Как подключается автомат электрический: Как правильно подключить автоматы в электрическом щите

Как подключить электрический автомат?

Когда в квартире разведена проводка, пришло время установки электрических автоматов и распределительного щитка. Концы всех проводов, которые установлены на стенах, должны быть подписаны, промаркерованые и зачищены для подключения к автоматам.

Электрические автоматы предназначены для включения/выключения общего питания помещения, включая розетки и выключатели для освещения.

Если в доме есть мощное оборудование, требующее большего питания, его следует выводить на отдельные автоматы. Есть, также защитные автоматы, которые называются УЗО, предназначены для защиты человека от поражения током.

Как подключить проводку к автомату.

Процесс установки и подключения проводки к автомату требует внимательности и знаний инструкций и схем подключения. Каждый автоматический выключатель должен соответствовать своему назначению в распределительном щитке.

Для этого следует поделить провода на узлы (прихожая, спальня, коридор, кухня, санузел, котел).

Когда все готово для подсоединения проводки к электрическим автоматам, необходимо переходить к подключению:

• сперва автомат крепится на специальную, металлическую рейку (din-рейка). Для этого с тыльной стороны автомата нужно отщелкнуть зажимной клапан вниз. Потом вставить автомат в щиток на планку и защелкнуть зажим, подняв его вверх;
• зачищаем кончики проводов. Провода крепятся при помощи специальных зажимов, потому, ослабеваем винтовые крепления и вставляем вводной провод в гнездо верхнего зажима. Затем зажимаем крепежный винт до упора, только нужно следить, чтоб не пережать его.
• в гнездо нижнего зажима вставляем провод, идущий с одного из узлов, и зажимаем его;
• один автомат уже подключен. Такую же операцию нужно провести со всеми автоматами.

После подключения силового провода к автомату необходимо подключить нулевые провода и провода заземления на соответствующие шины.

Как подключить однофазный автомат.

Однофазный автоматический выключатель выполняет 2-е основные функции: защищает от перепадов напряжения и тепловых перепадов, при нагрузке на кабелях.

Перепады напряжения очень частое явление. Оно может возникнуть при коротком замыкании, после чего напряжение в кабелях может достичь до 100А. Электрический автомат сразу отключает питание. Таким образом, предотвращается повреждение проводки.

Что касается тепловой защиты, то она производит отключение питания в случае превышения, более 5А, номинального ампеража автоматического однофазного выключателя.

Это сделано специально, чтобы исключить ложные отключения автомата, в момент запуска оборудования.

Для бытовой проводки, напряжением 220В и частотой 50Гц, достаточно будет однофазного автомата номиналом 25А.

Автоматы устанавливаются только на фазные провода. Чтобы правильно подключить однофазный автомат, необходимо:

• установить автомат на специальную металлическую рейку, при помощи тыльных зажимов;
• затем послабить крепежные винты снизу и сверху;
• сначала подключаем верхний провод (ввод). Вставляем его в клемму и затягиваем до упора;
• в нижнюю клемму нужно вставить провод потребителя электроэнергии и закрепить его также до упора.

Как подключить трехфазный автомат.

Трехфазный автоматический выключатель по принципу работы похож на однофазный автомат, только он имеет три, и более контактов. Фазные провода проходят через него, благодаря чему одновременно осуществляется коммутация фаз.

Категорически запрещено использование одинарных автоматов в замену трехфазному автоматическому устройству.

Применяется он для защиты трехфазных потребителей (электродвигатель, сварочный аппарат, иное оборудование). Также, может применяться для защиты 3-х фаз однофазных электрических систем.

Есть еще возможность подключения трехфазного автомата к двум проводам однофазной, двухпроводной системе. В этом случае обеспечивается присоединение нулевого провода и фазного провода.

При коротком замыкании или нагрузки, трехфазный автомат отключит двопроводниковую однофазную систему.

Смотрите также:

Как подключить УЗО? http://euroelectrica.ru/kak-podklyuchit-uzo/.

Интересное по теме: Как подключить УЗО и автомат?

Советы в статье «Как подключить электросчетчик и автоматы?» здесь.

Его выгодно использовать в качестве средства автоматизации, позволяющее производить отключения разных нагрузок, по срабатыванию основной нагрузки.

Подключение трехфазного автомата осуществляется по принципу:

• — провода питания подключаются к верхним клеммам автомата. Необходимо ослабить зажимные винты, вставить провода и зажать их;
• — к нижним клеммам подключаются провода потребителя. Ослабляются крепежные винты, вставляются провода и зажимаются до упора.

Автоматический выключатель – как выбрать для электропроводки

Автоматический выключатель (автомат) – это установочное электротехническое изделие, предназначенное для защиты электропроводки от превышающего допустимую величину электрического тока путем размыкания цепи нагрузки.

На фотографии показан модульный однополюсный автоматический выключатель типа ВА101 с характеристикой отключения С, предназначенный для работы в сети переменного напряжения 220 В и рассчитанный на ток защиты 10 А. Эти данные обычно указываются на лицевой панели автомата.

Автоматические выключатели выпускаются в соответствии с техническими требованиями ГОСТ 9098-78 «Выключатели автоматические низковольтные».

Автомат одновременно выполняет два вида защиты электропроводки – от мгновенных бросков тока, например, в случае короткого замыкания в электропроводке, превышающих в несколько раз номинальный, и медленной тепловой защиты, срабатывающей при небольшом превышении номинального тока нагрузки в течение 15-60 минут.

Тепловая защита сделана специально медленной, для исключения ложных срабатываний автомата. Например, автомат номиналом 25 А нагружен током 15 А. Вы включили пылесос, который добавит еще 10 А. Но в момент пуска любой двигатель потребляет ток на много превышающий номинальный и при включении пылесоса ток потребления его мог на мгновение увеличиться до 15 А. В результате на короткое время текущий через автомат ток составит 30 А. Но благодаря инерционности тепловой защиты, автомат не срабатывает.

Как выбрать автоматический выключатель

Автоматические выключатели согласно ГОСТ 9098-78 выпускаются на следующие токи защиты: 1, 2, 3, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50 и 63 A. Выбрать из этого ряда необходимый по току защиты автомат можно воспользовавшись ниже представленной таблицей только после определения сечения провода электропроводки.

Помимо тока защиты автомат должен быть рассчитан для работы в электросети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц, с характеристикой отключения типа С (величина тока при котором сработает автомат, равная номинальному току автомата, умноженному на 5-10) и класса 3 (время срабатывания менее 1/3 полупериода синусоиды).

При выборе автомата нужно учитывать, что реальный ток его защиты больше указанного в паспорте. Поэтому при выборе по таблице, в случае если ток нагрузки не попадает в стандартный ряд автоматов, то необходимо выбрать автомат на меньший ток защиты. Например, расчетное сечение провода электропроводки получилось 3,0 мм

2, номинальный ток нагрузки 20 А. В этом случае нужно выбирать автомат на ток защиты 16 А.

Важно заметить, что при выборе автомата следует учитывать не только сечение электропроводки в квартире, а и сечение проводов, приходящих к счетчику. Вполне может оказаться, что новая электропроводка в квартире проложена проводом сечением 4,0 мм², а от щитка подъезда приходит провод сечением 3,0 мм². В таком случае нужно выбрать автомат, исходя из меньшего сечения провода, или заменять подходящие к счетчику провода на провода большего сечения жил.

Автоматический выключатель предназначен исключительно для защиты электропроводки от разрушения. Для защиты электроприборов в них устанавливается своя защита, обычно в виде плавкого предохранителя.

Типы автоматических выключателей

Для всех видов бытовых электроприборов и оборудования в домах и квартирах обычно устанавливают автоматические выключатели типа С.

Примечание. In – номинальный ток защиты автомата, указанный на его лицевой панели.

Маркировка автоматических выключателей

На лицевой стороне автоматического выключателя всегда наносится маркировка с основными техническими характеристиками. Расшифровка буквенно-цифрового обозначения приведена на чертеже.

При выборе автомата главное обратить внимание на номинальный ток защиты, рабочее напряжение и характеристику отключения. Остальные параметры имеют второстепенное значение.

Электрическая схема подключения
автоматических выключателей

На чертеже показана структурная схема современной квартирной электропроводки. Автоматические выключатели обычно устанавливаются в щитке рядом с электрическим счетчиком и подключаются в разрыв фазного провода, идущего от него в случае, если нет УЗО.

Фазный провод со счетчика принято подключать к верхней клемме автомата. К нижней клемме подключаются провода электропроводки, идущие к электроприборам.

Для системы освещения и розеток рекомендуется прокладывать отдельные линии электропроводки и на каждую устанавливать свой автоматический выключатель. Для электроприборов с большим током потребления, например, стиральной машины, электрической печи, рекомендуется тоже монтировать индивидуальную электропроводку с автоматическим выключателем, как показано на схеме.

Устройство и принцип работы
автоматического выключателя

Если снять боковую стенку автоматического выключателя, то перед глазами откроется картина, показанная на фотографии. По ней легко изучить устройство автомата и принцип его работы.

Когда ручка управления установлена в положение «Вкл», как показано на фотографии, ток с выхода счетчика по проводу поступает на верхний винтовой зажим (на фото справа), далее через размыкающие контакты через катушку соленоида и нагреватель биметаллической пластины на винтовую клемму. К клемме подключается провод электропроводки для подключения электроприборов.

В таком состоянии автомат находится пока ток потребления электроприборами не превышает установленный. Если внезапно величина тока превысит ток защиты автомата, то в обмотке соленоида электромагнитное поле возрастет до величины, достаточной чтобы, преодолев усилие пружины втянуть сердечник в катушку. При смещении влево сердечник надавит на рычаг механизма расцепителя. В результате размыкающие контакты разойдутся, и ручка управления повернется против часовой стрелки.

Точно также срабатывает и тепловая защита, только механизм расцепителя срабатывает в результате изгибания биметаллической пластины. На пластину намотана спираль, через которую проходит основной ток. Если текущий через спираль ток продолжительное время незначительно превышает ток защиты, то биметаллическая пластина изгибается до такой степени, что механизм расцепителя приводится в действие.

Для гашения возникающей при размыкании контактов электрической дуги в автоматах устанавливают дугогасительную камеру, которая защищает размыкающие контакты в момент размыкания при протекании через них больших токов от выгорания.

Крепление автомата в щитке на DIN-рейке

В настенном щитке или коробках автоматические выключатели, как и другие установочные электроприборы, крепятся на DIN-рейке, еще ее часто называют монтажная рейка. Она представляет собой металлическую пластину шириной 35 мм выгнутую таким образом, что ее продольные края приподняты. Согласно ГОСТ Р МЭК 60715-2003 «Аппаратура распределения и управления низковольтная. Установка и крепление на рейках электрических аппаратов в низковольтных комплектных устройствах распределения и управления» обозначается Т35.

Такой способ крепления не требует дополнительных крепежных элементов и позволяет быстро, как устанавливать автоматы, так и снимать для профилактики, проверки или замены. На фотографии изображена DIN-рейка старого образца, когда они представляли собой профиль из алюминиевого сплава.

Как правильно подключить УЗО и автомат: способы и особенности

Как правильно подключить УЗО и автомат – это распространенный вопрос среди тех людей, которым необходимо собрать электрический щиток. Ведь всем известно, что основной источник питания – электроэнергия, представляет опасность при некоторых обстоятельствах. Так, неправильное подключение автоматики грозит неисправностью электропроводки, оборудования, пожаром, поэтому относится к подобным действиям необходимо ответственно. Сегодня мы рассмотрим особенности подключения защитных устройств электрощита.

Как правильно подключить УЗО и автомат

Содержание статьи

Необходимость защиты электрической сети

Электрическая система квартиры – сложная сеть с множеством ответвлений – розеток, выключателей, силовых и слаботочных контуров. Сюда относятся любые электрические установки, которые мы используем каждый день.

При использовании различных приборов, питающихся от электричества, часто происходят проблемы, из-за которых случаются неисправности контуров, приборов, а иногда и вовсе наблюдаются трагические ситуации. У таких последствий имеются определенные предпосылки:

• чрезмерная нагрузка на отдельные линии;
• утечка тока;
• короткие замыкания.

Короткое замыкание приводит к пожару

Чрезмерная нагрузка на линию часто происходит при использовании энергоемких электроприборов при наличии устаревшей электропроводки. Так, кабель не может выдержать нагрузки, из-за чего греется и оплавляется.

Утечка тока возникает тогда, когда изоляционный слой проводников и электроприборов изнашивается. Кроме того, это случается при ошибках в проведении монтажа, а именно кабеля заземления.

Наличие УЗО позволит обезопасить от последствий утечки тока

Воздействие силы тока более чем 1,5 мА становится заметным для человека. Значительное превышение этого показателя приводит к ударам.

Для того, чтобы сохранить целостность электрического оборудования и жизнь владельцев квартиры, необходимо установить приспособления аварийного отключения электроэнергии. Стоит отметить, что их отсутствие недопустимо, иначе электросеть будет считаться опасной.

Особенности приборов для отключения нагрузки

Если электрическая система разделяется на контуры, то для каждой линии в цепочке устанавливают отдельный автоматический выключатель, а на выходе монтируют устройство защиты. Тем не менее, существует множество вариантов подключения. Поэтому, для начала необходимо разобраться с отличиями УЗО и другой автоматики.

Автоматические выключатели – усовершенствованные «пробки»

Годами ранее, когда отсутствовали современные приборы защиты сети, при увеличении нагрузки на общую линию происходило срабатывание «пробок» — простейшие приборы аварийного отключения электричества.

Со временем их значительно усовершенствовали, что позволило получить автоматы, которые срабатывают в следующих ситуациях – при коротком замыкании и чрезмерной нагрузке на линию. В общем электрощите может располагаться от одного до нескольких автоматических выключателей. Точное количество будет отличаться в зависимости от числа линий, которые имеются в конкретной квартире.

Стоит отметить, что чем больше отдельно идущих линий электропроводки, тем проще выполнить ремонтные работы. Ведь для того, чтобы сделать монтаж одного прибора, не потребуется отключение всей электросети.

Вместо устаревших «пробок» используют автоматические выключатели

Монтаж автоматики – это обязательный этап сборки электрощита для домашнего использования. Ведь выключатели моментально реагируют на перегрузку сети при возникновении замыкания. Тем не менее, они не защищают систему от утечки тока.

Цены на защитную автоматику

Защитная автоматика

УЗО – устройства автоматической защиты

УЗО – устройство, которое отвечает за контроль силы тока и предотвращает его потерю. По внешнему виду защитное устройство не имеет принципиальных отличий от автоматического выключателя, но функционирует иначе.

УЗО в электрощите

Стоит отметить, что это устройство с несколькими фазами, которое функционирует при напряжении 230/400 В и токах до 32 А. Тем не менее, прибор срабатывает и при меньших значениях.

Иногда используются приборы с обозначениями 10 мА с целью подведения линии в комнату с высоким уровнем влажности. Существует два основных типа УЗО. Для того, чтобы выбрать подходящий вариант, необходимо рассмотреть их подробнее.

Таблица №1. Разновидности УЗО.

Вид	Описание
Электромеханические	Здесь основным функционирующим устройством является магнитопровод с обмотками.  Его работа заключается в сравнении уровня тока, который уходит в сеть, а потом возвращается.
Электронные	Данный прибор позволяет сравнивать значения тока, но только здесь за этот процесс отвечает плата.  Тем не менее, она функционирует только при наличии напряжения.

Стоит отметить, что электромеханическое устройство пользуется большей популярностью. Ведь если потребитель случайно дотронется до проводника фазы при наличии обесточенной платы, получит удар током. В то время как электромеханическое УЗО останется работоспособным.

Получается, что УЗО предохраняет систему только от утечки тока, но оно считается бесполезным при повышенном напряжении на линии. Именно по этой причине его монтируют только в сочетании с автоматическим выключателем. Только два этих устройства позволят обеспечить полноценную защиту электрической сети.

Цены на различные виды УЗО

УЗО

Что такое дифавтомат и чем он отличается от УЗО?

Если говорить о том, чем отличается дифавтомат от предыдущего устройства, то необходимо брать в расчет его сочетание с автоматическим выключателем. Ведь, по сути, дифференциальный автоматический выключатель – это и есть сочетание этих двух приборов только в едином корпусе.

Это устройство выполняет следующие функции:

• защищает от утечки тока;
• препятствует чрезмерным нагрузкам на линии;
• сразу же отключает питание при коротком замыкании.

Дифавтоматы – это универсальные устройства

Несмотря на то, что прибор миниатюрный, он срабатывает за секунды, но только при условии качественной сборки надежным производителем. На его корпусной части можно найти основные маркировки, которые позволят определиться с выбором.

Здесь, как и на корпусе УЗО, указывается ток нагрузки/утечки, который измеряется в мА.

Некоторым пользователям может показаться, что создание дифавтомата должно стать причиной для прекращения использования автомата и УЗО. Тем не менее, оба варианта и на сегодняшний день остаются востребованными.

Цены на различные виды дифавтоматов

Дифавтомат

Видео – Что лучше УЗО или дифференциальный автомат?

Какие бывают типы УЗО и дифференциальных автоматов по роду утечки тока?

В электросхемах используются различные типы токов, поэтому и защитные устройства принято подразделять на классы:

1. Тип АС. Это распространенный класс приборов, которые имеют бюджетную стоимость, поэтому часто используются в квартирах и загородных домах. Они рассчитываются для утечки переменного тока, на котором функционирует большая часть бытовых приборов.
2. Тип А. Позволяет распознать утечку как переменного, так и постоянного тока. В последние годы производители начали выпускать устройства, адаптированные именно под такие УЗО. Здесь используются импульсные блоки питания для регулировки мощности. Поскольку это более надежные устройства, они стоят немного дороже предыдущих.
3. Тип B. Эти УЗО тоже реагируют на утечку любого тока. При этом они часто используются лишь на производственных объектах, в местах общественного пользования. Устанавливать их в квартиру не имеет смысла.

Маркировка, по которой определяют класс, находится на корпусе прибора

Способы подключения в частном доме или квартире

Если вы решились установить защитное устройство в квартире или частном доме, то необходимо в соответствии с правилами подобрать параметры. В первую очередь необходимо смотреть на возможность нагрузки тока и для чего в принципе подбирается прибор.

Если вам необходимо установить защиту на единичный электроприбор, к примеру, на стиральную машину, то можно приобрети устройство с минимальным номинальным током. Если же УЗО устанавливается на всю квартиру, то необходимо сначала сложить величину нагрузки каждого потребителя, а затем выбрать подходящий вариант. Другой величиной является дифференциальный ток, при увеличении которого происходит срабатывание защитного механизма. После чего останется только выполнить монтаж УЗО.

Схема подключения

Если взглянуть на представленную схему, то видно, что защитное устройство устанавливают после входного автомата и электросчетчика. Затем после УЗО проводник фазы отходит к автоматическим выключателям, которые отвечают за контроль групп разных нагрузок. Далее проводник отходит к энергопотребителям (светильникам, розеткам).

По линии ноля кабель отходит к зажимным колодкам, а после чего разветвляется по потребителям. На данном изображении отсутствует нулевая шина, что часто встречается в квартирах и домах ранних годов постройки. Здесь будет актуальна схема с использованием нескольких защитных устройств к каждой точке потребления.

Особенности подключения к сети с одной фазой однополюсных и четырехполюсных защитных устройств

Исходя из схемы, которая представлена выше, не составит труда подключить однополюсное УЗО, ведь это самый простой и востребованный вариант при наличии сети с одной фазой. Таким образом, можно сделать монтаж, как в квартире, так и в частном доме.

Здесь главное не перепутать места подключения проводов ноля и фазы. Чаще всего для кабеля входящей фазы используют обозначение «1», а для выходящей – «2». Нейтраль принято обозначать– «N».

Важный момент! Четырехполюсное УЗО крайне редко применяют для сети с одной фазой, ведь это нецелесообразно. Его монтируют лишь в случае временного устройства или при необходимости дальнейшей модернизации в сеть с тремя фазами.

Далее предстоит действовать по такому же принципу, как и в случае с однополюсным устройством. Для этого нейтраль соединяют с зажимом, на котором имеется обозначение «N». Фазный провод подсоединяют к зажиму в цепочку, где включена кнопка «Тест». Чаще всего она находится рядом с цепочкой нейтрали. С помощью этой кнопки необходимо как минимум один раз в 30 дней проводить проверку исправности оборудования.

Четырехполюсное защитное устройство

Куда устанавливать?

Как правило, защитное устройство устанавливают в электрическом щитке, который находится на лестничной площадке или в квартире жильцов. В нем находится множество устройств, которые отвечают за учет и распределение электроэнергии до тысячи ватт. Поэтому в одном щите с УЗО находятся автоматы, электросчетчик, зажимные колодки и прочие приборы.

Если у вас уже установлен щиток, то выполнить монтаж УЗО будет легко. Для этого понадобится лишь минимальный набор инструментов, который включает плоскогубцы, кусачки, отвертки и маркер.

Процесс монтажа автоматики в электрическом щитке: пошаговая инструкция

Рассмотрим вариант сборки электрощита для однокомнатной квартиры, здесь будет использоваться рубильник, защитное многофункциональное устройство, далее будет устанавливаться группа УЗО (типа «А» для стиральной и посудомоечной машины, потому что такое устройство рекомендует производитель техники). После защитного устройства будут идти все группы автоматических выключателей (на кондиционер, холодильник, стиральную, посудомоечную машины, плиту, а также на освещение). Кроме того, здесь будут использованы импульсные реле, они нужны для управления осветительными приборами. В щитке еще будет устанавливаться специальный модуль для разводки электропроводки, который напоминает распаячную коробку.

Шаг 1: сначала на DIN- рейку необходимо расставить всю автоматику, таким образом, как мы будем ее подключать.

Так будут располагаться устройства в щитке

В щитке сначала идет рубильник, затем УЗМ, четыре УЗО, группа автоматических выключателей по 16 А, 20 А, 32 А. Далее расположилось 5 импульсных реле, 3 группы освещения по 10 А и модуль для соединения проводки.

Шаг 2: Далее нам понадобится гребенка на два полюса (для того чтобы запитать УЗО). Если гребенка имеет большую длину, чем количество УЗО (в нашем случае четыре), то ее следует укоротить с помощью специальной машинки.

Отрезаем гребенку по нужному размеру, а затем устанавливаем ограничители по краям

Шаг 3: теперь для всех УЗО следует объединить питание, установив гребенку. Причем винты первого УЗО не следует затягивать. Далее необходимо взять отрезки кабелей 10 квадратных миллиметров, снять с концов изоляцию, сделать опрессовку наконечниками, после чего соединить рубильник с УЗМ, а УЗМ с первым УЗО.

Таким образом будут выглядеть соединения

Шаг 4: далее необходимо подать питание на рубильник, а соответственно и на УЗМ с УЗО. Сделать это можно с помощью питающего кабеля, у которого на одном конце имеется штекер, а на другом два обжатых провода с наконечниками. Причем сначала необходимо вставить обжатые провода в рубильник, а только потом делать подключение к сети.

Далее останется подключить штекер, затем выставить примерный диапазон на УЗМ и нажать на кнопку «Тест». Так, получится проверить работоспособность устройства.

Здесь видно, что УЗМ функционирует, теперь необходимо проверить каждое УЗО (при правильном подключении оно должно отключиться)

Шаг 5: теперь нужно отключить питание и продолжить сборку – следует запитать гребенкой группу автоматических выключателей на центральной рейке. Здесь у нас будет 3 группы (первая – варочная панель/духовка, вторая – посудомоечная и стиральная машины, третья – розетки).

Устанавливаем гребенку на автоматы и переносим рейки в щиток

Шаг 6: далее необходимо перейти к нулевым шинам. Здесь установлено четыре УЗО, но при этом требуется только две нулевые шины, потому что для 2 групп они не требуются. Причиной тому является наличие в автоматах отверстий не только сверху, но и снизу, поэтому в каждое из них мы подключим нагрузку, соответственно и шина здесь не потребуется.

В данном случае потребуется кабель 6 квадратных миллиметров, который необходимо отмерить по месту, зачистить, зажать концы и соединить УЗО со своими группами.

По такому же принципу необходимо запитать устройства кабелями фазы

Шаг 7: поскольку автоматику мы уже подключили, осталось запитать импульсные реле. Следует соединить их между собой кабелем 1,5 квадратных миллиметров. Кроме того, следует соединить фазу автомата с распределительной коробкой.

Так будет выглядеть щиток в собранном виде

Далее необходимо взять маркер, чтобы проставить метки групп, для которых предназначается то или иное оборудование. Делается это для того, чтобы не запутаться в случае дальнейшего ремонта.

Техника безопасности при работе с УЗО и автоматом

Видео – Как подключить УЗО

Ошибки, которые допускают электрики при подключении автоматики

Стоит отметить, что часто оборудование раньше времени выходит из строя при наличии следующих ошибок в процессе проведения монтажных работ:

1. Неправильное соединение выходящих контактов. Проводник ноля часто путают с нейтральным.
2. Подача питающего напряжения в нижней части устройства – приводит к потере работоспособности прибора.
3. Между собой запрещается соединять выходы нулевых проводников нескольких приборов. Это приводит к тому, что устройство утрачивает чувствительность. Из-за чего УЗО не отключает питание при возникновении опасности.
4. Не следует в розетке соединять нейтральный провод с проводом заземления, что тоже провоцирует перебои работы.
5. Контакты питания не допускается заводить с разных сторон. К примеру, фазу питания в нижней части, а отходящий ноль сверху. Это тоже приведет к неправильному функционированию оборудования.

   Правила подключения УЗО должен знать каждый электрик!

Правила подключения УЗО должен знать каждый электрик!

При соблюдении инструкций получится подсоединить автоматы и защитные устройства в щитке без помощи профессионального электрика. Тем не менее, все действия следует выполнять поэтапно, не торопясь, чтобы исключить ошибки. Подробнее о подключении автоматов в электрическом щитке можно прочитать в нашей специальной статье.

Как правильно подключить автоматы в электрическом щите

Распределительный щит трудно представить без современных модульных устройств защиты, таких как автоматические выключатели, устройств защитного отключения, дифференциальных автоматов и всевозможных реле защиты. Но далеко не всегда эти модульные устройства подключаются правильно и надежно.

В виду обслуживания электрических щитков…

Как подключить автомат в щитке без ошибок

Распределительный щит трудно представить без современных модульных устройств защиты, таких как автоматические выключатели, устройств защитного отключения, дифференциальных автоматов и всевозможных реле защиты. Но далеко не всегда эти модульные устройства подключаются правильно и надежно.

В виду обслуживания электрических щитков мне иногда приходится сталкиваться с ошибками подключения автоматических выключателей, которые в них установлены. Казалось бы, как можно неправильно подключить обычный однополюсный автомат? Зачистил кабель на определенную длину, вставил в клеммы, затянул надежно винты.

Но как бы это странно не звучало, большинство людей имеет «корявые» руки и качество сборки щитов оставляет желать лучшего. Хотя на самом деле все мы совершаем или совершали ошибки в той или иной отрасли, и как говорится в известной пословице: «не ошибается тот, кто ничего не делает».

Приветствую всех друзья на сайте «Электрик в доме». В данной статье рассмотрим, как подключить автомат в щитке и разберем несколько вариантов самых распространенных и грубых ошибок.

Подключение автоматов в щитке – вход сверху или снизу?

Первое с чего бы хотел начать это правильность подключения автомата в принципе. Как известно автоматический выключатель имеет два контакта для подключения подвижный и неподвижный. На какой из контактов необходимо подключать питание к верхнему или нижнему? На сегодняшний день споров по этому поводу развелось очень много. На любом электротехническом форума куча вопросов и мнений на этот счет.

Обратимся за советом к нормативным документам. Что сказано в ПУЭ по этому поводу? В 7-м издании ПУЭ пункт 3.1.6. сказано:

Как видно в правилах сказано, что питающий провод при подключении автоматов в щитке должен присоединяться, как правило, к неподвижным контактам. Это также относится ко всем узо, дифавтоматам и прочих устройств защиты. Из всей этой вырезки непонятно выражение «как правило». То есть вроде, как и должно, но в некоторых случаях может быть и исключение.

Чтобы понимать, где расположен подвижный и неподвижный контакт нужно представлять внутреннее устройство автоматического выключателя. Давайте на примере однополюсного автомата рассмотрим, где находится неподвижный контакт.

Перед нами автомат серии ВА47-29 фирмы iek. Из фото понятно, что неподвижным контактом у него является верхняя клемма, а подвижным контактом — нижняя клемма. Если рассмотреть электрические обозначения на самом выключателе, то здесь тоже видно, что неподвижный контакт находится сверху.

У автоматических выключателей других фирм производителей аналогичные обозначения на корпусе. Взять, например автомат фирмы Schneider Electric Easy9, у него неподвижный контакт также находится сверху. Для УЗО Schneider Electric все аналогично сверху находятся неподвижные контакты, а снизу подвижные.

Другой пример, защитные устройства фирмы Hager. На корпусе автоматических выключателей и УЗО hager также можно увидеть обозначения, из которых понятно, что неподвижные контакты находятся сверху.

Давайте разберемся, с технической стороны есть ли значение, как подключить автомат сверху или снизу.

Автоматический выключатель защищает линию от перегрузок и коротких замыканий. При появлении сверхтоков реагируют тепловой и электромагнитный расцепитель, расположенные внутри корпуса. С какой стороны будет подключено питание сверху или снизу для срабатывания расцепителей разницы абсолютно нет. То есть с уверенностью можно сказать, что на работу автомата не влияет, на какой контакт будет подведено питание.

По правде говоря, должен отметить, что производители современных «брендовых» модульных устройств, такие как ABB, Hager и прочие допускают подключение питания к нижним клеммам. Для этого на автоматах имеются специальные зажимы, предназначенные под гребенчатые шины.

Почему же в ПУЭ советуют подключение выполнять на неподвижные контакты (верхние)? Такое правило утверждено в целях общего порядка. Любой образованный электрик знает, что при выполнении работ необходимо снять напряжение с оборудования, на котором будет работать. «Залазя» в щиток человек интуитивно предполагает наличие фазы сверху на автоматах. Отключив АВ в щитке, он знает, что напряжения на нижних клеммах и все что от них отходит, нет.

Теперь представим, что подключение автоматов в распределительном щите Вам выполнял электрик дядя Вася, который подключил фазу к нижним контактам АВ. Прошло некоторое время (неделя, месяц, год) и у Вас появилась необходимость заменить один из автоматов (или добавить новый). Приходит электрик дядя Петя, отключает нужные автоматы и уверенно лезет голыми руками под напряжение.

В недалеком советском прошлом у всех автоматов неподвижный контакт располагался вверху (например, АП-50). Сейчас по конструкции модульных АВ не разберешь где подвижный, а где неподвижный контакт. У АВ которые мы рассматривали выше, неподвижный контакт был расположен сверху. А где гарантии, что у китайских автоматов неподвижный контакт будет расположен сверху.

Поэтому в правилах ПУЭ подключение питающего проводника к неподвижным контактам подразумевает лишь подключение на верхние клеммы в целях общего порядка и эстетики. Я сам сторонник подключения питания к верхним контактам автоматического выключателя.

Для тех, кто со мной не согласен вопрос на засыпку, почему на электрических схемах питание на автоматы подключают именно на неподвижные контакты.

Если взять, например обычный рубильник типа РБ, который установлен на каждом промышленном объекте, то его никогда не подключат верх ногами. Подключение питания к коммутационным аппаратам такого рода полагает только к верхним контактам. Отключил рубильник и ты знаешь, что нижние контакты без напряжения.

Подключаем провода к автомату – кабель с монолитной жилой

Как выполняет подключение автоматов в щитке большинство пользователей? Какие ошибки можно при этом допустить? Давайте разберем здесь ошибки, которые наиболее часто встречаются.

Ошибка – 1. Попадание изоляции под контакт

Все знают, что перед тем как подключить автомат в щитке нужно снять изоляцию с подключаемых проводов. Казалось бы, здесь нет ничего сложного, зачистил жилу на нужную длину, затем вставляем ее в зажимную клемму автомата и затягиваем ее винтом, обеспечивая тем самым надежный контакт.

Но встречаются случаи, когда люди в недоумении, почему выгорает автомат, когда все правильно подключено. Или почему периодически пропадает питание в квартире, когда проводка и начинка в щитке абсолютно новые.

Одна из причин вышеописанного попадание изоляции провода под контактный зажим автоматического выключателя. Такая опасность в виде плохого контакта несет в себе угрозу оплавления изоляции, не только провода, но и самого автомата, что может привести к пожару.

Чтобы этого исключить нужно, следить и проверять, как затянут провод в гнезде. Правильное подключение автоматов в распределительном щите должно исключать такие ошибки.

Ошибка — 2. Нельзя подключать несколько жил разных сечений на одну клемму АВ

Если возникла необходимость подключить несколько автоматов стоящих в одном ряду от одного источника (провода) для этой цели как невозможно лучше подойдет гребенчатая шина. Но такие шины не всегда есть под рукой. Как объединить несколько групповых автоматов в таком случае? Любой электрик, отвечая на этот вопрос, скажет сделать самодельные перемычки из жил кабеля.

Чтобы сделать такую перемычку используйте куски провода одинакового сечения, а лучше вообще не разрывайте его по всей длине. Как это сделать? Не снимая с провода изоляцию, формируете перемычку нужной формы и размеров (по количеству ответвлений). Затем зачищаем изоляцию с провода в месте перегиба на нужную длину, и у нас получается неразрывная перемычка из цельного куска провода.

Никогда не объединяйте автоматы перемычками кабелем разного сечения. Почему? При затягивании контакта хорошо зажмется жила с большим сечением, а та жила, у которой сечение меньше будет иметь плохой контакт. Как следствие оплавление изоляции не только на проводе, но и на самом автомата, что несомненно приведет к пожару.

Пример подключения автоматических выключателей перемычками из разных сечений кабеля. На первый автомат приходит «фаза» проводом 4 мм2, а на другие автоматы уже идут перемычки проводом 2.5 мм2. На фото видно, что перемычка из проводов разного сечения. Как следствие плохой контакт, повышение температуры, оплавление изоляции не только на проводах, но и на самом автомате.

Для примера попробуем затянуть в клемме автоматического выключателя две жили с сечением 2.5 мм2 и 1.5 мм2. Как бы я не старался обеспечить надежный контакт в этом случае, у меня ничего не получалось. Провод сечением 1.5 мм2 свободно болтался.

Еще один пример на фото дифавтомат, в клемму которого воткнули два провода разного сечения и попытались все это дело надежно затянуть. В результате чего провод с меньшим сечением болтается и искрит.

Ошибка – 3. Формирование концов жил проводов и кабелей

Этот пункт, скорее всего, относится не к ошибке, а к рекомендации. Для подключения жил отходящих проводов и кабелей к автоматам мы снимаем с них изоляцию примерно на 1 см, вставляем оголенную часть в контакт и затягиваем винтом. По статистике 80 % электриков именно так и подключают.

Контакт в месте соединения получается надежный, но его дополнительно можно улучшить без лишних затрат времени и средств. При подключении к автоматам кабелей с монолитной жилой сделайте на концах U-образный загиб.

Такое формирование концов увеличит площадь соприкосновения провода с поверхностью зажима, а значит контакт будет лучше. P.S. Внутренние стенки контактных площадок АВ имеют специальные насечки. При затягивании винта эти насечки врезаются в жилу, благодаря чему надежность контакта увеличивается.

Присоединение к автомату многожильных проводов

Для разводки щитов электрики часто отдают предпочтение гибкому проводу с многопроволочной жилой типа ПВ-3 или ПуГВ. С ним легче и проще работать, чем с монолитной жилой. Но здесь есть одна особенность.

Основная ошибка, которую допускают новички в этом плане, подключают многожильный провод к автомату без оконцевания. Если обжать голый многожильный провод как он есть то при затягивании жилки передавливаются и обламываются, а это приводит к потере сечения и ухудшению контакта.

Опытные «спецы» знают, что затягивать голый многожильный провод в клемме нельзя. А для оконцевания многопроволочных жил нужно применять специальные наконечники НШВ или НШВИ.

Корме того если существует необходимость подключения двух многожильных провода к одному зажиму автомата для этого нужно использовать двойной наконечник НШВИ-2. С помощью НШВИ-2 очень удобно формировать перемычки для подключения нескольких групповых автоматов.

Пайка проводов под зажим автомата — ERROR (ошибка)

Отдельно хотел бы остановиться на таком способе оконцевания проводов в щите как пайка. Так уж устроена человеческая натура, что люди на всем стараются сэкономить и далеко не всегда хотят тратиться на всевозможные наконечники, инструменты и всякую современную мелочевку для монтажа.

Для примера рассмотрим случай, когда электрик из ЖЭКа дядя Петя выполняет разводку электрического щитка многожильным проводом (или подключает отходящие линии в квартиру). Наконечников НШВИ у него нет. Но под рукой всегда есть старый добрый паяльник. И электрик дядя Петя не находит другого выхода как облудить многопроволочную жилу, запихивает все это дело в контактный зажим автомата и затягивает от души винтом. Чем опасно такое подключение автоматов в распределительном щите?

При сборке распределительных щитов НЕЛЬЗЯ опаивать и облуживать многопроволочную жилу. Дело в том, что луженое соединение со временем начинает «плыть». И чтобы такой контакт был надежный его постоянно нужно проверять и подтягивать. А как показывает практика, про это всегда забывают. Пайка начинает перегреваться, припой плавится, место соединения еще больше ослабляется и контакт начинает «выгорать». В общем, такое соединение может привести к ПОЖАРУ.

Поэтому если при монтаже используется многожильный провод то для его оконцевания нужно применять наконечники НШВИ.

Источник: electricvdome.ru

Как грамотно подключить автоматы в электрическом щите

Автоматические выключатели, известные так же, как пакетники или автоматы, представляют собой устройства коммутации, задача которых состоит в подаче тока к элементам электросети, а при нарушении ее работы – в автоматическом обесточивании. Монтируются они, как правило, в распределительном щитке, и позволяют защитить цепь от повреждений, вызванных чрезмерными нагрузками, падением напряжения, а также коротким замыканием. В этом материале мы расскажем о том, как классифицируются это оборудование, каковы особенности его работы и как правильно подключить автоматы в электрическом щите.

Классификация автоматических выключателей

Сегодня эти устройства продаются в огромном ассортименте. Между собой они различаются по нижеперечисленным характеристикам:

• Ток главной цепи. Он может быть переменным, постоянным или же комбинированным.
• Способ управления. Оборудование может управляться вручную или с помощью моторного привода.
• Метод монтажа. Устройства бывают втычными, выдвижными или стационарными.
• Вид расцепителя. Эти элементы могут быть электронными, электромагнитными и тепловыми, а также полупроводниковыми.

• Тип корпусной части. Она может быть модульной, литой или открытой.
• Показатель рабочего тока. Его величина может составлять от 1,6 А до 6,3 кА.

Современные автоматы отличаются сложным механизмом защиты сети. Они обладают дополнительными возможностями, к которым относятся:

• Возможность размыкания электроцепи на расстоянии.
• Присутствие сигнальных контактных групп.
• Автоматическое срабатывание защитного устройства в случае падения напряжения до критической величины.

Пошаговая схема выбора автоматического выключателя на видео:

Пакетники могут иметь различные типоразмеры, и с их помощью можно защищать электрические сети не только в квартирах и частных домах, но и на крупных объектах. Производятся эти устройства как в России, так и за рубежом.

В бытовых условиях чаще всего применяются модульные автоматические выключатели, маленькие и легкие. Название «модульные» они получили благодаря своей стандартной ширине, которая составляет 1 модуль (1,75 см).

С целью защиты электрических цепей зданий устанавливаются выключатели следующих типов:

• Дифференциальные.
• Автоматические.
• УЗО.

УЗО, как сокращенно называются устройства защитного отключения, предотвращают поражение электрическим током человека, прикоснувшегося к проводнику, и не допускают возгорания окружающих предметов при утечке электричества, что может произойти в случае повреждения изоляции кабелей.

Автоматические выключатели защищают цепи от КЗ и позволяют включать и отключать питание вручную. Самым совершенным защитным устройством является дифференциальный автомат. Он сочетает в себе возможности устройства защитного отключения и обычного автоматического выключателя. Этот пакетник оборудован встроенной защитой от слишком мощного потока электронов. Управление им осуществляется за счет дифференциального тока.

В однофазных электросетях могут устанавливаться однополюсные и двухполюсные автоматы. На выбор пакетника влияет количество проводов в электрической проводке.

Защитные автоматы: устройство и принцип работы

Перед тем, как рассмотреть порядок подключения защитных автоматов в электрическом щитке, разберемся, как они устроены и по какому принципу происходит их срабатывание.

В состав изделия входят такие элементы:

• Корпус.
• Система управления.
• Верхние и нижние клеммы.
• Устройство коммутации.
• Дугогасительная камера.

В качестве материала для изготовления корпусной части и системы управления используется пластмасса, устойчивая к возгоранию. В составе устройства коммутации имеются подвижные контакты, а также неподвижные.

На паре контактов, являющихся полюсом пакетника, установлена дугогасительная камера. При разрыве контактов под нагрузкой возникает электрическая дуга, которая гасится камерой. Последняя состоит из стальных пластин, изолированных меж собой и находящихся на одинаковом расстоянии. Пластины камеры способствуют охлаждению и угасанию электрической дуги, которая появляется при неисправностях. Автоматы могут иметь одну, две или четыре пары контактов.

У двухполюсных автоматов имеется две пары контактов: одна – подвижная, вторая – неподвижная.

Такой выключатель оборудован индикатором положения, который позволяет легко узнать, включен автомат (красная лампочка) или выключен (зеленая).

Наглядно принцип работы автоматических выключателей на видео:

Расцепитель

Для отключения автомата при возникновении аварийных ситуаций устройство комплектуется расцепителем. Существует несколько типов этих механизмов, конструктивно отличающихся друг от друга и работающих по различным принципам.

Тепловой расцепитель

Конструктивно этот элемент включает в себя спрессованную из двух разных металлов с неодинаковым коэффициентом нелинейного расширения пластину, которая подключается в цепь под нагрузкой и называется биметаллической. При работе расцепителя проходящий через пластину поток электронов нагревает ее.

Поскольку коэффициент расширения металла меньше, чем у пластины, она выгибается в его сторону. Когда номинал тока превышает допустимую величину, изогнутая пластина, воздействуя на спусковой механизм, отключает автомат. Если температура окружающего воздуха отклоняется от нормы, выключатель также срабатывает.

Магнитный расцепитель

Расцепитель этого типа представляет собой катушку, в состав которой входит изолированная обмотка из меди и сердечник. Так как по ней протекает нагрузочный ток, подключаться в цепь она должна последовательно с контактами. Если ток нагрузки превысит допустимый номинал, сердечник переместится под воздействием магнитного поля расцепителя и посредством отключающего устройства разомкнет контакты пакетника.

Селективные автоматы с полупроводниковым расцепителем

Эти устройства оборудованы специальной панелью, на которой устанавливается время отключения автомата. Они обеспечивают временную задержку в случае короткого замыкания, что позволяет при возникновении нештатной ситуации отключить аварийный участок, не прекращая при этом подачи питания на объект.

Автоматический выключатель без расцепителя называется разъединителем.

Как выбрать автомат?

Перед тем, как начинать монтаж защитных автоматических выключателей, нужно выбрать их, а также разобраться в тонкостях подсоединения. Люди, которые хотят узнать, как подключить автоматический выключатель, задаются различными вопросами. Например, до или после счетчика подключаются автоматы в распределительном щите? Должен ли ставиться автомат ввода? Эти и другие нюансы подключения интересуют пользователей.

Основные параметры автоматических выключателей

К характеристикам защитных автоматов относятся:

• Номинальная величина тока (в Амперах).
• Рабочее напряжение электросети (в Вольтах).
• Максимальный ток короткого замыкания.
• Предельная коммутационная способность.
• Число полюсов.

Предельная коммутационная способность характеризуется максимально допустимой величиной, при которой выключатель способен работать. ПКС бытовых устройств может составлять 4,5, кА.

При выборе чаще всего руководствуются такими основными показателями, как ток отключения при КЗ, а также ток перегрузки.

Причиной возникновения перегрузки становится подключение к электросети устройств с чрезмерно высокой суммарной мощностью, что приводит к превышению допустимой температуры контактных соединений и кабелей.

Учитывая это, нужно устанавливать в цепь пакетник, величина тока отключения которого не меньше расчетной, а лучше – если несколько превышает ее. Чтобы определить расчетный ток, нужно суммировать мощность приборов, которые предполагается подключить к цепи (для каждого из них этот показатель имеется в паспорте). Полученное число нужно разделить на 220 (стандартная величина напряжения в бытовой сети). Полученный результат и будет величиной тока перегрузки. Следует также учитывать, что он не должен превышать номинал тока, который способен выдержать провод.

Величина тока отключения при КЗ – это показатель, при котором защитный автомат отключается. Расчет тока КЗ производится при проектировании линии по формулам и справочным таблицам, а также с использованием специальной аппаратуры. Исходя из полученной величины, определяется тип защиты. На небольших объектах и в бытовых сетях используются автоматы типа B или C.

Установка защитного автомата в электрощитке своими руками

В первую очередь нужно определиться с подсоединением проводов питания, и лишь после этого разбираться, как подключить к сети автомат. Если вы не знаете, сверху или снизу пакетника должны подключаться питающие проводники, обратитесь к требованиям ПУЭ, которые являются основным руководящим документом при проведении электромонтажных работ.

В Правилах четко оговорено, что кабель питания должен присоединяться к неподвижным контактам, и это требование должно выполняться в любой схеме подключения защитных автоматов. В любом современном устройстве неподвижные контакты расположены сверху.

Для установки понадобятся контрольные приборы и инструмент, в который входят:

• Монтажный нож.
• Отвертки (крестовая и шлицевая).
• Мультиметр или индикаторная отвертка.

Итак, как же правильно подключить автомат? Рассмотрим установку защитных автоматов в однофазных сетях.

Двухфазное и трехфазное подключение более сложное, и желательно, чтобы оно выполнялось специалистом.

Однополюсный автомат

Установка производится в сети, где для выполнения ввода задействовано два кабеля: нулевой (PEN) и фазный (L). Такая система существует в зданиях старой постройки. Питающий проводник подсоединяется к входной клемме автомата, затем с выходной он проходит через счетчик, после чего разводится по защитным устройствам конкретных групп. К PEN запитывающий нулевой кабель также подводится через электрический счетчик.

Применение одно, двух и трехполюсных автоматов на видео:

Двухполюсный автомат

Рассматриваем установку защитного устройства в однофазной сети, где для ввода задействовано три проводника: фазовый, нулевой и кабель заземления. Входные клеммы, обозначенные на устройстве цифрами 1 и 3, расположены в верхней части автомата, а выходные (2 и 4) – в нижней.

Питающий кабель подходит к входной клемме 1 и надежно фиксируется на ней. Аналогичным образом нулевой провод крепится на клемме 3. Фаза проходит через счетчик электричества. Питание равномерно распределяется по группам выключателей. С клеммы 4 нулевой кабель подключается к шине N, проходя через счетчик и УЗО.

Подсоединение проводов

К любому автоматическому выключателю прилагается паспорт, в котором прописано, как правильно подключать провода к его клеммам. В документе имеются все нужные сведения – от сечения кабелей и типа их соединения до длины зачищаемой части проводника.

Зачистка концов проводов для подсоединения бытовых автоматов производится монтажным ножом примерно на 1 см. Различить проводники можно по их цветовой маркировке:

• Фазный кабель – белый или коричневый.
• Нулевой провод – черный, синий или голубой.
• Проводник заземления – зеленый.

Зачистив ножом конец провода, его нужно вставить в зажим контакта и закрепить с помощью фиксирующего винта. Винты закручиваются отверткой. После закрепления провод нужно немного подергать, чтобы убедиться в надежности фиксации. Если для подключения к пакетнику используется гибкий провод, то, чтобы увеличить надежность соединения, следует использовать специальные наконечники.

Чтобы установка автоматов в электрощитке и подсоединение к ним кабелей были выполнены правильно, нужно помнить о распространенных ошибках и не допускать их при работе:

• Попадание изоляционного слоя под контактный зажим.
• Слишком большое усилие при затягивании, которое может привести к деформации корпуса и, как следствие, к поломке автомата.

Нередко в распределительном щите монтируется сразу несколько защитных устройств. Для их соединения неопытные специалисты используют перемычки.

В принципе, это не является ошибкой, но все же в этом случае лучше использовать специальную шину, нарезанную по нужному размеру – так называемую гребенку. С ее помощью провода подключаются к пакетникам в нужной последовательности.

Особенности подключения СИП к вводному автомату

Самонесущий изолированный провод широко используется для передачи электричества в домашнюю сеть от воздушных ЛЭП вместо обычного кабеля. При всех достоинствах этого проводника подключение СИП к защитному автомату напрямую производить не следует, поскольку в ходе эксплуатации алюминий начинает «плыть», а изоляция обгорает. В конечном итоге это приводит в лучшем случае к выходу автомата из строя, а в худшем – к возгоранию. Проще всего избежать такой неприятности, подключив СИП к автомату через специальную переходную гильзу.

Такое приспособление обеспечивает переход с алюминиевого провода на медь. Купить его можно в специализированном магазине.

Пошагово монтаж автомата – на следующем видео:

Заключение

В этой статье мы разобрались с вопросом, как правильно подключить защитные автоматы в электрическом щите, а также рассмотрели разновидности этих устройств и особенности их работы. Воспользовавшись изложенной информацией, вы сможете самостоятельно произвести установку пакетника и подключение его к домашней сети. Естественно, при этой процедуре нужно строго соблюдать правила электробезопасности, как и при любых работах, связанных с электричеством.

Источник: YaElectrik.ru

Особенности подключения автоматов и УЗО в щитке: схемы + правила проведения монтажа

От правильного подключения электропроводки в доме зависит комфортное проживание всех его обитателей и бесперебойная работа бытовых приборов. Согласны? Чтобы обезопасить технику, находящуюся в доме, от последствий перенапряжения или короткого замыкания, а обитателей от опасностей, связанных с электрическим током, нужно включить в схему защитные аппараты.

При этом необходимо выполнить главное требование — подключение УЗО и автоматов в щитке должно быть сделано правильно. Не менее важно не ошибиться с выбором этих устройств. Но не волнуйтесь, мы расскажем вам о том, как все сделать правильно.

В этой статье речь пойдет о том, по каким параметрам выбирают УЗО. Кроме того, здесь вы найдете особенности, правила подключения автоматов и УЗО, а также множество полезных схем по подключению. А приведенные в материале видеоролики помогут реализовать все на практике даже без привлечения специалистов, если вы хоть немного разбираетесь в электрике.

Основные принципы подключения

Для подключения УЗО в щитке нужны два проводника. По первому из них ток поступает к нагрузке, а по второму — уходит от потребителя по внешнему контуру.

Как только происходит утечка тока, появляется разность между его величинами на входе и выходе. Когда результат превосходит заданную величину, УЗО срабатывает в аварийном режиме, защищая тем самым всю квартирную линию.

На аппараты защитного отключения негативно воздействуют КЗ (короткое замыкание) и перепады напряжения, поэтому они сами нуждаются в прикрытии. Задачу решают путем включения в схему автоматов.

В составе УЗО имеется кольцеобразный сердечник с двумя обмотками. По своим электрическим и физическим характеристикам обмотки идентичны

Ток, питающий электроприборы, поступает через одну из обмоток сердечника в одну сторону. Другую направленность он имеет во второй обмотке после прохождения через них.

рекомендации по выбору прибора и схема подключения к проводке в электрощитке

Автоматические выключатели используются для подачи электроэнергии в цепь и ее обесточивания в автоматическом режиме при возникновении неисправностей.

Чаще всего они монтируются в распределительных щитках и обеспечивают защиту электроцепи от перегрузок.

Чтобы правильно выбрать и подключить автомат, необходимо разбираться в конструкции и технических характеристиках устройства.

Особенности конструкции

Автоматический выключатель представляет собой довольно сложное электромеханическое устройство. Некоторые современные модели оснащены блоками электронного управления. Но чтобы грамотно подключить автомат в щитке, достаточно разобраться с конструкцией классического прибора. Именно такой вид оборудования чаще всего используется в быту.

В верхней части устройства расположена входная клемма, жестко соединенная с неподвижным контактом. Нижняя клемма подсоединена к биметаллической пластине, выполняющей функцию теплового разъединителя. Также в состав автомата входит соленоид. Один из его контактов подключен к биметаллической пластинке, а второй – к подвижному контакту.

В механизме разъединителя подвижный контакт надежно зафиксирован с помощью пружины не только в выключенном, но и во включенном состоянии. Благодаря этому достигается быстрая коммутация, а также исключается сильный нагрев контактов при дуговом либо искровом разряде, который может появиться в момент разрыва электроцепи. Механизм разъединения может сработать в следующих ситуациях:

1. При включении или отключении автомата вручную.
2. Когда в цепи ток превышает номинальный показатель, нагревается биметаллическая пластина. В результате она изгибается и воздействует на рычаг разъединительного механизма.
3. При возникновении в электроцепи короткого замыкания в соленоиде под воздействием тока индуцируется магнитный поток. Сердечник соленоида втягивается и, воздействуя на подвижный контакт, отключает цепь.

Все автоматические выключатели оснащаются дугогасительной камерой. Она содержит хорошо изолированные друг от друга медные либо стальные пластинки. Появление дугового разряда сопровождается образованием сильного магнитного поля. Оно индуцирует в пластинах ЭДС, которое также создает собственное поле, имеющее противоположный заряд.

Благодаря взаимодействию двух полей дуговой разряд втягивается в пластинки, которые делят дугу на части и охлаждают ее.

Также в камере находится отверстие для выхода газов, образующихся в момент горения дугового разряда. Именно из-за появления электродуги при частых срабатываниях автоматического выключателя его контакты могут подгореть.

Критерии выбора

Перед тем как подключить автомат к проводке, необходимо правильно выбрать устройство. Безусловно, предпочтение стоит отдавать продукции известных брендов. Также важное значение имеет показатель номинального тока и частоты сети. Однако есть и другие характеристики, на которые следует обратить внимание при выборе прибора.

Номинальный электроток

Это один из важнейших параметров автоматов, показывающий максимальный ток, который может длительное время проходить через прибор без его срабатывания.

Когда показатель электротока превышает номинальный на 13%, включается тепловой разъединитель.

Необходимо помнить, что номинальный электроток всегда должен соответствовать сечению проводников в защищаемой цепи, а не мощности нагрузки. Чтобы гарантировать правильную работу автомата и избежать перегрева проводки, нужно следовать двум правилам:

1. Сечение проводников подбирается в соответствии с предполагаемой нагрузкой в сети.
2. Номинальный показатель электротока автомата выбирается в зависимости от сечения проводов.

Таким образом, автоматический выключатель не позволяет использовать все возможности проводников, а необходим для их ограничения. Это сделано намеренно, чтобы проводка не перегревалась.

Время-токовая характеристика

Для отображения время-токовой характеристики (ВТХ) используется буквенный индекс. В маркировке всех автоматов он стоит перед показателем номинального электротока. Чтобы разобраться с этой характеристикой и ее влиянием на работу автоматического выключателя, следует изучить график.

На нем отображена зависимость времени срабатывания прибора от кратности протекающего электротока к номинальному. На графике хорошо видно, что с увеличением кратности повышается и скорость срабатывания прибора. Самыми быстрыми являются приборы категории B, а медленными — D. Кроме этого, выпускаются устройства категорий Z и K, но они в быту не используются.

Также следует помнить, что график составлен для автоматов, работающих при температуре внешней среды до +30 °C. Если температура увеличивается, то прибор будет срабатывать при более низком токе и наоборот. На работу автоматов серьезное влияние оказывают расположенные рядом с ними в щитке устройства, так как они во время работы нагреваются и способствуют увеличению температуры воздуха.

Опытные электрики используют те модели щитков, в которых после монтажа всей аппаратуры остается достаточно свободного пространства.

Выбирая модель автомата, необходимо ориентироваться на характер нагрузки. Для нормальной работы розеточных сетей и светильников (активной нагрузки) вполне достаточно использовать приборы категории B. Однако в каждой квартире есть холодильник и стиральная машина (реактивная нагрузка), а эти агрегаты требуют монтажа автоматов категории C.

Чаще всего в квартирах устанавливаются именно такие приборы. Но идеальным вариантом является установка устройств категории B и C. Например, к цепи освещения подключается автомат категории В, установленный в квартире. При этом в подъездном щитке должен находиться прибор категории С. Если в результате перегорела лампа, то сработает более быстрый прибор. Он разомкнет только осветительную сеть, поэтому отключения электроэнергии во всей квартире не произойдет.

Рекомендации по подключению

Особенность подключения автоматов в щитке заключается в том, что проводники необходимо соединить с нужными контактами. Кабель питания должен быть подсоединен к неподвижным контактам. Так как приборы этого типа могут иметь различное количество полюсов, то стоит рассмотреть две наиболее часто используемые схемы подключения автоматов.

Для монтажа прибора применяется DIN-рейка. Если необходимо подключить однополюсной автомат, то к верхней клемме подсоединяется фаза с устройства УЗО либо вводного аппарата. Нижняя клемма соединяется с защищаемой электроцепью.

Чтобы правильно подключить в электрическом щите автоматы с двумя полюсами, к левой верхней клемме нужно подсоединить фазу, а на правую установить нулевой проводник. С нижнего левого контакта фазный провод уходит в электроцепь, а к правой подключается ноль. Также следует помнить, что сильно затягивать прижимные винты клемм нельзя, так как можно повредить корпус прибора.

Когда все работы по подключению автомата будут завершены, необходимо подать на электрощиток напряжение и с помощью тестера проверить наличие тока на входе и выходе устройства. Перед началом подключения автомата нужно оценить свои возможности.

Хотя это не самый сложный процесс, в некоторых ситуациях работу стоит доверить профессионалам.

Как работают электродвигатели?

• 
• 

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 25 июля 2020 г.

Щелкните выключателем и мгновенно получите власть — как любили наши предки электродвигатели! Вы можете найти их во всем, начиная с электропоезда с дистанционным управлением автомобили — и вы можете быть удивлены, насколько они распространены. Сколько электрических моторы сейчас в комнате с тобой? Наверное, два в вашем компьютере для начала ездить, а еще один питает охлаждающий вентилятор.Если вы сидите в спальне, вы найдете моторы в фенах и многих игрушки; в ванной — вытяжки и электробритвы; На кухне моторы есть практически во всех устройствах, от стиральных и посудомоечных машин до кофемолок, микроволновых печей и электрических консервных ножей. Электродвигатели зарекомендовали себя одними из лучших изобретения всех времен. Давайте разберемся и узнаем, как они работай!

Фото: Даже маленькие электродвигатели на удивление тяжелые.Это потому, что они набиты туго намотанной медью и тяжелыми магнитами. Это мотор от старой электрической газонокосилки. Вещь медного цвета в сторону перед осью, с прорезями в ней, находится коммутатор, удерживающий двигатель вращение в том же направлении (как описано ниже).

Как электромагнетизм заставляет двигатель двигаться?

Основная идея электродвигателя действительно проста: вы помещаете в него электричество с одного конца, а ось (металлический стержень) вращается на другом конце, давая вам возможность управлять машина какая то.Как это работает на практике? Как именно ваш преобразовать электричество в движение? Чтобы найти ответ на этот вопрос, у нас есть вернуться во времени почти на 200 лет.

Предположим, вы берете кусок обычного провода, превращаете его в большую петлю, и положите его между полюсами мощной постоянной подковы магнит. Теперь, если вы подключите два конца провода к батарее, провод будет прыгать кратко. Удивительно, когда видишь это впервые. Это прямо как по волшебству! Но есть совершенно научный объяснение.Когда электрический ток начинает течь по проводу, он создает магнитное поле вокруг него. Если разместить провод возле постоянного магнит, это временное магнитное поле взаимодействует с постоянным поле магнита. Вы знаете, что два магнита расположены рядом друг с другом либо притягивать, либо отталкивать. Таким же образом временный магнетизм вокруг провода притягивает или отталкивает постоянный магнетизм от магнит, и это то, что заставляет провод подпрыгивать.

Правило левой руки Флеминга

Вы можете определить направление, в котором будет прыгать провод, используя удобная мнемоника (вспомогательная память), называемая правилом левой руки Флеминга (иногда называется Motor Rule).

Вытяните большой, указательный и второй пальцы левой руки. рука так, чтобы все три были под прямым углом. Если вы укажете вторым пальцем в направлении Течения (который течет от положительного к отрицательная клемма АКБ), а Первая палец в направление поля (которое течет с севера на южный полюс магнит), ваш thuMb будет покажите направление, в котором провод Движется.

Это …

• Первый палец = Поле
• SeCond палец = Текущий
• ЧтМб = Движение

Несколько слов о текущем

Если вас смущает то, что я говорю, что ток течет с положительного на отрицательный, это просто историческое соглашение.Такие люди, как Бенджамин Франклин, помогавшие разобраться тайна электричества еще в 18 веке считала, что это поток положительных зарядов, так что она перетекала с положительного на отрицательный. Мы называем эту идею условным током. и до сих пор используют его в таких вещах, как правило левой руки Флеминга. Теперь у нас есть лучшие идеи о том, как электричество работает, мы склонны говорить о токе как о потоке электронов от отрицательного к положительному в направлении , противоположном направлению обычного тока.Когда вы пытаетесь вычислить вращение двигателя или генератора, обязательно помните, что ток означает условный ток , а не поток электронов.

Как работает электродвигатель — теоретически

Фото: Электрик ремонтирует электродвигатель. на борту авианосца. Блестящий металл, который он использует, может выглядеть как золото, но на самом деле это медь, хороший проводник, который намного дешевле. Фото Джейсона Якобовица любезно предоставлено ВМС США.

Связь между электричеством, магнетизмом и движением изначально была открыл в 1820 году французский физик Андре-Мари Ампер (1775–1867), и это основная наука об электродвигателе. Но если мы хотим превратить это удивительное научное открытие в более практическое немного технологий для питания наших электрических косилок и зубных щеток, мы должны пойти немного дальше. Изобретателями, которые сделали это, были англичане Майкл Фарадей (1791–1867). и Уильям Стерджен (1783–1850) и американец Джозеф Генри (1797–1878).Вот как они пришли к своему гениальному изобретению.

Предположим, мы сгибаем нашу проволоку в квадратную U-образную петлю, так что эффективно два параллельных провода, проходящие через магнитное поле. Один из них отводит электрический ток от нас по проводам, а другой один возвращает ток обратно. Потому что ток течет в Правило левой руки Флеминга говорит нам два провода будут двигаться в противоположных направлениях. Другими словами, когда мы включите электричество, один из проводов двинется вверх и другой будет двигаться вниз.

Если бы катушка с проволокой могла продолжать двигаться вот так, она бы вращалась постоянно — и мы будем на пути к созданию электрического мотор. Но этого не может произойти с нашей нынешней настройкой: провода будут быстро запутаться. Не только это, но если бы катушка могла вращаться далеко достаточно, что-нибудь еще случится. Как только катушка достигла вертикали положение, он перевернется, и электрический ток будет течь через него в противоположном направлении. Теперь силы на каждого сторона катушки перевернется.Вместо непрерывного вращения в в том же направлении, он пойдет обратно в том же направлении, в котором только что пришел! Представьте себе электропоезд с таким двигателем: он будет держать перетасовки назад и вперед на месте, фактически никогда не везде.

Как работает электродвигатель на практике

Есть два способа решить эту проблему. Один из них — использовать своего рода электрический ток, который периодически меняет направление, что известно как переменный ток (AC). В виде небольших батарейных двигатели, которые мы используем дома, лучшее решение — добавить компонент назвал коммутатором концы катушки.(Не беспокойтесь о бессмысленных технических имя: это немного старомодное слово «коммутация» немного похоже на слово «добираться до работы». Это просто означает изменение взад и вперед в одном и том же путь, который ездит на работу, означает путешествовать туда и обратно.) В своей простейшей форме Коммутатор представляет собой металлическое кольцо, разделенное на две отдельные половины и его задача — реверсировать электрический ток в катушке каждый раз, когда катушка вращается на пол-оборота. Один конец катушки прикреплен к каждая половина коммутатора. Электрический ток от аккумулятора подключается к электрическим клеммам двигателя.Они подают электроэнергию в коммутатор через пару свободных разъемы, называемые щетками, сделали либо из кусочков графита (мягкий уголь, похожий на карандаш «свинец») или тонкие отрезки упругого металла, который (как название предполагает) «задела» коммутатор. С коммутатор на месте, когда электричество течет по цепи, катушка будет постоянно вращаться в одном и том же направлении.

Работа: упрощенная схема частей в электрическом мотор.Анимация: как это работает на практике. Обратите внимание, как коммутатор меняет направление тока каждый раз, когда катушка поворачивается. наполовину. Это означает, что сила на каждой стороне катушки всегда толкая в том же направлении, что позволяет катушке вращаться по часовой стрелке.

Такой простой экспериментальный двигатель, как этот, не способен большая мощность. Мы можем увеличить усилие поворота (или крутящий момент) что двигатель может творить тремя способами: либо у нас может быть больше мощный постоянный магнит, или мы можем увеличить электрический ток протекает через провод, или мы можем сделать катушку так, чтобы в ней было много «витки» (петли) очень тонкой проволоки вместо одного «витка» толстой проволоки.На практике двигатель также имеет постоянный магнит, изогнутый в круглой формы, так что он почти касается катушки с проволокой, которая вращается внутри него. Чем ближе магнит и катушка, тем большее усилие, которое может создать двигатель.

Несмотря на то, что мы описали ряд различных частей, вы можете представить двигатель как имеющий всего два основных компонента:

• По краю корпуса двигателя находится постоянный магнит (или магниты), который остается статичным, поэтому его называют статором двигателя.
• Внутри статора находится катушка, установленная на оси, которая вращается с высокой скоростью, и это называется ротором. Ротор также включает в себя коммутатор.

Универсальные двигатели

Такие двигатели постоянного тока

отлично подходят для игрушек с батарейным питанием (таких как модели поездов, радиоуправляемые автомобили или электробритвы), но вы не найдете их во многих бытовых приборах. В небольших бытовых приборах (например, кофемолках или электрических блендерах) обычно используются так называемые универсальные двигатели , которые могут работать от переменного или постоянного тока.В отличие от простого двигателя постоянного тока, универсальный двигатель имеет электромагнит вместо постоянного магнита, и он получает энергию от источника постоянного или переменного тока, который вы питаете:

• Когда вы подаете питание на постоянный ток, электромагнит работает как обычный постоянный магнит и создает магнитное поле, которое всегда направлено в одном направлении. Коммутатор меняет направление тока катушки каждый раз, когда катушка переворачивается, как в простом двигателе постоянного тока, поэтому катушка всегда вращается в одном и том же направлении.
• Однако, когда вы подаете переменный ток, ток, протекающий через электромагнит, и ток, протекающий через катушку , оба, , меняют направление, точно синхронно, поэтому сила на катушке всегда в одном направлении, а двигатель всегда вращается либо по часовой стрелке. или против часовой стрелки.А как насчет коммутатора? Частота тока изменяется намного быстрее, чем вращается двигатель, и, поскольку поле и ток всегда синхронизированы, на самом деле не имеет значения, в каком положении находится коммутатор в любой данный момент.

Анимация: Как работает универсальный двигатель: Электроснабжение питает как магнитное поле, так и вращающуюся катушку. С источником постоянного тока универсальный двигатель работает так же, как и обычный двигатель постоянного тока, как указано выше. При питании от сети переменного тока и магнитное поле, и ток катушки меняют направление каждый раз, когда ток питания меняется на противоположное.Это означает, что сила на катушке всегда направлена ​​в одну сторону.

Фото: Внутри типичного универсального двигателя: основные части внутри среднего двигателя от кофемолки, которая может работать от постоянного или переменного тока. Серый электромагнит по краю — это статор (статическая часть), и он питается от катушек оранжевого цвета. Обратите внимание на прорези в коллекторе и прижимающиеся к нему угольные щетки, которые обеспечивают питание ротора (вращающейся части). Асинхронные двигатели в таких устройствах, как электрические железнодорожные поезда, во много раз больше и мощнее этого, и всегда работают с использованием переменного тока высокого напряжения (AC) вместо постоянного тока низкого напряжения (DC) или переменного тока умеренно низкого напряжения. который приводит в действие универсальные двигатели.

Электродвигатели прочие

В простых двигателях постоянного тока и универсальных двигателях ротор вращается внутри статора. Ротор представляет собой катушку, подключенную к источнику электроэнергии, а статор — это постоянный магнит или электромагнит. Большие двигатели переменного тока (используемые в таких вещах, как заводские машины) работают немного иначе: они пропускают переменный ток через противоположные пары магнитов, чтобы создать вращающееся магнитное поле, которое «индуцирует» (создает) магнитное поле в роторе двигателя, вызывая это вращаться.Подробнее об этом вы можете прочитать в нашей статье об асинхронных двигателях переменного тока. Если вы возьмете один из этих асинхронных двигателей и «развернете» его так, чтобы статор фактически превратился в длинную непрерывную дорожку, ротор может катиться по нему по прямой. Эта гениальная конструкция известна как линейный двигатель, и вы найдете ее в таких вещах, как заводские машины и плавучие железные дороги «маглев» (магнитная левитация).

Еще одна интересная конструкция — бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC). Статор и ротор эффективно меняются местами, при этом несколько железных катушек статичны в центре и постоянный магнит вращается вокруг них, а коммутатор и щетки заменяются электронной схемой.Вы можете прочитать больше в нашей основной статье о мотор-редукторах. Шаговые двигатели, которые вращаются на точно контролируемые углы, представляют собой разновидность бесщеточных двигателей постоянного тока.

• 
• 

.

Электрическая машина — Повторная публикация в Википедии // WIKI 2

В электротехнике электрическая машина. — это общий термин для машин, использующих электромагнитные силы, таких как электродвигатели, электрические генераторы и другие. Они представляют собой электромеханические преобразователи энергии: электродвигатель преобразует электричество в механическую энергию, а электрический генератор преобразует механическую энергию в электричество. Подвижные части в машине могут быть вращающимися ( вращающихся машин ) или линейными ( линейных машин ).Помимо двигателей и генераторов, к третьей категории часто относятся трансформаторы, которые, хотя и не имеют движущихся частей, также являются преобразователями энергии, изменяющими уровень напряжения переменного тока. ^[1]

Электрические машины в форме генераторов производят практически всю электрическую энергию на Земле, а в форме электродвигателей потребляют примерно 60% всей производимой электроэнергии. Электрические машины были разработаны в середине 19 века и с тех пор стали повсеместным компонентом инфраструктуры.Разработка более эффективных технологий электрических машин имеет решающее значение для любой глобальной стратегии энергосбережения, экологически чистой энергии или альтернативной энергетики.

Энциклопедия YouTube

• 1/3

  Просмотры:

  180 046

  3 891 106

  35 358

• ✪ Основы электрических машин | Электрическая машина | Лекции по подготовке к GATE | EE

• ✪ Двигатель постоянного тока, как это работает?

• ✪ Лекция SSC JE для электротехники | Электрическая машина-трансформатор | Автор Рагини Мам | Модуляция.

Содержание

Генератор

Электрогенератор.

Электрогенератор — это устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую. Генератор заставляет электроны проходить через внешнюю электрическую цепь. Это чем-то похоже на водяной насос, который создает поток воды, но не создает воду внутри. Источником механической энергии, первичным двигателем, может быть поршневой или турбинный паровой двигатель, вода, падающая через турбину или водяное колесо, двигатель внутреннего сгорания, ветряную турбину, ручной кривошип, сжатый воздух или любой другой источник механической энергии.

Две основные части электрической машины можно описать механически или электрически. С механической точки зрения ротор — это вращающаяся часть, а статор — это неподвижная часть электрической машины. С точки зрения электричества, якорь — это компонент, производящий энергию, а поле — компонент магнитного поля электрической машины. Якорь может быть как на роторе, так и на статоре. Магнитное поле может создаваться либо электромагнитами, либо постоянными магнитами, установленными на роторе или статоре.Генераторы подразделяются на два типа: генераторы переменного тока и генераторы постоянного тока.

Генератор переменного тока

Генератор переменного тока преобразует механическую энергию в электричество переменного тока. Поскольку мощность, передаваемая в цепь возбуждения, намного меньше мощности, передаваемой в цепь якоря, генераторы переменного тока почти всегда имеют обмотку возбуждения на роторе, а обмотку якоря на статоре.

Генераторы переменного тока подразделяются на несколько типов.

• В индукционном генераторе магнитный поток статора индуцирует токи в роторе.Затем первичный двигатель приводит в движение ротор выше синхронной скорости, заставляя встречный поток ротора отсекать катушки статера, производя активный ток в катушках статера, тем самым отправляя мощность обратно в электрическую сеть. Индукционный генератор потребляет реактивную мощность из подключенной системы и поэтому не может быть изолированным источником энергии.
• В синхронном генераторе (генераторе) ток для магнитного поля обеспечивается отдельным источником постоянного тока.

Генератор постоянного тока

Генератор постоянного тока — это машина, преобразующая механическую энергию в электрическую энергию постоянного тока.Генератор постоянного тока обычно имеет коммутатор с разрезным кольцом для выработки постоянного тока вместо переменного.

Двигатель

Электродвигатель.

Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую. В обратном процессе электрических генераторов, большинство электродвигателей работают через взаимодействующие магнитные поля и токопроводящие проводники для создания вращательной силы. Двигатели и генераторы имеют много общего, и многие типы электродвигателей могут работать как генераторы, и наоборот.Электродвигатели находят применение в самых разных областях, таких как промышленные вентиляторы, нагнетатели и насосы, станки, бытовые приборы, электроинструменты и дисководы. Они могут питаться от постоянного или переменного тока, что приводит к двум основным классификациям: электродвигатели переменного тока и электродвигатели постоянного тока.

Двигатель переменного тока

Двигатель переменного тока преобразует переменный ток в механическую энергию. Он обычно состоит из двух основных частей: внешнего неподвижного статора с катушками, на которые подается переменный ток для создания вращающегося магнитного поля, и внутреннего ротора, прикрепленного к выходному валу, которому крутящий момент создается вращающимся полем.Два основных типа двигателей переменного тока различаются по типу используемого ротора.

• Асинхронный двигатель, магнитное поле ротора создается индуцированным током. Ротор должен вращаться немного медленнее (или быстрее), чем магнитное поле статора, чтобы обеспечить индуцированный ток. Существует три типа роторов асинхронных двигателей: ротор с короткозамкнутым ротором, ротор с обмоткой и ротор с твердым сердечником.
• Синхронный двигатель, он не использует индукцию и поэтому может вращаться точно с частотой питания или кратной частотой.Магнитное поле ротора создается либо постоянным током, подаваемым через контактные кольца (возбудитель), либо постоянным магнитом.

Двигатель постоянного тока

Щеточный электродвигатель постоянного тока генерирует крутящий момент непосредственно из источника постоянного тока, подаваемого на двигатель, с помощью внутренней коммутации, стационарных постоянных магнитов и вращающихся электрических магнитов. Щетки и пружины переносят электрический ток от коммутатора к вращающимся проволочным обмоткам ротора внутри двигателя. В бесщеточных двигателях постоянного тока используется вращающийся постоянный магнит в роторе и неподвижные электрические магниты на корпусе двигателя.Контроллер мотора преобразует постоянный ток в переменный. Эта конструкция проще, чем у щеточных двигателей, поскольку она устраняет сложность передачи мощности извне двигателя на вращающийся ротор. Примером бесщеточного синхронного двигателя постоянного тока является шаговый двигатель, который может разделить полный оборот на большое количество шагов.

Машины электромагнитные прочие

Другие электромагнитные машины включают Amplidyne, Synchro, Metadyne, вихретоковую муфту, вихретоковый тормоз, вихретоковый динамометр, гистерезисный динамометр, вращающийся преобразователь и набор Ward Leonard.Ротационный преобразователь — это комбинация машин, которые действуют как механический выпрямитель, инвертор или преобразователь частоты. Набор Ward Leonard представляет собой комбинацию машин, используемых для управления скоростью. Другие комбинации машин включают системы Kraemer и Scherbius.

Трансформатор

Трансформатор.

Трансформатор — это статическое устройство, которое преобразует переменный ток с одного уровня напряжения на другой уровень (выше или ниже) или на тот же уровень без изменения частоты.Трансформатор передает электрическую энергию от одной цепи к другой через индуктивно связанные проводники — катушки трансформатора. Изменяющийся электрический ток в первой или первичной обмотке создает переменный магнитный поток в сердечнике трансформатора и, таким образом, изменяющееся магнитное поле через вторичную обмотку . Это изменяющееся магнитное поле индуцирует изменяющуюся электродвижущую силу (ЭДС) или «напряжение» во вторичной обмотке. Этот эффект называется взаимной индукцией.

Есть три типа трансформаторов

1. Повышающий трансформатор
2. Понижающий трансформатор
3. Разделительный трансформатор

Существует четыре типа трансформаторов в зависимости от конструкции.

1. тип сердечника
2. снаряд типа
3. силовой тип
4. Тип прибора

Машины электромагнитно-роторные

Машины с электромагнитным ротором — это машины, в которых в роторе присутствует электрический ток, создающий магнитное поле, которое взаимодействует с обмотками статора.Ток ротора может быть внутренним током в постоянном магните (машина с постоянным магнитом), током, подаваемым в ротор через щетки (щеточная машина), или током, возникающим в замкнутых обмотках ротора с помощью переменного магнитного поля (индукционная машина).

Машины с постоянными магнитами

Машины PM имеют постоянные магниты в роторе, которые создают магнитное поле. Магнитодвижущая сила в PM (вызванная вращающимися электронами с выровненным спином) обычно намного выше, чем это возможно в медной катушке.Однако медная катушка может быть заполнена ферромагнитным материалом, что дает катушке намного меньшее магнитное сопротивление. Тем не менее, магнитное поле, создаваемое современными ПМ (неодимовыми магнитами), сильнее, а это означает, что машины с ПМ имеют лучшее соотношение крутящий момент / объем и крутящий момент / вес, чем машины с катушками ротора при непрерывной работе. Это может измениться с введением сверхпроводников в ротор.

Поскольку постоянные магниты в машине с постоянным магнитом уже создают значительное магнитное сопротивление, сопротивление в воздушном зазоре и катушках менее важно.Это дает значительную свободу при проектировании машин PM.

Обычно можно перегрузить электрические машины на короткое время, пока ток в катушках не нагреет детали машины до температуры, вызывающей повреждение. Машины с ПМ могут в меньшей степени подвергаться такой перегрузке, потому что слишком высокий ток в катушках может создать магнитное поле, достаточно сильное, чтобы размагнитить магниты.

Матовые станки

Щеточные машины — это машины, в которых катушка ротора снабжается током через щетки почти так же, как ток подается в автомобиль по дорожке электрического слот-автомата.Более прочные щетки могут быть из графита или жидкого металла. Можно даже исключить щетки в «щеточной машине», используя часть ротора и статора в качестве трансформатора, которые передают ток без создания крутящего момента. Не следует путать щетки с коммутатором. Разница в том, что щетки передают электрический ток только движущемуся ротору, а коммутатор также обеспечивает переключение направления тока.

Между катушками ротора и зубьями из железа между катушками статора помимо черного железа за катушками статора есть железо (обычно многослойные стальные сердечники из листового металла).Зазор между ротором и статором также делается как можно меньше. Все это делается для минимизации магнитного сопротивления магнитной цепи, через которую проходит магнитное поле, создаваемое катушками ротора, что важно для оптимизации этих машин.

Большие щеточные машины, которые работают от постоянного тока к обмоткам статора с синхронной скоростью, являются наиболее распространенным генератором на электростанциях, потому что они также поставляют реактивную мощность в сеть, потому что они могут запускаться от турбины и потому что машина в этом Система может генерировать мощность с постоянной скоростью без контроллера.Этот тип машины часто упоминается в литературе как синхронная машина.

Эту машину можно также запустить, подключив катушки статора к сети и запитав катушки ротора переменным током от инвертора. Преимущество состоит в том, что можно управлять скоростью вращения машины с помощью инвертора с дробным номиналом. При такой работе машина известна как «индукционная» машина с щеточной двойной подачей. «Индукция» вводит в заблуждение, потому что в машине нет полезного тока, который запускается индукцией.

Машины индукционные

Индукционные машины имеют короткозамкнутые обмотки ротора, в которых ток создается и поддерживается за счет индукции. Это требует, чтобы ротор вращался не с синхронной скоростью, так что катушки ротора подвергаются воздействию переменного магнитного поля, создаваемого катушками статора. Индукционная машина — это асинхронная машина.

Индукция устраняет необходимость в щетках, которые обычно являются слабым звеном в электрической машине. Это также позволяет конструктивно упростить изготовление ротора.Металлический цилиндр будет работать как ротор, но для повышения эффективности обычно используется ротор типа «беличья клетка» или ротор с закрытыми обмотками. Скорость асинхронных асинхронных машин будет уменьшаться с увеличением нагрузки, потому что для создания достаточного тока ротора и магнитного поля ротора необходима большая разница скоростей между статором и ротором. Асинхронные асинхронные машины можно сделать так, чтобы они запускались и работали без каких-либо средств управления, если они подключены к сети переменного тока, но пусковой момент будет низким.

Особым случаем может быть индукционная машина со сверхпроводниками в роторе. Ток в сверхпроводниках будет создаваться за счет индукции, но ротор будет работать с синхронной скоростью, потому что не будет необходимости в разнице скоростей между магнитным полем в статоре и скоростью ротора для поддержания тока ротора.

Другим особым случаем может быть бесщеточная индукционная машина с двойным питанием, в статоре которой имеется двойной набор катушек. Поскольку в статоре есть два движущихся магнитных поля, говорить о синхронной или асинхронной скорости не имеет смысла.

Машины сопротивления

Машины сопротивления не имеют обмоток на роторе, только ферромагнитный материал такой формы, что «электромагниты» в статоре могут «захватывать» зубья в роторе и немного продвигать его. Затем электромагниты выключаются, в то время как другой набор электромагнитов включается для дальнейшего перемещения ротора. Другое название — шаговый двигатель, он подходит для низкоскоростного и точного управления положением. Машины сопротивления могут поставляться с постоянными магнитами в статоре для повышения производительности.Затем «электромагнит» «выключается», посылая в катушку отрицательный ток. Когда ток положительный, магнит и ток взаимодействуют, чтобы создать более сильное магнитное поле, которое улучшит максимальный крутящий момент реактивной машины без увеличения максимального абсолютного значения токов.

Электростатические машины

В электростатических машинах крутящий момент создается за счет притяжения или отталкивания электрического заряда в роторе и статоре.

Электростатические генераторы вырабатывают электричество путем накопления электрического заряда.Ранние типы были машинами трения, более поздними были машины влияния, которые работали за счет электростатической индукции. Генератор Ван де Граафа — это электростатический генератор, который до сих пор используется в исследованиях.

Машины униполярные

Униполярные машины — это машины постоянного тока, в которых ток подается на прялку через щетки. Колесо помещается в магнитное поле, и крутящий момент создается, когда ток проходит от края к центру колеса через магнитное поле. Фланаган. Справочник по проектированию и применению трансформаторов, гл. 1 п.

Дополнительная литература

Эта страница последний раз была отредактирована 16 июля 2020 в 23:48 .

Моделирование вибрации электрических машин

1. Введение

Вибрация электрических машин является одной из причин функционирования электрических машин. Это нежелательное явление, которое нельзя полностью отделить. Вибрации электрических машин сильно зависят от рабочего состояния электрической машины. В диагностике электрических машин вибрации используются для выявления отказов как электрических машин, так и механических соединений с другими машинами и сбоев питания.На практике электрические машины могут испытывать множество неисправностей, которые могут повлиять на работу самой электрической машины или даже разрушить ее. В некоторых случаях вибрации, вызванные отказом электрической машины, могут также повредить другое оборудование рядом с этой машиной. По этой причине важно предотвращение и раннее обнаружение неисправностей. В электрических машинах большинство прогрессирующих отказов начинают постепенно проявляться на уровне или частотном спектре колебаний. У каждого отказа есть другие симптомы (другие частоты вибрации, направление, размер и т. Д.). Это дает возможность определить тип отказа на основе длительного отслеживания. Для того чтобы своевременно выявить тип возникающей неисправности, необходимо знать проявления отдельных неисправностей. В прежние времена единственная возможность отслеживания и измерения развития неисправностей была сделана на реальных машинах. На основании этого опыта можно предположить такие же нарушения предсказуемости и в других машинах. Этот процесс был упрощен с началом использования вычислений и конечных элементов.Теперь можно полностью моделировать физические модели электрических машин. Можно сопрягать отдельные типы моделей (механические, электромагнитные, тепловые) и получать очень точные результаты. Программа Ansys — это программа, которая позволяет решать физические явления в электрических машинах. Благодаря отдельным модулям можно создать электромагнитную, тепловую и механическую конструкцию любой электрической машины, а затем смоделировать ее поведение в различных рабочих состояниях.Особенно сегодня, когда используется много типов инверторов, подключение модели к электрической цепи является большим преимуществом. Это позволяет решить влияние различных способов электроснабжения на электрическую машину. Например, какое влияние вибрации электрической машины будут иметь на инвертор, генерирующий высшие гармоники.

Задача расчета вибрации в электрических машинах очень сложна из-за множества физических явлений, и необходимо обрабатывать большой объем информации из многих областей (механика, магнетизм и т. Д.)). По этой причине в этой главе основное внимание уделяется базовому подходу к решению проблем. При решении конкретной задачи необходимо учитывать потребность во времени отдельных расчетов и выполнять достаточное количество упрощений расчетов, основанных на анализе требований к результатам. Упрощение может включать корректировку конкретной модели, которая используется для расчетов. Другим упрощением может быть пренебрежение некоторыми источниками вибрации, которые работают в электрической машине, и так далее.Главное требование — упрощение модели не приводит к вычислению ошибки. Поэтому необходимо ознакомиться с конструкцией моделируемой машины, источниками вибрации, функциями отдельных частей и их влиянием на распространение вибраций [1, 2].

2. Основные принципы вибрации

Вибрация — это механическое явление. Можно сказать, что это движение гибкого тела или окружающей среды, отдельное тело которой колеблется вокруг положения равновесия.

Силы, действующие на вибрирующее тело, определяют уравнение движения:

m.d2xdt2 = Ft − kx − b.dxdtE1

где неправильная масса тела, x — отклонение от стационарного состояния тела, Ft — сила, зависящая от времени, k — жесткость пружины и бис коэффициент демпфирования.

Силы, действующие на любую систему, сами создают колебания. В простом случае колебание носит гармонический характер. Это происходит, когда на систему воздействует один источник с постоянной возбуждающей силой.Для описания гармонических колебаний используется соотношение:

xt = xmax.sin2.π.f.tE2

где xtis значение смещения, максимальное значение смещения xmaxis и частота колебаний fis.

Это соотношение применимо к очень простым колебаниям. В электрических машинах существует ряд источников и факторов, влияющих на генерацию вибрации. Таким образом, реальный ход вибрационного смещения представляет собой сумму сил, изменяющихся во времени с разными частотами.Вибрационное смещение электрической машины показано на рисунке 1. Быстрое преобразование Фурье используется для преобразования сигнала в частотную область, и результат этого преобразования показан на рисунке 1. Рисунок 1 также показывает долю отдельных гармоник в вибрации. сигнал [2, 3, 4].

Рисунок 1.

Вибрация асинхронного двигателя — а) Перемещение электрической машины. б) БПФ вибросигнала.

3. Электромашиностроение

Для расчета вибраций в электрических машинах необходимо получить основную информацию об их основной конструкции.Электрическая машина состоит из магнитопровода. Магнитная цепь фокусирует большую часть магнитного поля в определенной области. Сама магнитная цепь сделана из стальных пластин, соединенных со статором, соответственно с ротором. На внутренней окружности статора прорезаны канавки, в которые вставляется обмотка. Сама обмотка — одна из важнейших частей электрических машин. В качестве материала обмотки используется медь с хорошей электропроводностью и чистотой 99%.В некоторых случаях в качестве материала используется алюминиевый сплав аналогичной чистоты. Все электродвигатели имеют множество других механических частей. К ним относится вал, на котором установлены пластины ротора. Хотя вал в большинстве случаев представляет собой простой компонент, изготовленный из обработанного стального стержня, он может иметь большое влияние на вибрацию машины. Основным параметром, который может повлиять на вибрацию, является качество обработки и качество всей балансировки ротора. Из-за возможной неоднородности материала может возникнуть так называемый дисбаланс масс, вызывающий нежелательные вибрации, создаваемые машиной.Уровень и частота вибрации зависят от скорости вращения самого ротора. Роторы балансируются в производстве, чтобы уменьшить это явление.

Еще одна важная часть электрических машин — подшипники. В электрических машинах используются многие типы подшипников. Обычно используются шариковые или роликовые подшипники. В настоящее время электромагнитные подшипники также используются в специальных приложениях. С точки зрения вибрации в подшипниках возникают два разных явления. Первый — это создание вибрации.Это безотказное состояние, вызванное, например, пропуском мячей. Состояние неисправности является результатом отсутствия смазки. Неисправности также могут быть вызваны некачественными смазочными материалами. Второй фактор, влияющий на вибрацию электрической машины, — это передача между ротором и статором. В зависимости от конструкции подшипников они частично демпфированы.

Подшипники расположены в подшипниковом щите, прикрепленном к раме электрической машины. В раме также размещен статор электрической машины.Есть несколько видов рамок. Чаще всего используются опоры рамы или фланцы рамы. В зависимости от типа рамы машина механически соединяется с устройством. Опять же, способ крепления машины влияет на распространение или, соответственно, гашение вибрации в электрической машине. К раме также крепится клеммная коробка, которая служит для подключения источника питания. Другой важный фактор — способ питания электрической машины. Электрические машины подразделяются на следующие типы электропитания:

• Асинхронные: Электромашины, питаемые переменным напряжением в одной или трех фазах.Это наиболее часто используемые машины в отрасли. У них разное вращение магнитного поля в статоре и роторе.

• Синхронный: электрическая машина, скорость вращения которой пропорциональна частоте источника переменного тока и не зависит от нагрузки. Синхронные машины очень часто используются в качестве генератора.

• Машины постоянного тока: Электрические машины с питанием от постоянного тока. В большинстве случаев он работает со статическим полем в статических частях машины.В их конструкции могут появиться постоянные магниты.

Как видно из краткого описания конструкции электрической машины, это механически сложное устройство с множеством вариаций. На образование или распространение колебаний могут влиять различные факторы. По этой причине всегда необходимо определить, какие параметры и структурные элементы вводятся в процесс расчета, а какие не учитываются [5, 6, 7, 10, 11].

3.1. Неисправности электрической машины

Генерация вибрации в электрической машине влияет на несколько конструктивных параметров. Влияние на генерацию вибрации в основном связано с конструкцией компонентов, в основном с их формой и качеством изготовления. По мере использования электрической машины в эксплуатации увеличивается вибрация и износ отдельных узлов.

Источники вибрации идентифицируются по спектру вибрации. Каждый источник вибрации действует на определенной частоте в спектре.Амплитуда пропорциональна степени повреждения. Для каждого источника, вызывающего пики на соответствующих частотах при увеличении отклонения, значение пиков увеличивается [2, 8].

Примеры неисправностей электрических машин, которые можно моделировать с помощью метода конечных элементов:

• Дисбаланс ротора: Дисбаланс зависит от распределения центра тяжести ротора относительно его оси вращения. Из-за неравномерного распределения вещества дисбаланс вызывает центробежную силу, шум и вибрацию ротора.С повышением скорости увеличивается вибрация.

• Эксцентриковый ротор: Эксцентриситет возникает, когда ось вращения смещена относительно геометрической оси. Из-за эксцентрикового ротора между статором и ротором существует переменный воздушный зазор, который генерирует пульсирующие колебания. Наибольшая вибрация достигает первой гармонической составляющей. Эксцентриситет ротора способствует возникновению вибрации и шума. Это вызывает несбалансированное притяжение магнитной силы в роторе и изгиб вала.

Существует два типа эксцентриситета:

Статический эксцентриситет: Ситуация, когда ротор отклоняется от центра двигателя и все еще вращается вокруг своей оси вращения. Это из-за статического эксцентриситета. Размер воздушного зазора непостоянен по всей его окружности, что приводит к более сильному взаимодействию между магнитными полями статора и ротора в местах с меньшим воздушным зазором.

Динамический эксцентриситет: в последнем случае динамический эксцентриситет возникает, когда ротор вращается в геометрическом центре двигателя, но не вращается вокруг своей оси вращения.Воздушный зазор зависит как от положения, так и от времени. Регулируемый воздушный зазор вращается с частотой, эквивалентной скорости вращения ротора.

• Изогнутый вал: Причиной деформации вала является разница между геометрической осью и осью вращения. Геометрическая ось коленчатого вала имеет форму кривой. Если ось вращения не прямая, это изогнутый вал. Если центр тяжести не лежит на оси вращения, ротор неуравновешен [2, 8].

4. Источники вибрации

Для любого расчета уровня вибрации необходимо ознакомиться с различными источниками, которые создают эти колебания в электрических машинах. По физическому принципу источники вибрации можно разделить на несколько групп:

• Электромагнитные источники

• Механические источники

• Аэродинамические источники

Колебания электромагнитного и механического происхождения возникают во всех вращающихся электрических машинах. .Источником аэродинамического происхождения обычно является вентилятор. Вентилятор часто не входит в конструкцию электрических машин. По этой причине в этой главе не рассматривается проблема расчета генерируемых таким образом колебаний [1].

4.1. Электромагнитные источники

Часть вибрации электрических машин имеет электромагнитное происхождение. Их причина — колебания рамы машины и ее частей под действием электромагнитных сил. Эти силы возникают из-за высших гармоник тока питания, магнитного насыщения, фазовой асимметрии, магнитострикции или возмущений в магнитной цепи или электрическом компоненте машины.Частотный спектр этих колебаний носит дискретный характер. Вибрации, вызванные электрическими причинами, происходят в основном в радиальном направлении. Вибрации возникают при большем изменении размера воздушного зазора в осевом направлении, например, из-за несимметричной установки ротора [1].

4.2. Механические источники

Механические колебания в основном вызываются подшипниками, балансировкой ротора, обработкой вращающихся частей и установкой ротора. Механические колебания, производимые в электрических машинах, также вызываются подключенными устройствами.К таким внешним источникам вибрации относятся перекос муфты или зубчатая передача, клиновые шестерни или вибрации, вызванные подключенными нагрузками [1].

4.3. Аэродинамические источники

Основным аэродинамическим источником вибрации является вентилятор в электрической машине. Любое препятствие, которое подвергается воздействию воздушного потока, может вызвать вибрацию. Основная причина шума вентилятора — это образование турбулентного воздушного потока вокруг лопастей вентилятора [1, 2, 4].

5. Моделирование вибрации с использованием метода конечных элементов (FEM)

Как уже указывалось в предыдущих разделах главы, вибрация электрических машин — это явление, которое влияет на несколько физических областей (механика, электромагнетизм и т. Д.)) [8, 9, 10]. Поэтому весь процесс расчета необходимо разделить на несколько частей:

1. Определение источников вибрации: сначала необходимо решить, какие ресурсы учитывать. В случае с этой главой расчет упрощен только для возникновения вибраций под действием зависящего от времени электромагнитного поля. По этой причине можно использовать Maxwell 2D или Maxwell 3D. Этот модуль позволяет рассчитывать изменяющееся во времени действие силы в магнитной цепи в зависимости от изменения электрического тока.Использование этой программы также позволяет подключиться к имитатору электрических цепей (программа Simplorer). Подключив ток питания к модели Максвелла по более простой электрической цепи, можно рассчитать изменения в магнитной цепи, вызванные управляющей логикой, то есть регулированием скорости.

2. Создание модели: создание модели электрической машины — одна из важнейших частей самого расчета. Пользователь должен выбирать между 2D и 3D моделью.Двухмерная модель намного проще, поэтому сам расчет занимает очень короткое время. С другой стороны, это большое упрощение расчета. Трехмерная модель позволит провести более точный расчет и учесть большее количество факторов, влияющих на расчет. Однако расчет 3D-моделей требует значительно большей вычислительной мощности, и, следовательно, время расчета значительно больше.

3. Расчет сил, вызванных выбранными источниками: следующим шагом является определение сил, действующих на электрическую машину.В этой главе это определяется как сила электромагнитного происхождения. Для их определения используется программа Максвелла. Эти расчеты могут быть дополнены расчетом фактических частот электрической машины, а также внешними воздействиями (такими как асимметрия и т. Д.). Важным фактором является определение правильного временного шага.

4. Определение вибрации на модели: определение вибрации на конкретной модели является результатом механического анализа [8, 9, 10] (Рисунок 2).

Рис. 2.

Модули рабочего места Ansys.

6. Создание модели

Модель электрической машины может быть изготовлена ​​несколькими способами. Один из них — использование современных САПР для создания геометрии и ее последующего импорта в вычислительную среду. Другой вариант — создать модель прямо в Ansys (с помощью DesignModeler).

Другой вариант — использовать среду RMxprt. Этот модуль в первую очередь предназначен для быстрых расчетов электрических машин.Он имеет среду для быстрого ввода размеров электрических машин. В начале работы пользователь выбирает шаблон, соответствующий конкретному типу машины. Затем пользователь вводит основные размеры машины, размер и тип слота, а также другие параметры, используя простые таблицы.

RMxprt содержит следующие шаблоны электрических машин:

Пользователь должен знать много информации для создания модели в RMXprt. Один из вопросов, который следует знать, — это основные конструктивные размеры.Кроме того, необходимо знать, как размещать обмотки в канавках, а также размеры отдельных проводов. Все эти параметры влияют на конечный результат [10] (Рисунок 3).

Рисунок 3.

Модели индукционной машины, созданные с помощью RMxprt: а) 2D-модель и б) 3D-модель.

7. Определение временного шага

При расчете вибрации электрической машины важно отметить, как и в случае ее измерения, необходимость учитывать частоту дискретизации поискового сигнала.В случае расчета методом конечных элементов эта частота дискретизации представлена ​​шагом по времени отдельных расчетов.

Результаты анализа переходных процессов в программе ANSYS являются линейными. Это может вызвать потерю данных. Пример выбора временного шага или частоты дискретизации показан на рисунке 4 для простого сигнала. Используемый сигнал показывает синусоидальную функцию с частотой 1 Гц. При выборе большого временного шага (а именно 3 Гц) эта функция аппроксимируется прямой линией.Происходит полная потеря функции. Когда при выборке сигнала используется 5 значений и для его реконструкции используется функция линейного перемежения, то построенный сигнал имеет треугольную форму волны. Расчетный сигнал такой же, как и исходная функция, только при использовании частоты дискретизации 36 Гц (и выше). Этот пример показывает, как временной шаг может повлиять на результаты вычислений временной формы сигнала примитивной функции. Еще большее влияние может быть оказано на ход расчетных форм колебательных сигналов, которые намного сложнее.

Рисунок 4.

Линейная аппроксимация синусоидального сигнала.

Для выборки общего сигнала в литературе упоминается так называемое условие Найквиста. Это указывает на то, что каждая ограниченная по частоте функция времени может быть заменена выборками, взятыми с Tsamperiod, который равен половине перевернутого значения fmax, самой высокой частоты, содержащейся в сигнале выборки. Следовательно:

fsam = 1Tsam≥2.fmaxE3

, где fsamis частота дискретизации и fmaxis максимальная частота, включенная в сигнал.

Как показано на рисунке 4, когда это состояние используется для сложного сигнала (например, сложные вибрации), происходит сильная деформация всей расчетной формы сигнала. Определение временного шага требует определенного опыта и знаний, что приводит к компромиссу между качеством результата и затратами времени на расчет [4].

8. Электромагнитное моделирование

Электромагнитное моделирование — это возможное решение в программе Maxwell, которая является одним из модулей программного пакета ANSYS.Модуль Maxwell используется для расчета магнитного поля на 2D и 3D моделях. Сам расчет основан на уравнениях Максвелла. Эти уравнения можно записать в дифференциальной форме:

∇xE = −∂B∂tE4

∇.B = 0E5

∇xH = J + ∂D∂tE6

∇.D = ρE7

где Eis электрическое поле интенсивности, плотности магнитного потока Bis, напряженности магнитного поля His, плотности тока Jis на поверхности, плотности электрического потока Dis и объемной плотности заряда.

Некоторые из этих параметров зависят от свойств используемого материала:

B = μ0.μr.HE8

, где μ0 — проницаемость вакуума и μris относительная проницаемость материала.

D = ε0.εr.EE9

, где ε0 — диэлектрическая проницаемость вакуума и εris диэлектрическая проницаемость магнитного материала.

J = σ.EE10

, где σ — электрическая проводимость.

Для определения колебаний в модели электрической машины сила, действующая между ротором и статором, должна быть определена по магнитному полю в воздушном зазоре. Для расчета этих сил можно использовать тензор напряжений Максвелла.Исходя из этого, можно записать для двух компонентов электромагнитные силы в уравнении 2D-модели:

Frad = Lstk2.μ0.∮lBn2 − Bt2dlE11

Ftan = Lstk2.μ0.∮lBn.BtdlE12

, где Bnis нормальная составляющая магнитной индукции, Bt — тангенциальная составляющая плотности потока, l-длина кромки статора и Lstk ​​- длина пакета двигателя [2, 8, 9].

В среде Maxwell для определения отдельных компонентов питания [3] могут использоваться следующие отношения:

Frad = Fx.cosΘtip + Fy.cosΘtipE13

Ftan = −Fx.cosΘtip + Fy.cosΘtipE14

Составляющая радиальной силы действует перпендикулярно каждому наконечнику, а зубья вызывают радиальную деформацию и вибрацию. Между тем, тангенциальная сила действует на ротор и создает крутящий момент, а также вызывает деформации кручения.

При определении поведения электрической машины решающее значение имеет зависимость напряжения питания от времени. В этой главе рассматривается расчет вибрации асинхронного двигателя.Этот тип машины питается от трехфазного переменного напряжения. В простейшем случае ход времени является гармоничным, содержащим одну гармонику. Во многих реальных случаях напряжение питания не плавное. Влияние на эти формы сигналов может быть источником питания или функцией инвертора, подключенного к электрической машине.

Для расчета напряжение было дано в следующих фазах:

• Фаза A: Umax * sin (2 * pi * 50 * time)

• Фаза B: Umax * sin (2 * pi * 50 * time-2 * pi / 3)

• Фаза C: Umax * sin (2 * pi * 50 * time-4 * pi / 3)

С точки зрения электромагнитного расчета электрических машин, Индукция магнитного магнита является наиболее важной переменной в воздушном зазоре.Эта величина зависит от конструкции конкретной электрической машины (количества слотов и т. Д.). Эта величина на половине длины воздушного зазора показана на рисунке 5. Видно, что форма волны плотности магнитного потока не такая гладкая, как форма волны напряжения питания. Эта форма волны отображается на линии, представляющей половину воздушного зазора. Понятно, что качество этого процесса очень зависит от качества сетки. Количество элементов может повлиять на форму результирующего сигнала, а также на его частотный спектр.Обычно рекомендуется использовать как минимум четыре элемента, представляющих ширину воздушного зазора. Поскольку ширина воздушного зазора электрической машины может составлять от десятков до миллиметров, это фактор, который может сильно повлиять на время решения и сложность вычислений.

Рисунок 5.

Плотность магнитного поля в воздушном зазоре.

Общий временной ход абсолютного значения сил в электрической машине показан на рисунке 6. Как показано на рисунке 6, влияние линейной аппроксимации между отдельными временными шагами очевидно [2, 8, 9].

Рисунок 6.

Временной ход сил в электрической машине.

9. Механическое моделирование

Сам механический анализ в программе ANSYS служит для определения деформаций на основе сил, приложенных к модели. Основная переменная, которая в данном случае описывает вибрацию, — это смещение отдельных компонентов модели. Он также служит для определения деформации и смещения тела в каждой точке сетки при использовании метода конечных элементов.Расчет основан на следующем уравнении:

M.a + C.v + K.xt = FtE15

где вектор нагрузки Ftis, масса Mis, демпфирование Cis, жесткость Kis, вектор смещения xis, вектор ускорения ais (a = x¨t), v — вектор скорости (v = ẋt).

Затем на основе этого уравнения определяются отдельные перемещения тел. Чтобы правильно настроить расчет, необходимо учитывать несколько других параметров. Одна из вещей, которые необходимо установить, — это свойства материалов отдельных частей моделируемой машины.Свойства материала — это плотность материала, коэффициент Пуассона и модуль Юнга для механического анализа. Эти свойства материала можно найти в Интернете или запросить у поставщика материала.

Еще один параметр, который влияет на качество результата, — это окончательная настройка сетки. Необходимо сосредоточиться на том, где действуют силы или где есть небольшое поперечное сечение модели. В этих точках модели необходимо вручную отрегулировать прочность сетки, чтобы избежать нежелательного влияния на результат.

Еще один параметр — определение свойств контактных поверхностей. В частности, для более сложных моделей результаты плохие, если имеется плохая настройка контактной поверхности. Модуль механического анализа ANSYS использует пять типов контактных поверхностей, таких как ограниченные, без разделения, без трения, трения и измельчения. Их выбор зависит от знания конструкции электрической машины и способа механического соединения ее отдельных частей [4, 8] (рисунок 7).

Рис. 7.

Результаты измерения вибрации методом конечных элементов.

10. Выводы

Поскольку вибрация электрических машин является носителем информации о ее состоянии, вопрос расчета вибрации является очень актуальным. При проектировании любой электрической машины проектировщик должен достичь определенного стандарта вибрации, который задается нормой. Во многих случаях при проектировании новой машины возникали проблемы с вибрацией. Эта проблема возникает только после создания прототипа.Используя методы конечных элементов для определения вибрации, проектировщик может добиться очень интересных результатов, которые могут помочь минимизировать вибрацию электрических машин на этапе проектирования. Это может означать значительную экономию для компании-производителя.

Расчет вибрации с помощью программы Ansys — очень сложная задача. Правильная настройка электромагнитных вычислений требует опыта не только в вычислении электрических машин, но и в программном управлении и настройке Максвелла.Фактическое моделирование самой машины также является довольно сложным. Независимо от того, использует ли пользователь классическую систему САПР или RMxprt, ему требуется много информации, которая может отрицательно повлиять на расчет. Одна из самых важных сведений — это габариты электрической машины. Эту информацию можно получить из технической документации. Еще один фактор, который может повлиять на расчет, — это знание используемых материалов и особенно их свойств. Много информации об этих материалах можно найти в Интернете.Во многих случаях значения свойств материала измеряются в определенных условиях (например, при температуре 22 ° C), и тогда эти значения не обязательно должны соответствовать условиям расчета. Идеальный источник информации о свойствах материалов — поставщик строительных материалов.

После создания модели необходимо настроить индивидуальный анализ. Следует отметить, что, например, электромагнитный анализ предъявляет другие требования к качеству сетки, чем механический анализ.В Ansys Workbench и Maxwell есть автоматические функции для создания сетки. Для расчета вибрации во многих случаях необходимо вручную отредактировать качественную сетку на определенных частях модели. Однако для этого требуется знание не только процедур для обоих типов расчетов, но и некоторый опыт проведения различных типов анализа. Другая важная часть расчета — это выбор временного шага для анализа переходных процессов. Если временной шаг слишком большой, потеря данных может иметь решающее значение для расчета.И наоборот, при установке небольшого шага по времени возникнет неоправданная нагрузка на вычислительное оборудование, и потребуется увеличение времени вычислений. Учитывая количество вычислений, которые необходимо выполнить для получения соответствующих результатов, незначительное изменение может означать увеличение дневных расчетов.

Можно сказать, что современные программы, использующие методы конечных элементов, позволяют решать широкий круг физических задач. Что касается расчета вибраций электрических машин, то это очень сложная проблема, которая затрагивает многие области (электричество, магнетизм, механика, теплообмен).Расчет полного спектра колебаний электрической машины со всеми источниками вибрации возможен, но занимает очень много времени. Поэтому всегда необходимо сосредоточиться на решении определенной части этого вопроса. На основе анализа результатов, требований и анализа входных параметров можно значительно упростить решение, что позволяет достичь разумных результатов в достаточно короткие сроки. Идеальным решением проблемы вибрации электроинструментов с использованием метода конечных элементов является создание команды работников, обладающих знаниями и опытом из разных отраслей, которые будут сотрудничать.

Благодарности

Данная исследовательская работа проводилась в Центре исследований и использования возобновляемых источников энергии (CVVOZE). Авторы выражают благодарность Министерству образования, молодежи и спорта Чешской Республики за финансовую поддержку в рамках программы NPU I (проект № LO1210).

.

Как работают электромобили | HowStuffWorks

Электромобили — это то, о чем постоянно говорят в новостях. Интерес к этим автомобилям сохраняется по нескольким причинам:

• Электромобили создают меньше загрязнения, чем автомобили с бензиновым двигателем, поэтому они являются экологически чистой альтернативой автомобилям с бензиновым двигателем (особенно в городах).
• В новостях о гибридных автомобилях обычно говорится и об электромобилях.
• Транспортные средства, работающие на топливных элементах, являются электромобилями, и именно топливным элементам сейчас уделяется много внимания в новостях.

Электромобиль — это автомобиль, приводимый в действие электродвигателем, а не бензиновым.

Объявление

Со стороны вы, вероятно, и не догадывались, что автомобиль электрический. В большинстве случаев электромобили создаются путем переделки автомобиля с бензиновым двигателем, и в этом случае сказать невозможно.Когда вы водите электромобиль, часто единственное, что может помочь вам понять его истинную природу, — это то, что он почти бесшумный .

Под капотом очень много отличий бензиновых от электромобилей:

• Бензиновый двигатель заменен на электродвигатель .
• Электродвигатель получает питание от контроллера .
• Контроллер получает питание от набора из аккумуляторных батарей .

Бензиновый двигатель с его топливопроводами, выхлопными трубами, шлангами охлаждающей жидкости и впускным коллектором имеет тенденцию выглядеть как проект водопровода. Электромобиль — это определенно проект с электропроводкой и .

Чтобы получить представление о том, как работают электромобили в целом, давайте начнем с рассмотрения типичного электромобиля, чтобы увидеть, как они складываются.

.