей цепи автоматических выключателей, которые также часто называют автоматическими расцепителями. Назначение автоматического выключателя – защита электросети от работы в режиме длительного повышенного потребления тока, а также защита сети и оборудования от короткого замыкания.

Назначение и особенности применения автоматических выключателей 

Обязательная установка таких элементов защиты позволяет исключить длительный или сильный нагрев кабельной системы, и как следствие – продлить срок службы изоляции и предотвратить ее возгорание. Поэтому такими автоматами оснащаются объекты любого назначения, а также отдельное оборудование с повышенной мощностью потребления или особыми требованиями к защите его работы.

При проектировании сетей электроснабжения промышленного и бытового типа они делятся на сегменты, в которых используется каскадное подключение автоматических выключателей, то есть, на входе сети обязательно ставится более мощный выключатель, рассчитанный на потребление всего объекта, а на каждом внутреннем сегменте такой сети устанавливается устройство, рассчитанное на меньший ток отключения. Такая последовательная система установки автоматических выключателей:

• обеспечивает комплексную защиту оборудования и электропроводки;
• позволяет легко отключать каждый сегмент сети для его обслуживания;
• при возникновении аварийной ситуации на отдельном участке позволяет обеспечить нормальное электроснабжение на участках цепи без нарушения номинального режима работы.

Все современные автоматические выключатели можно разделить на три большие группы по области применения:

• выключатели общего назначения. Применяются для коммутации и защиты электросетей стандартного напряжения одно- и трехфазного тока. Они устанавливаются как на промышленных, так и на бытовых объектах;
• промышленные автоматические выключатели. Предназначены для коммутации и защиты сетей нестандартного напряжения и высокого номинального тока;
• специализированные серии автоматических выключателей. Предназначены для защиты участков электросети, питающих электрооборудования определенного типа, как правило с повышенной индуктивностью, высокими пусковыми токами или особыми требованиями к характеру кривой отключения.

Обращаем ваше внимание, что подавляющее большинство таких автоматов не рассчитаны на использование в режиме постоянного включения или отключения нагрузки, поскольку имеют ограниченный ресурс работы контактной группы.

Для этой цели используются специальные выключатели, пускатели и аналогичное оборудование постоянной коммутации.

Вне зависимости от вида автоматических выключателей и области их применения конструкция автоматов имеет общие черты и принципы выбора их технических параметров для установки и защиты электросети конкретного объекта или оборудования заданного типа.

Конструкция автоматического выключателя

Конструктивно электрические автоматы для защиты сетей от перегрузки и короткого замыкания состоят из следующих основных узлов:

• входной и выходной клеммы подключения проводов защищаемой сети;
• контактной группы, состоящей из подвижного и неподвижного контакта, обеспечивающих разрыв электрической цепи;
• рукоятки управления, приводящей в движение систему механического расцепителя;
• механического расцепителя, который обеспечивает необходимое усилие прижатия контактной группы и задает время ее размыкания;
• блока электромагнитного расцепителя, состоящего из катушки индуктивности и подвижного сердечника, который срабатывает при значительном превышении тока потребления или коротком замыкании в сети;
• биметаллической пластины теплового расцепителя, отключающей автомат при длительных незначительных превышениях мощности потребления сетью от номинальной мощности автомата;
• искрогасительной камеры, обеспечивающей подавление дугового разряда при расцеплении контактов, что предотвращает их подгорание и увеличение сопротивления со временем;
• защитного корпуса, на котором предусмотрены элементы крепления изделия на монтажную рейку или в шкаф.

В зависимости от производителя и назначения конкретного типа автоматических выключателей конструкция, возможности и внешний вид устройств могут отличаться, однако принцип действия оборудования этого типа остается неизменным.

Ключевые характеристики автоматических выключателей

Когда производится выбор автоматических выключателей, учитывают такие их характеристики:

• число полюсов коммутации. Выпускаются 1, 2, 3 и 4 полюсные выключатели, которые могут разрывать одновременно от одной до четырех цепей соответственно. Конструктивно двух и более полюсные выключатели отличаются от однополюсных только наличием общей рукоятки управлениям, через которую отключающие усилие от одного модуля передается на остальные. То есть, при срабатывании много полюсного автомата при перегрузке или коротком замыкании в одной из цепей отключается все группы такого устройства;
• номинальный рабочий ток – максимальная величина электрического тока, при которой автомат может работать длительное время;
• номинальное рабочее напряжение – максимальное напряжение сети, при котором автомат работает длительное время;
• времятоковая характеристика. Кривая, определяющая длительность работы автомата до отключения при незначительном превышении номинального тока. Как правило срабатывание теплового расцепителя происходит при превышении тока в 1,13-1,45 раз;
• предельная отключающая способность. Определяет максимальную величину тока короткого замыкания в сети, при которой автомат может расцепить контакты без их спекания и потери работоспособности;
• диапазон срабатывания электромагнитного расцепителя. Еще одна времятоковая характеристика, которая определяет диапазон токов, при которых автомат отключается мгновенно. Эту характеристику принято обозначать буквенным индексом. По нему автомат выбирается в зависимости от характера нагрузки в сети.

Также при выборе защитного автомата следует учитывать особенности его исполнения, размеры корпуса, а также способ монтажа в шкаф или на рейку. 

При выборе автоматических выключателей для замены вышедших из строя или отработавших свой ресурс, а также при проектировании новых электрических сетей обычно руководствуются такими принципами подбора устройства, в частности, смотрят на:

• характеристики нового автомата, которые могут полностью совпадают с характеристиками заменяемого устройства;
• данные энергетического паспорта, в котором указан максимальный ток или максимальная допустимая долговременная мощность потребления сегмента защищаемой сети;
• характеристики кабельной сети защищаемого объекта и номинального тока, на который она рассчитана;
• максимальную мощность (силу тока), потребляемую нагрузкой в нормальном режиме работы, для защиты которой устанавливается автомат.

Обращаем ваше внимание, что выбор устройства защитного отключения напрямую связан с электро- и пожаробезопасностью эксплуатации объекта, поэтому решение такой задачи следует доверить квалифицированному специалисту.

В каталоге нашей компании “IES-drives” представлен широкий выбор защитных автоматов общего и специального назначения, среди которых можно подобрать устройство для защиты любой электросети или оборудования. Также вы всегда можете обратиться за помощью к нашим сотрудникам, и они помогут вам выбрать наиболее подходящую модель защитных систем этого типа.

вернуться в блог

Устройство автоматического выключателя и принцип работы

 

Что такое автоматический выключатель?

Выключателями автоматического типа называют коммутационные приспособления, которые нужны для обеспечения мер защиты для стационарной электросети от возникновения перегрузок и кз. Иными словами, для защиты от сверхтока.

Коммутационным это приспособление называется по причине того, что с его помощью можно осуществлять процесс под названием коммутация. Принцип этого процесса предельно простой: это отключение или включение отдельный электроцепей.

Выключатель автоматического типа может быть, как с расцепителями комбинированного вида, так и электромагнитного. Расцепитель теплового вида это дополнение к электромагнитному. Расцепители, как следует из их названия, нужны для защиты от возникновения перегрузки в стационарной сети и КЗ.

Важно: требования ПУЭ предусматривают правило, по которому стационарная электросеть нуждается в защите как от возникновения перегрузок, так и от появления коротких замыканий. В связи с этим, для обеспечения работоспособности всего контура в собственной квартире или доме, нужно приобретать автоматические выключатели с расцепителями комбинированного типа.

Автовыключатель может быть 3-полюсным, 2-полюсным и 1-полюсным. 3-полюсные, как может стать понятно из названия, нужны для сетей 3-фазного типа. По аналогии применяются и 1-полюсные. А вот 2-полюсные работают как в сетях с одной, так и с двумя фазами. Еще существуют 4-полюсные автоматы, но они нужны для профессионального применения, и в обычных квартирах повсеместно не встречаются.

Принцип автоматического выключателя

Конструкция автомата с установленным механизмом расцепления комбинированного типа.
В любом выключателе автоматического типа ключевым элементом будет именно расцепитель. Теплового или электромагнитного вида.

Расцепителем электромагнитного вида называют довольно простой механизм, обеспечивающий полноценную защиту стационарной электроцепи от коротких замыканий. Сам по себе расцепитель представляет собой стандартный сердечник с катушкой. Сердечник размещается на пружинке. Обычно, когда автомат работает, ток проходит по самой катушке, создавая тем самым поле. За счет этого центральная часть устройства (сердечник) будет притягиваться к самой катушке. Но у поля не хватит силы для того, чтобы сдвинуть пружинку, на которой ранее размещался сердечник.

При возникновении КЗ реализуется совершенно другой сценарий. Дело в том, что рабочий ток, текущий по сети будет возрастать практически мгновенно, он будет в разы выше, чем номинальный уровень, на который и рассчитывался автомат. Следовательно, токи кз уходят в катушку защитного приспособления, сила поля разрастётся до таких величин, что пружина всё-таки сдвинется. И сердечник, который до этого был размещён на пружине, начинает двигаться. В результате нехитрого механического движения, контакт автомата обрывается, и цепь перестает получать питание от стационарного источника.

Расцепители электромагнитного типа срабатывают даже не за секунду. А за доли секунд, поэтому бытовые электроприборы обычно оказываются в безопасности, за счет его срабатывания.

Расцепители теплового вида позволяют снизить риск возникновения во всей сети перегрузки. Ток перегрузки может появиться при подключении к стационарным сетям оборудования, которое превышает предельные показатели допустимой мощности для всей сети. Иными словами, при подключении электроприборов повышенной мощности, появляется риск возникновения серьезной перегрузки. Это в свою очередь, приведет сначала к нагреву проводки, после чего изоляционные материалы начнут разрушаться, и возникнут повреждения. Для предотвращения этого сценария нужны расцепители теплового вида.

Устройство предельно простое. Это биметаллическая пластина. Она создается путем спаивания сразу 2 пластин, изготовленных из разных металлов. Особенность биметаллической пластины в том, что у металлов разные показатели по коэффициенту теплового расширения.

После того как ток, превышающий пределы, пройдет по пластине, она начнет раскаляться. За счет разницы показателей теплового расширения у двух пластин, вся конструкция начнет искривляться. В процессе деформации элемента, механизм размыкания сработает, и цепь будет разомкнута. Период срабатывания прямо зависит от того, насколько серьезным было превышение номинальных уровней. Чем сильнее было превышение, тем скорее сработает устройство. Обычно это диапазон превышения в 1.1-1.4 (от номинальной рабочей нормы). Например, если ток оказался большим, чем номинальные показатели в 1. 4 раза, то сработка будет в периоде от 40 до 60 минут. В остальном для автоматов существует отдельная методика расчета срабатывания при превышении номинальных показателей.

Отключение автомата неизбежно ведет к тому, что появляется электродуга. Она не несет ничего хорошего и начинает разрушать контактные элементы. Для минимизации разрушительного воздействия этого явления, в автомате существует специальная камера, для затухания электродуги.

Технические характеристики и номенклатура автоматов

Номинальным током называют предельный показатель, при котором устройство будет работать без разрывания электроцепи.

Номинальным напряжением называют предельный показатель, с которым все еще будет работать автомат.

ПКС это уровень отключающей способности выключателя автоматического типа. Показатель отражает предел по току, при возникновении КЗ, отключающий автомат, с сохранением работоспособности самого устройства.

Простой пример: уровень ПКС 4,5 тысячи А. Следовательно, если возникает ситуация, когда КЗ становится больше 4,5 тысячи Ампер или равно этому числу, то автомат попросту разорвет действующую цепь, и при этом не возникнет необходимость его замены. Если же превышение было значительное, то контактные площадки начнут плавиться и свариваться, после чего придется менять всё устройство целиком.

Характеристикой срабатывания называют диапазон, в котором будет работать расцепитель электромагнитной разновидности. К слову сказать, это один из самых важных показателей.

Как выбрать автоматический выключатель?

В процессе выбора устройства защиты, стоит учитывать несколько существенных критериев:

Показатели номинального уровня напряжения. Оно должно быть или равным тому, что используется в цепях, которые будут защищены. Или больше него.

Число полюсов. С полюсами разобрались выше, для сетей с разным количеством фаз, нужны выключатели с идентичным числом полюсов.

Показатели номинального тока. Получить нужное число можно несколькими способами:

• Самостоятельные расчёты.
• Посредством применения таблицы.
• Посредством применения специализированного калькулятора (расчет ведется по сечению кабелей).
• Посредством применения калькулятора для расчёта по параметру мощности.

Не забывайте важно учитывать устройство автоматического выключателя и показатель срабатывания. Выбор автоматического выключателя — это не самая простая процедура, но каждый может с ней справиться. Теперь вы знаете о автоматах их принципах работы, устройствах и точно понимаете какой выбрать себе.

Машины высокой мощности — Guillemin

Перейти к содержимому

Клепальные орбитальные машины большой мощности

Машины большой мощности применяются для обработки деталей больших диаметров, либо материалов, требующих большой мощности деформации (специальные стали или нержавеющие стали), например, для опрессовки подшипников ( ОСТРОВExt 60 мм).

Пример на подшипниках

Подшипник перед клепкой

Подшипник после клепки

Диапазон высокой мощности
Общий	Мощные станки используются для обработки деталей большого диаметра или материалов, требующих больших сил деформации (специальные стали или нержавеющие стали), например, для опрессовки подшипников (наружный Ø 60 мм).
	Быстрая смена кампании заменой оснастки и выбором программы обработки деталей. Повышение производительности благодаря оцифрованной оси Z (оптимизация ходов).
Мощность (ДаН)	12 000	20 000
Диаметр заклепки (мм) Сталь 500 Н/мм2	⌀22 мм	⌀44 мм
Диаметр деталей на коронках или трубках (мм) Сталь 500 Н/мм2	⌀внеш. 30 мм / ⌀внутр.10 мм*	⌀внеш.60 мм / ⌀внутр.30 мм*
ЧПУ Оцифрованная ось Z	Оцифрованный (безщеточный серводвигатель)
Ход по Z (мм)	или 280
Максимальная скорость по оси Z	50 мм/с
Точность
Повторяемость
Мощность шпинделя — двигатель (регулируемая скорость от 250 до 1100 об/мин)
Стандартное оборудование	Высокопрочная рама прессового типа с 4 фиксированными колоннами. Клепальный узел зафиксирован. Заклепываемая деталь перемещается цифровым упорным цилиндром (бесщеточный двигатель) ПЛК SIEMENS с 12-дюймовым сенсорным экраном HMI
Общие опции	Стопор-защелка / Зажим от 5 до 10 тонн / Электронный контроль усилия заклепывания с помощью электронной системы и датчика усилия

Описание продукта

S1200 и S2000 орбитальные клепальные машины большой мощности

S1200 S2000

S1200 High Power Orbital

Мощные станки используются для обработки деталей большого диаметра, либо материалов, требующих больших усилий по деформации (специальные стали или нержавеющие стали), например, для опрессовки подшипников ( ОСТРОВExt 60 мм).

Быстрая смена кампании заменой оснастки и выбором программы обработки деталей. Повышение производительности благодаря оцифрованной оси Z (оптимизация ходов).

Мощность (ДаН): 12 000

Диаметр заклепки (мм) Сталь 500 Н/мм2: ⌀22 мм

Диаметр деталей на коронках или трубках (мм) Сталь 500 Н/мм2: ⌀внеш30 мм / ⌀внутр10 мм*

ЧПУ Оцифрованная ось Z: Оцифрованная (бесщеточный серводвигатель)

Ход Z (мм): от o до 280

Макс. скорость по оси Z: 50 мм/с

Точность: 40 мкм

Повторяемость: 10 мкм 900 03

Шпиндель мощность – Двигатель (регулируемая скорость от 250 до 1100 об/мин): 15 кВт

Стандартное оборудование: Высокопрочная рама прессового типа с 4 фиксированными колоннами. Клепальный узел зафиксирован. Заклепываемая деталь перемещается цифровым толкающим цилиндром (бесщеточный двигатель) SIEMENS AUTOMATE с 12-дюймовым сенсорным экраном HMI

Общие опции: Защелкивающийся стопор / Зажим от 5 до 10 тонн

Электронный контроль усилия заклепывания с помощью электронной системы и датчика усилия

S2000 High Power Orbital

Мощные станки используются для обработки деталей большого диаметра, либо материалов, требующих больших усилий деформации (специальные стали или нержавеющие стали), например, опрессовки подшипников ( ОСТРОВExt 60 мм).

Быстрая смена кампании заменой оснастки и выбором программы обработки детали. Повышение производительности благодаря оцифрованной оси Z (оптимизация ходов).

Мощность (ДаН): 20 000

Диаметр заклепки (мм) Сталь 500 Н/мм2: ⌀40 мм

Диаметр деталей на коронках или трубках (мм) Сталь 500 Н/мм2: ⌀внеш.60 мм / ⌀внутр.30 мм*

ЧПУ Оцифрованная ось Z: Оцифрованная (бесщеточный серводвигатель)

Ход Z (мм): от o до 280

Макс. скорость по оси Z: 50 мм/с

Точность: 40 мкм

Повторяемость: 10 мкм

Мощность шпинделя – двигатель (регулируемая скорость от 250 до 1100 об/мин): 22 кВт

Стандартное оборудование: Высокопрочная рама прессового типа с 4 фиксированными стойками. Клепальный узел зафиксирован. Заклепываемая деталь перемещается цифровым толкающим цилиндром (бесщеточный двигатель) SIEMENS AUTOMATE с 12-дюймовым сенсорным экраном HMI

Общие опции: защелкивающийся стопор / зажим от 5 до 10 тонн

Электронное управление силой заклепывания с помощью электронной системы и датчик силы

Чтобы узнать больше, загрузите нашу брошюру.

преобразователь энергии; мы называем это двигателем, когда электрическая энергия преобразуется в механическую энергию, и генератором переменного тока, когда преобразование происходит в обратном порядке. В любом случае электрическая машина может быть одним и тем же устройством, даже если ее функция обратная.

Некоторые привлекательные преимущества, которые могут предложить высокоскоростные генераторы переменного тока или двигатели, включают:

• Портативность, небольшой размер и малый вес
• Низкие эксплуатационные расходы
• Надежность в широком диапазоне сред
• Хорошая эффективность
• Тихая работа
• Отсутствие смазочных материалов и других загрязнителей

Существуют различные топологии машин для высокоскоростных приложений, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. Тип машины с постоянными магнитами считается наиболее совершенным с точки зрения производительности из-за его уникальных характеристик, включая прочную конструкцию, которая хорошо подходит для высокоскоростной работы, и отсутствие требований к мощности возбуждения, что приводит к работе с коэффициентом мощности, равным единице.

Машины с постоянными магнитами (PM)

Когда эффективность и вес имеют первостепенное значение, машина с ротором с постоянными магнитами явно лучше подходит для большинства применений. Это происходит по следующим причинам:

• Требуется нулевая мощность возбуждения.
• Машина с постоянными магнитами может работать с коэффициентом мощности, равным единице (для возбуждения не требуется реактивный ток статора). Может быть достигнута эффективность 95% или даже выше.
• Ротор гладкий, воздушный зазор относительно большой. Это уменьшает потери на парусность, потери на волнистость зубьев и обеспечивает проход для охлаждающего воздуха.
• Ротор имеет высокое сопротивление и очень низкую магнитную проницаемость в машине с постоянными магнитами. Это предотвращает потери, которые в противном случае могли бы быть вызваны пульсациями потока статора из-за зубьев статора и тока статора. Проницаемость магнитов ротора почти такая же, как у воздуха!
• Размер и потери инвертора зависят от коэффициента мощности, равного единице.

Другие соображения, которые также учитываются при выборе этого типа машины с постоянными магнитами для высокоскоростных приложений, включают:

• Материал магнита дорог, но это компенсируется преимуществами за счет высокого КПД, меньшего размера инвертора, более легкого охлаждения, меньшего размера других деталей и меньшей нагрузки на подшипники.
• Коэффициент упругости силы притяжения между ротором и статором минимален, поскольку ротор имеет очень низкую проводимость; поток изменяется незначительно, когда ротор движется от центра. Это важное преимущество в системах мягких подшипников в машинах с постоянными магнитами, где используются подшипники из фольги или упругие опоры подшипников.
• Конструкция ротора жесткая, стабильная и долговечная, если она заключена в обруч из инконеля или нержавеющей стали для удержания магнитов.
• Ротор всегда возбужден. Если возникает устойчивая неисправность, первичный двигатель должен быть отключен, чтобы избежать опасности высокой температуры. Типичный ток короткого замыкания составляет 3 на единицу.
Магниты
• не подходят для жарких сред. Некоторые магнитные материалы обладают более высокой термостойкостью, чем другие, но практический предел составляет около 200 ^o C. Намагниченность необратимо уменьшается, когда температура приближается к температуре Кюри магнита. Безопасная температура для магнита зависит от его физических свойств; менее дорогие материалы имеют более низкую температуру Кюри.

Двигатели требуют процедуры синхронного пуска; индукционный пуск может привести к перегреву и размагничиванию ротора.

Индукционные машины

Индукционные машины являются рабочей лошадкой промышленности. Они используются повсеместно и имеют много хороших качеств. Простая и недорогая конструкция ротора с короткозамкнутым ротором особенно привлекательна. Возбуждение обеспечивается током статора, который индуцирует и реагирует с током в проводящих стержнях ротора. Этот тип машины имеет следующие характеристики:

• Поскольку ток статора должен включать реактивную составляющую для возбуждения машины, статор и инвертор несут бремя для этой потребности. Величина этого возбуждающего тока довольно значительна и определяется реактивными сопротивлениями обмотки машины, воздушным зазором между ротором и статором и магнитной проницаемостью стали статора и ротора. Как правило, разумными ожиданиями являются коэффициент мощности 0,85 и эффективность 0,9. Асинхронный ротор имеет значительные потери в металле ротора и клетке ротора.
• Для получения приемлемого коэффициента мощности требуется короткий воздушный зазор. Поскольку ротор имеет высокую магнитную проницаемость, существуют условия, способствующие паразитным потерям из-за пазов статора и ротора. Пластины ротора уменьшают потери.
• Ротор должен проскальзывать относительно вращающегося возбуждающего потока. Это создает ток в стержнях клетки с частотой скольжения, и поток, соединяющий железо ротора, движется с частотой скольжения. Если скорость проскальзывания ротора составляет 1% от номинальной скорости, потери ротора составят 1% мощности на валу.
• Инвертор должен обеспечивать примерно на 18 % больше вольт-ампер, чем требуется для машины Unity PF.
• Коэффициент упругости силы притяжения между ротором и статором высок, потому что ротор имеет очень высокую магнитную проводимость, а воздушный зазор короткий; большое изменение потока происходит, когда ротор движется от центра. Это может быть проблемой в системах с мягкими подшипниками в высокоскоростных машинах, где используются фольгированные подшипники или опоры с упругими подшипниками.
• Конструкция ротора представляет собой набор ферромагнитных пластин, скрепленных решетчатыми стержнями.
• Возбуждение можно регулировать для уменьшения потерь при частичной нагрузке; даже выключил. Машина не может производить устойчивый ток короткого замыкания. Генераторы не могут самовозбуждаться при подключенной цепи нагрузки.
• Скорость вращения ротора и допустимая температура ротора зависят от свойств используемых материалов и конструкции.

Синхронные реактивные машины

Синхронные реактивные машины имеют очень жесткий и прочный ротор, который может работать на поверхностных скоростях до 1100 футов в секунду. Ротор также может работать при довольно высоких температурах без ущерба для себя – возможно, 600-700 ⁰F. Ротор состоит из слоев ферромагнитной стали, разделенных равными слоями немагнитного материала, чтобы сформировать явные полюса с низким сопротивлением по прямой оси и высоким сопротивлением по поперечной оси. Оба материала спаяны вместе и обладают очень высокой прочностью. Ротор представляет собой гладкий биметаллический цилиндр. Этот тип машины имеет следующие характеристики:

• Ток статора должен включать реактивную составляющую для возбуждения машины. Величина этого возбуждающего тока очень значительна и определяется реактивным сопротивлением обмотки машины, воздушным зазором между ротором и статором и магнитной проницаемостью стали статора и ротора. Коэффициент мощности 0,7 и эффективность от 0,92 до 0,95, вероятно, реалистичны. Потери на поверхности ротора значительны, но реактивный ротор лучше переносит высокие температуры, чем большинство других типов.
• Ротор имеет выступающие пазы.