Niezwykła historia konwencjonalnego wyłącznika

Ewolucja urządzenia ochronnego: od czasów Edisona do chwili obecnej

Wyłącznik jest nam tak znany, że wydaje się, że nie ma w nim nic ciekawego. Ale zanim przełącznik znalazł swój nowoczesny wygląd i osiedlił się w każdym domu, w biurach, szkołach, centrach handlowych i przedsiębiorstwach, przeszedł długą ewolucję.

1836–1899

Wyłącznik pierwszej linii został wymyślony przez amerykańskiego Charlesa Graftona Pagea. W 1838 r. Stworzył młot - w rzeczywistości zbiornik rtęci z prętem kontaktowym. Wraz ze wzrostem prądu pojawiło się pole elektromagnetyczne, powodując podniesienie pręta z rtęci. Obwód się otworzył, a gdy pole magnetyczne zniknęło, wszystkie elementy powróciły na swoje miejsca.

Później pojawiły się prototypy bezpieczników. Ich urządzenie zostało opatentowane przez Thomasa Edisona w 1880 roku: topliwą wkładkę wykonaną z folii lub drutu umieszczono w szklanej kolbie. Na zewnątrz bezpiecznik przypominał znaną żarówkę, ale z pozorną prymitywnością spowodował awarię sieci podczas przeciążenia: wkładka wypaliła się - obwód się otworzył.

Pod koniec XIX wieku pojawiły się wyłączniki z automatyczną ochroną przeciwzwarciową. Było to urządzenie ze stykami sprężynowymi, które były utrzymywane na miejscu przez zatrzask. Pod wpływem elektromagnesu otworzył się i uruchomił sprężynę zrywającą. Zasada ta okazała się tak skuteczna, że ​​nadal jest stosowana w przemysłowych wyłącznikach automatycznych.

Pistolet maszynowy Charles Grafton Page

1900–1910

Na początku XX wieku w Europie rozpoczął się prawdziwy boom wyłączników. Na światowej wystawie w Paryżu Electric b. Schukkert w Norymberdze ”wprowadził trójfazowy generator z nowym wyłącznikiem.

Magazyn „Elektryczność” z 1902 r. Donosił: „Wtórne przełączanie wyłącznika po jego wypadnięciu z obwodu jest możliwe tylko wtedy, gdy przyczyna zwarcia lub innego uszkodzenia została naprawdę wyeliminowana. Urządzenie jest bardzo wrażliwe. Zawsze działa przy tym samym prądzie. Za pomocą specjalnej śruby urządzenie może być dostarczane do dowolnej liczby amperów do 2000 ”.

W 1910 roku pojawił się przełącznik z dwoma przekaźnikami. Urządzenie natychmiast rozłączyło sieć tylko z dużym przeciążeniem. Jeśli moc w sieci nieznacznie wzrosła, przełącznik wyłączył się z regulowanym opóźnieniem.

W tym samym okresie wynalazcy zastanawiają się, jak rozwiązać problem łuku elektrycznego, który powstaje, gdy styki się otwierają i niszczą elementy wyłącznika. Mikhail Dolivo-Dobrovolsky wynalazł urządzenie łukowe: metalowa siatka z materiału izolacyjnego z wąskimi szczelinami gasi łuk elektryczny, krusząc go na małe części.

Wyłączniki na początku XX wieku

1911–1920

W 1911 roku pierwszy wyłącznik olejowy został zaprezentowany na wystawie w Turynie. Francuzi zademonstrowali jednocześnie dwie opcje: trójfazowe przy 25 kV i jednofazowe przy 45 kV o mocy 10 kVA. Wloty, systemy kontaktowe i łukowe w takim przełączniku zostały umieszczone w uziemionym zbiorniku z olejem, który był pod ciśnieniem. Zbiornik oleju służył nie tylko do gaszenia łuku, ale także do izolacji części pod napięciem.

Proste, niezawodne i niedrogie wyłączniki te miały również szereg istotnych wad: mogły wybuchnąć, były niebezpieczne pożarowo i miały bardzo imponujące wymiary.

W 1914 r. Ten sam Dolivo-Dobrovolsky wynalazł kratę dejoniczną ze specjalnymi elektromagnesami do wciągania łuku elektrycznego do szczeliny komory łukowej. Technologia pomaga zgasić łuk jak najskuteczniej.Zasada stosowana 105 lat temu jest nadal stosowana w wyłącznikach automatycznych.

1921–1945

Niemieccy inżynierowie Hugo Stotz i Heinrich Schachtner dokonali rewolucji: połączyli termiczne i magnetyczne wyzwalacze w jednym urządzeniu wielokrotnego użytku. W rezultacie urządzenia zaczęły chronić nie tylko przed przeciążeniami (tak jak ich poprzednicy z jednym wyzwalaczem termicznym), ale także przed zwarciami. Teraz wkładka nie musiała być zmieniana po każdej operacji - wystarczyło nacisnąć przycisk i ponownie uruchomić przełącznik.

Wyłącznik Hugo Stotz

Niemcy uzyskali patent na wynalazek w 1924 r., A cztery lata później na rynku pojawił się pierwszy na świecie modułowy wyłącznik automatyczny, który był produkowany bez zmian strukturalnych przez prawie 30 lat.

Reklama wyłączników Hugo Stotza w latach 20–30 XX wieku

W latach 30. XX wieku pojawiły się komory łukowe do gaszenia iskier, które pojawiają się po uruchomieniu urządzenia, oraz pojawiły się podkładki kontaktowe wykonane z materiałów zawierających srebro.

Według Denisa Nikitina, eksperta-inżyniera, jednego z wiodących producentów i dostawców sprzętu elektrycznego i oświetleniowego, w naszych czasach czyste srebro nie jest używane do produkcji wyłączników z powodu niskiej temperatury topnienia i szybkiego zniszczenia podczas spalania łuku elektrycznego.

W nowoczesnych urządzeniach stosuje się stop srebra z substancją ogniotrwałą (metaliczną lub niemetaliczną) w celu zwiększenia odporności grupy kontaktowej. Na przykład przełączniki szeregowe wykorzystują lutowie wykonane z materiału zawierającego srebro, co zwiększa odporność na zużycie grupy kontaktowej i zmniejsza odporność na przejście. W związku z tym zwiększa się żywotność wyłącznika, zwiększa się jego niezawodność.

Patent Hugo Stotza na wyłącznik

Reklama przełączników Stotz na pocztówkach

1946–1975

W Rosji rozwój technologii obrał nieco inną ścieżkę. W okresie powojennym powszechnie stosowano wyłączniki AB25. Uwolnienia w nich były tylko termiczne, dlatego te urządzenia niezawodnie chroniły tylko przed przeciążeniami.

Zwarcia stały się problemem: sieć elektryczna musi zostać natychmiast otwarta, ale płyta bimetaliczna wyzwalacza termicznego potrzebuje czasu na rozgrzanie i działanie. Wyłącznik prądu zwarciowego z takim wyzwalaczem oczywiście odłączony, ale pożar w okablowaniu może rozpocząć się wcześniej.

Jeśli chodzi o łuki w komorach radzieckich wyłączników z lat 50. i 60. XX wieku, zawierały one niewielką liczbę płyt. Skuteczność gaszenia łuku w tym przypadku jest niska z powodu małego zgniecenia.

W nowoczesnych komorach łukowych jest znacznie więcej płyt, podczas gdy inżynierowie starają się znaleźć optymalną równowagę między zwiększoną liczbą płyt dla wydajności łukowej a zwartością wyłączników automatycznych.

Wyłączniki automatyczne w pierwszej połowie XX wieku

Automatyczny przełącznik STOTZ-KONTAKT z 1952 roku wydania

Wyłącznik ABB

Wyłączniki reklamowe w Niemczech w latach 70. XX wieku

1976–1991

W ciągu następnych 20 lat wektor rozwoju wyłączników na świecie przesunął się w kierunku poprawy wydajności, ulepszenia systemów wyładowań łukowych i stykowych, pojawienia się napędów. Ale w naszym kraju okres ten upłynął pod znakiem rozpowszechnienia się przełączników AE1031.

Automatyczny przełącznik AE1031

Ich uwolnienie było nadal tylko termiczne, ale istniała również zasadnicza różnica - brak komory łukowej.

Po uruchomieniu urządzenia jego styki rozchodzą się na większą odległość niż urządzenia poprzedniej generacji i łuk gaśnie. Takie przełączniki radzą sobie z ich zadaniem i nadal znajdują się w panelach mieszkalnych budynków mieszkalnych.

Przełącznik AE1031 w formie zdemontowanej

„Lepiej zastąpić taki wyłącznik nowoczesnym wyposażonym w wyzwalacz elektromagnetyczny i komorę łukową. Obciążenia znacznie wzrosły, a prądy zwarciowe wzrosły ”, wyjaśnia Denis Nikitin (IEK GROUP). - Aby zapewnić bezpieczeństwo sieci elektrycznych, wyłączniki wymagają niezawodnego działania i prędkości. Nowoczesne urządzenia działają z krótkim spięciem niemal natychmiastowo - w 0,1 sekundy. ”

Powiększona komora łukowa wyłącznika VA47-60 IEK®

Od lat 90. obecnie

W latach 90 Rosja dokonała ogromnego przełomu w projektowaniu i produkcji wyłączników, wykorzystując najlepsze doświadczenia zagranicznych firm i wprowadzając własne technologie, które spełniają wymagania rynku krajowego.

Większość nowoczesnych domowych wyłączników ma wyzwalacze termiczne i elektromagnetyczne, jednocześnie chroni sieć przed przeciążeniami i zwarciami.

Dla nich producenci produkują dodatkowe moduły, które rozszerzają funkcjonalność wyłączników.

Na przykład wynaleziono wyzwalacze, które można kontrolować zdalnie. Pozwalają na otwarcie obwodu na odległość i są niezbędne podczas pożaru, gdy trzeba wyłączyć wentylację lub otworzyć elektromagnetyczny zamek drzwi, ale nie ma dostępu do osłony.

Nowoczesne BA47-60M IEK®

Impuls z systemu przeciwpożarowego jest doprowadzany do niezależnego wyzwalacza i zwalnia wyłącznik. Przykładem jest montaż bezśrubowy o zakresie napięcia roboczego 161–253 V, który służy do wyzwalania wyłączników jedno, dwu, trzy lub czterobiegunowych serii BA47-29 i BA47-100 IEK®.

Odporność mechaniczna współczesnych wyłączników automatycznych jest zaprojektowana na co najmniej 20 000 cykli, a elektryczna na nie mniej niż 6000. Wiodącym producentom udało się osiągnąć tak imponujące wskaźniki dzięki specjalnej konstrukcji obudowy z ulepszonym przenoszeniem ciepła i dodatkowej ochrony przed wypaleniem zza łuku ( ciepło jest usuwane przez plastikowe i metalowe płyty).

Ewolucja komór iskrowych trwa: zwiększa się w nich liczba płyt, na wylocie instalowane są podwójne kratki iskrowe, które zwiększają bezpieczeństwo pożarowe aparatu, zapobiegając wypalaniu się produktów wypalania łuku.

Systemy automatycznego sterowania charakterystykami (w zależności od warunków pracy) są coraz częściej wprowadzane do nowoczesnych urządzeń, mikroprocesory są coraz częściej wykorzystywane do modelowania łuku i pojawienia się maszyn trójfazowych z czasem reakcji 1 ms. Ewolucja wyłącznika trwa.

Materiał przygotowany przez serwis prasowy IEK GROUP