Улаштування та принцип дії відмикача
У даній статті розглянемо улаштування та принцип дії відмикача побутового призначення (модульного відмикача). На фото нижче зображено внутрішню будову полюсу відмикача з номінативним струмом 16А виробництва General Electric.
На фото позначено: 1,9 – термінали; 2 – з’єднання обмотки електромагнітного розчіплювала з терміналом; 3 – електромагнітний розчіплювач; 4 – актуатор; 5 – механізм вільного розчіплення; 6 – вісь обертання рухомого контакту; 7 – рухомий контакт; 8 – гнучке з’єднання рухомого контакту з біметалевою пластиною; 10,18 – стовпчиковий затискний пристрій терміналу; 11 – біметалевий розчіплював; 12 – гвинт для калібрування біметалевого розчіплювала; 13 – контактна накладка нерухомого контакту; 14 – шток рухомого сердечника електромагнітного розчіплювала; 15 – дугогасний ріг з боку нерухомого контакту; 16 – дугогасна камера; 17 – дугогасний ріг з боку рухомого контакту.
Побутовий відмикач призначений для захисту електричної мережі від коротких замикань і перевантажень. Виконання цих функцій забезпечується завдяки електромагнітному (3) і біметалевому (11) розчіплювачам.
Тож, як він працює?
Побутовий відмикач встановлюється в розрив провідника (переважно фазного), від якого живиться певна навантага. Для більшості сучасних відмикачів не має значення, до якого з терміналів (1,9) приєднувати живлення, а до якого навантагу. Вони працюють однаково “в обох напрямках”. Відмикач захищає ту частину провідника, яка відходить від нього в сторону навантаги. Для забезпечення цієї функції необхідно узгодити номінативний струм відмикача з поперечним перетином такого провідника. Зведенням актуатора відмикача (4) замикаються рухомий (7) та нерухомий (13) контакти. Таким чином замикається ланцюг живлення навантаги: провідник – стовпчиковий затискний пристрій терміналу (18) – термінал (1) – з’єднання обмотки електромагнітного розчіплювала з терміналом (2) – обмотка електромагнітного розчіплювала (3) – нерухомий контакт (13) – рухомий контакт (7) – гнучке з’єднання рухомого контакту з біметалевою пластиною (8) – біметалева пластина (11) – термінал (9) – стовпчиковий затискний пристрій терміналу (10) – провідник. Доки струм, що проходить через відмикач, знаходиться в межах його номіналу (в даному випадку це 16А), відмикач буде замкненим. Так може тривати роками. Але при виникненні надструму відмикач спрацює, розімкнувши при цьому свої контакти. Розмикання контактів забезпечується завдяки механізму вільного розчіплення МВР (5). Він влаштований таким чином, що при здійсненні на нього впливу розчіплювача (електромагнітного (3) або біметалевого (11)), відбувається розмикання контактів (7,13) незалежно від впливу ззовні на актуатор (4). Тобто, навіть, якщо при цьому механічно утримувати актуатор у положенні «ввімкнено», контакти все одно розімкнуться. Таким чином, забезпечується функція обов’язкового від’єднання аварійної ділянки ланцюга від напруги.
Біметалевий розчіплювач (11) призначений для захисту електричної мережі від струмів перевантаження. В нормальному режимі роботи через біметалеву пластину тече струм в межах номіналу, і вона знаходиться в стані спокою. У випадку перевантаження струм поступово зростає і при виході його на певний рівень за певний проміжок часу (це відображено в часо-струмовій характеристиці відмикача), пластина вигинається. Таким чином, вона через проміжну скобу впливає на МВР (5), і відмикач спрацьовує.
Електромагнітний розчіплювач (3) призначений для захисту електричної мережі від струмів короткого замикання. В нормальному режимі роботи через його обмотку тече струм в межах номіналу, і сердечник електромагніта знаходиться у стані спокою. У випадку короткого замикання струм різко зростає і при виході його на певний рівень (на який налаштовано даний розчіплювач), сердечник електромагніта втягується. Таким чином, шток сердечника (14) впливає на МВР (5), і відмикач спрацьовує. Під час спрацьовування відмикача між нерухомим (13) та рухомим (7) контактами виникає електрична дуга. Рухомий контакт відходить від нерухомого, дуга поступово розтягується, а коли контакти розходяться на повну відстань, дуга збігає з контактів на дугогасні роги (15,17), її опір швидко зростає, що створює умови для обмеження струму у колі. Далі дуга входить в дугогасну камеру (16), простір між контактами та дугогасними рогами поступово деіонізується, а дуга локалізується в камері. Струм стрімко зменшується до нуля й дуга остаточно згасає.
Таким чином, відмикач забезпечує захисну функцію. Крім цього сучасні відмикачі у розімкненому стані забезпечують функцію роз’єднання, тобто у вимкненому стані гарантується, що контакти (7,13) розімкнені і можна безпечно проводити певні монтажні роботи. Також відмикач можна використовувати в якості вимикача навантаги, так як його електрична зносостійкість (кількість циклів оперування з навантаженими струмом контактами) сягає 10000 циклів. Тобто, встановивши такий відмикач локально, скажімо, для захисту накопичувального водонагрівача (бойлера), можна цим же відмикачем його щоденно вмикати/вимикати.