Конспект урока по электротехнике "Автоматический выключатель"

Тема урока: Автоматический выключатель

Обучающийся должен:

знать: основные законы электротехники, принципы действия, устройство, основные характеристики аппаратуры управления и защиты.

уметь: применять законы электротехники, читать принципиальные, электрические и монтажные схемы, рассчитывать параметры схем, собирать электрические схемы

Цель урока:

1. Образовательная: изучить законы электротехники, принципы действия, устройство, основные характеристики аппаратуры управления и защиты

2. Развивающая: развивать навыки самостоятельной работы; развивать умения анализировать рабочую документацию; организовывать, оценивать и корректировать собственную деятельность; нести ответственность за результаты своей работы; осуществлять поиск информации.

3. Воспитательная: воспитывать ответственность, трудолюбие, аккуратность.

Ход урока:

1. Объяснение нового материала

Автоматический выключатель («автомат») — это контактный коммутационный аппарат, который предназначен для включения и отключения (т.е. для коммутации) электрической цепи, защиты кабелей, проводов и потребителей  (электрических приборов) от токов перегрузки и от токов короткого замыкания.

Автоматический выключатель выполняет три основный функции:

• коммутацию цепи (позволяет включать и отключать конкретный участок электрической цепи);

• обеспечивает защиту от токов перегрузки, отключая защищаемую цепь, когда в ней протекает ток, превышающий допустимый;

• отключает от питающей сети защищаемую цепь, когда в ней возникают большие по значению токи короткого замыкания.

Таким образом, автоматы выполняют одновременно и функции защиты и функции управления.

По конструктивному исполнению выпускаются три основных типа автоматических выключателей:

— воздушные автоматические выключатели (применяются в промышленности в цепях с большими токами в тысячи ампер);

— автоматические выключатели в литом корпусе (рассчитаны на большой диапазон рабочих токов от 16 до 1000 Ампер);

— модульные автоматические выключатели, наиболее нам известные, к которым мы привыкли. Они широко применяются в быту, в наших домах и квартирах.

Итак, рассмотрим конструкцию автоматического выключателя входят (рис.1):

Рис.1 Устройство автоматического выключателя

Поднимая рукоятку управления вверх, автоматический выключатель подключается к защищаемой цепи, опустив рукоятку вниз — отключатся от нее.

Тепловой расцепитель, представляет собой биметаллическую пластину, которая нагревается проходящим через нее током, и если ток превышает заданное значение, пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепителя, отключая, таким образом, автоматический выключатель от защищаемой цепи.

Электромагнитный расцепитель — это соленоид, т.е. катушка с намотанной проволокой, а внутри сердечник с пружиной. При возникновении короткого замыкания ток в цепи очень быстро нарастает, в обмотке катушки электромагнитного расцепителя наводится магнитный поток, под воздействием наведенного магнитного потока перемещается сердечник, и, преодолевая усилие пружины, воздействует на механизм и отключает автомат.

Рассмотрим принцип работы автоматического выключателя

В обычном (неаварийном) режиме работы автоматического выключателя (когда рычаг управления взведен) электрический ток подается к автомату через питающий провод, подключенный к верхней клемме. Далее ток проходит на неподвижный контакт, через него на подключенный к нему подвижный контакт, далее через гибкий проводник подается на катушку соленоида, после катушки по гибкому проводнику на биметаллическую пластину теплового расцепителя, от него на нижнюю винтовую клемму и далее в цепь подключенной нагрузки.

Перегрузка возникает, когда ток в  цепи, контролируемой автоматическим выключателем, начинает превышать номинальный ток автомата. Биметаллическая пластина теплового расцепителя начинает нагреваться проходящим через нее повышенным электрическим током, изгибается, и, если ток в цепи не уменьшается, пластина воздействует на механизм расцепления, и автоматический выключатель отключается, размыкая защищаемую цепь.

Для нагрева и изгибания биметаллической пластины требуется некоторое время. Время срабатывания зависит от величины проходящего через пластину тока, чем больше ток, тем меньше время срабатывания (т.е. тепловой расцепитель начинает срабатывать при превышении номинального тока на 13-45%).

При коротком замыкании ток в цепи мгновенно возрастает, наводимое в катушке по закону электромагнитной индукции магнитное поле перемещает сердечник соленоида, который приводит в действие механизм расцепителя и размыкает силовые контакты автоматического выключателя (т.е. подвижный и неподвижный контакты). Линия размыкается, позволяя снять с аварийной цепи питание и защитить от возгорания и разрушения сам автомат, электропроводку и замкнувший электроприбор.

Электромагнитный расцепитель срабатывает практически мгновенно (около 0,02с), в отличие от теплового.

При размыкании контактов цепи, когда в ней проходит электрический ток, возникает электрическая дуга, и чем больше ток в цепи — тем дуга мощнее. Электрическая дуга вызывает эррозию и разрушение контактов. Чтобы защитить контакты автоматического выключателя от ее разрушающего действия, дуга, возникающая в момент размыкания контактов, направляется в дугогасительную камеру (состоящую из параллельных пластин), где она дробится, затухает, охлаждается и исчезает. При горении дуги образуются газы, они отводятся наружу из корпуса автомата через специальное отверстие.

Итак, можно сделать вывод:

• автоматический выключатель позволяет коммутировать цепь;

• имеет встроенный тепловой расцепитель, который защищает линию нагрузки от токов перегрузки;

• имеет встроенный электромагнитный расцепитель, защищающий линию нагрузки от больших токов короткого замыкания;

• содержит дугогасящую камеру, которая защищает силовые контакты от разрушительного действия электромагнитной дуги.

1. Закрепление темы урока

Ответить на вопросы:

1. Что называется автоматическим выключателем?

2. Какие функции выполняет автоматический выключатель?

3. Как устроен автоматический выключатель?

4. Принцип действия автоматического выключателя?

1. Выполнить задание по варианту.