Двополюсний автомат конструкція, концепція, необхідність

Двополюсний автомат - це автоматичний вимикач, одночасно обриває ланцюг нейтрали і фази. Призначений для ланцюгів 220 В і деяких інших випадків. Термін іноді зустрічається в теорії реле, ігрових автоматів, довічних пристроїв для позначення схем з одним входом і одним виходом, які виконують ту чи іншу логічну функцію.

Подяки

Без сховища патентів Гугл у нас не було б стількох чудових малюнків і цікавої інформації про двополюсних автоматах. Не можна обійти увагою і А.C. Walker ([email protected]) за чудові факти, зібрані цією людиною з приводу ліній передачі електроенергії і їх захисту.

конструкція

Двополюсний автомат часто можна уявити, як два однополюсних автоматичних вимикача. Різниця в тому, що блокується неузгоджена робота. Обидва автомата вмикаються і вимикаються одночасно. Чим і забезпечуються вимоги ПУЕ. Охочих також можна направити до теми електричних автоматів. Дві зазначені посилання цілком здатні забезпечити інформацією по конструкції і дати помірне уявлення про історичний розвиток питання.

Забороняється замість двополюсного застосовувати два однополюсних автомата, зв'язавши їх ручки механічно перемичкою. Історично двополюсні рубильники почали використовуватися для ланцюгів постійного струму, щоб гарантовано не отримати удар від гальванічного джерела живлення, обкладки якого рівноцінні.

Загальна концепція

Спочатку автоматичні вимикачі застосовувалися не для захисту обладнання, а для регулювання напруги. Це було викликано необхідністю компенсації, як впливу блискавок, так і інших природних факторів (в тому числі птахів). Картину доповнювали скачки напруги, викликані перемиканням, вмикання та вимикання (потужних споживачів). Доречно нагадати, що обсяг виробництва енергії ще на початку XX століття був сміховинним. Так, наприклад, перша вУкаіни плавуча електростанції давала 35 кВт потужності. Тому будь-який обігрівач міг її недовантажити або перевантажити при зміні режиму роботи. Для блокування цих ефектів і застосовувалися автоматичні вимикачі (circuit-breakers).

Про цю роль автоматів мало говориться в зарубіжній літературі і зовсім замовчується у вітчизняній. Кількома підзаголовками нижче будуть наведені типові сентенції, якими намагаються обгрунтувати застосування двополюсних автоматів. Ідея автоматичного захисту прийшла в голову інженерам так скоро, як тільки з'явилися перші аварії. Не вся промислова оснащення працювала справно, і фото будівлі із захисною апаратурою після вибуху масляного автомата можна споглядати нижче по тексту.

Регулятивні функції двополюсного автомата можна спостерігати на прикладі патенту US725799 A, де кілька електромагнітних перемикачів підлаштовують напруга динамо-машини. Високовольтні переривники ланцюга для захисту від струмів короткого замикання і сьогодні виглядають так, як в патенті US844353 A Франка Хартмана 1907 року.

Справжні винахідники двополюсного автомата (US797048 A) самі стверджували, що їх виріб являє собою механічне поєднання одиночних вимикачів, не більше. Оні наводяться в дію єдиним електромагнітним механізмом, або вручну. Простіше кажучи, Гаррі Девіс і Артур Рейндерс чи то не хотіли відкривати деяких таємниць, то чи самі не знали, для чого їм міг би знадобитися двополюсний автомат. Обгрунтування виглядає так: ця штука могла б з користю застосовуватися десь для зменшення праці оператора і рухомих частин обладнання в цілому.

Можна зробити висновок, що двополюсні автомати переважно застосовуються в промисловості, як безпеки, регулювання або технологічні пристрої. Для побутової техніки такі дослідження можуть охороняти роботу двофазних пристроїв, час від часу зустрічаються в побуті (переважно духовки і кухонні плити).

необхідність застосування

Професійні електрики по-різному пояснюють необхідність застосування двополюсних автоматів, але всі ці причини зводяться до двох слів:

• Аргумент. Якщо немає різниці, навіщо ... У будинках старої забудови всі дроти білі, а значить, немає ні найменшої можливості зрозуміти, де знаходиться фаза. Та й прилади не розрізняють, з якого боку і що подавати: вилки строго симетричні. Отже, хтось для своєї зручності може переплутати нейтраль і фазу. Потрібен двополюсний автомат, щоб гарантовано відключитися. Тим часом, згідно з правилами, рвати одну нейтраль не можна з очевидних причин: створюються сприятливі умови для ураження електричним струмом при обслуговуванні і експлуатації приладів. Тим більше, що людина того не очікує:

Відповідь. Цей аргумент не зовсім вірний. Електрик не має права самовільно в щитку міняти дроти, тому що за нормативами (ПУЕ та ін.) Не можна на патрон освітлювального приладу заводити фазу, а в розетці по сформованим нормам вона ж знаходиться зліва. І якщо «майстер» зробить навпаки, то роботи він напевно втратить, а чи буде відповідати за випадкову смерть - це вже як вийде.

• Аргумент. «Майстер» може випадково переплутати дроти. Отже, потрібен двополюсний автомат (див. Попередній пункт):

Відповідь. Будь-електрик, виконавши роботу, повинен провести перевірку. Він знає, що в патрон можна подавати фазу, а в розетці вона ж повинна бути зліва. Для перевірки у майстри є викрутка-індикатор, яка допоможе виявити помилку, навіть якщо монтажник з перепою. Нарешті, господар може самостійно перевірити, чи не завели йому на звичайний однополюсний автомат нейтраль. Це зробити дуже просто, відкривши свій щиток. У старих квартирах викручуються лампочки, проводиться перевірка патрона.

Читайте також: Доданий міст

Відповідь. У будинку повинен бути чоловік. Тобто Господар, а не друга домогосподарка. І він щось знає, як потрібно перевіряти (див. Хоча б випадок з мережевим фільтром для персональних комп'ютерів вище), або найме незалежного і компетентного електрика для тих же цілей. А якщо в будинку тільки жінки, то потрібно завести Господаря замість собачки.

Від себе можемо додати, що в старих будинках правила ПУЕ систематично не виконуються. І аргументацію про помилки не можна розглядати серйозно. Слід перевірити всі патрони під лампочки, розетки та інше на предмет правильності електричних підключень. Це не тільки позбавить від прямої небезпеки удару струмом, а й поліпшить електромагнітну обстановку в будинку. Будь-провід є джерелом випромінювання, навіть якщо просто знаходиться під фазою. І стеля, усіяний такими гірляндами, світиться в радіодіапазоні, як новорічна ялинка. У цьому легко переконатися за допомогою безконтактної викрутки-індикатора.

Нарешті, в будинку з імпортною технікою зовсім повинна бути система TN-S. Про це знає кожен, хто хоч трохи розбирається в електроніці та бачив систему вхідних фільтрів західній апаратури. В цьому випадку для кожної фази мережі контур заземлення свій. Інакше можна легко порушити правила безпеки експлуатації трифазних мереж з глухозаземленою нейтраллю. Досить мати в квартирі хоча б дві живлять лінії з трьох. Що в більшості випадків якраз і має місце бути. Узагальнюючи - двополюсний автомат не є формою захисту від занесення потенціалу на нейтраль. Це спеціалізований апарат для експлуатації обладнання, підключеного штатно і правильно, без будь-яких помилок.

Нарешті, диференційний автомат теж не врятує в разі занесення. Він вловлює витік на землю, мінующую нейтраль. Якщо потрапити під напругу дотику, які не утворене заземлителем, то працювати буде не диференційний захист, а обмеження по максимальному струму. І тоді немає різниці, скільки полюсів у автомата. Напрошується висновок про необхідність нейтраль заземлити на вводі в будинок. Що і зроблено в більшості будинків радянської споруди, де проблема настільки актуальна.

Залишається додати, що закордонні мережі TN-S безпечніші. У них не можна використовувати трифазне обладнання (потрібні додаткові заходи), зате користувач не постраждає від рядовий побутової техніки. Тим, хто хоче цілковитій безпеці, потрібно правильно облаштувати систему TN-S і на всій території ставити диференціальні автомати. Ще одним варіантом захисту нейтрали є установка на вході в квартиру розділового трансформатора із заземленням на місцевому контурі однією з точок вторинної обмотки (не плутати з захистом санвузла по ГОСТ Р 50571.11). Це гарантовано надає нульовий провідник. А подальший захист виконується в звичайному порядку, відповідно до нормативів.

Історія: виникнення необхідності в застосуванні двополюсних автоматів

Отже, Нікола Тесла наполягав на впровадженні змінного струму не тільки через очевидних переваг, але і бажання дошкулити Едісону. Останній розумів, чим йому загрожує реорганізація виробництва, тому йшов на самі різні хитрощі, щоб не допустити «пронозливого» європейця в святая святих свого бізнесу. Обидві сторони тягнули ковдру на себе, і, як не складно здогадатися, це якимось чином пов'язано з двополюсними автоматами. І зв'язок найбезпосередніший: багато ліній - багато полюсів.

Як стверджують історики, в 1873 році грамів передав електроенергію на цілих три чверті милі на Віденській виставці. Перша, що проводилася за межами Англії і Франції, вона повинна була надати сил, як це малося на увазі, народу після поразки в війнах з Пруссією та Італією. Грамі на той час вже винайшов свою відому динамо-машину з кільцем і демонстрував її в дії. Струм був пульсуючим, одного напрямку. Саме на цій виставці він також зазначив, що його винахід відповідно до принципу оборотності може працювати, як електричний двигун постійного струму. Зрозуміло, в яку демонструють конструкції було більше двох обмоток, в іншому випадку нічого подібного б не сталося.

Читайте також: Електронний дросель

Сенс сказаного в даному контексті наступний: передавати постійний струм на далекі дистанції було непросто. Він губився на мідних проводах. Отже, потрібно було брати велике перетин, та ще робити запас на «усадку». Через чотири роки після Віденської виставки Едісон створює свою компанію і починає просувати прилади для освітлення. Попутно конструює лічильник електричної енергії та багато іншого. І все працює з постійним струмом. І ось з'являється Нікола Тесла ... Створивши першу працездатну модель ще в Європі, молодий винахідник обдурять чиновниками на 25 тис. Доларів і за порадою знайомого їде до Едісона особисто. Мабуть, щоб випробувати американська гостинність.

Тут його надувають остаточно і, промитарівшісь пару-трійку років випадковим заробітком, Нікола знаходить спонсора і з партнером відкриває власну фірму. До нього трудиться Вестінгауз, і разом починають боротьбу за змінний струм. Справи швидко йдуть в гору, і Едісон усіма силами намагається утримати позиції. Втім, безуспішно. Попутно, в своєму знаменитому Менло Парк (штат Нью-Джерсі) він вигадує страшилки, мучить звірів і винаходить електричний стілець. Аби тільки довести небезпеку змінного струму. Тесла відповідає більш інтелектуальними методами ...

Передача напруги по декільком проводам

У той час був зареєстрований рекорд (1882 рік) з передачі електроенергії. Згідно з наявними даними торговець і організатор виставок Оскар фон Міллер з Мюнхена захотів влаштувати для залучення публіки щось, порівнянне з тим, що показують в Парижі. З цією метою він найняв француза (мода на іноземне була не тільки вУкаіни) Марселя Депре, щоб той організував передачу енергії до Місбаха. По відстані виходило щось на зразок 35 миль (майже 70 км). Що було на ті часи, в общем-то, світовим рекордом.

Але повернемося до Миколи Теслі. Під кінець 80-х він домігся своєї мети і почав «пресувати» свого боржника - а той говорив у відповідь, що він не боржник, а жартівник. Чи жарт - в 1891 році було передано 200 кінських сил потужності на дистанцію близько 175 км з ефективністю 75%. І зроблено це було з змінним струмом на три фази. Лінія на 15 кВ з'єднала виставку в Франкфурті з Лауффен-ам-Неккаром. Легко переконатися, що на цій відстані ефективність передачі постійного струму Депре склала б щось близько 10% або того менше. Постійний струм не можна було використовувати з таким величезним напруженням, не було перетворювачів.

Але наукової громадськості стало ясно, що, підвищуючи вольтаж, можна добитися непоганого результату. У 1912 році межа склав 110 кВ, а в 1923 піднявся вже до 220. Що і залишається близьким до сьогоднішнього стану речей. Однією з найпотужніших ліній залишається ЛЕП Екібастуз-Кокшетау з вольтажем 1,2 МВ (1982 рік). В результаті ККД передачі струму на великі відстані дуже велике. Вище 2 МВ підніматися немає сенсу через що виникає між лінією і грунтом коронного розряду. Для сьогоднішніх ліній передач типові втрати близько 2,5%. США, де більш низьку напругу, втрачають 7,2%.

Це сталося в 1883 році, через рік після впровадження в обіг трьохпровідний системи Джона Хопкінсон з Англії і ... як раз тоді, коли Тесла зібрав свій перший двигун і показав його європейським підприємцям. Що побічно говорить про передбачення Едісона щодо прийдешніх подій. Занадто багато збігів для простої випадковості. Як би там не було, Тесла виграв свою війну, але пішов бездітним. Сумно! Не май сто друзів - а роди сто дітей! Буде нам всім наука.

Це цікаво! Саме Едісон взяв за правило передавати напругу на 10% більше, ніж було необхідно споживачам. Цей запас губився в проводах. Політика Едісона де-факто стала хорошим тоном у всіх постачальників енергії. І сьогодні цифри утворюється схожим чином: 110, 220, 660 В, 6,6 кВ та ін.