Den ovanliga historien om en konventionell brytare

Utvecklingen av skyddsanordningen: från Edisons tid till nutid

Strömbrytaren är så bekant för oss att det verkar som om det inte finns något intressant i den. Men innan växeln fick sitt moderna utseende och bosatte sig i alla hem, på kontor, skolor, köpcentrum och företag, genomgick den en lång utveckling.

1836-1899 gg.

Den första radbrytaren uppfanns av amerikanen Charles Grafton Page. 1838 skapade han en brytare - i själva verket en kvicksilverbehållare med en kontaktstav. När strömmen ökade, dök ett elektromagnetiskt fält upp, vilket fick stången att stiga från kvicksilver. Kretsen öppnade, och när magnetfältet försvann, återvände alla elementen till sina platser.

Senare prototyper av säkringar dök upp. Deras enhet patenterades av Thomas Edison 1880: en smältbar insats gjord av folie eller tråd placerades i en glaskolv. Utåt liknade säkringen en känd glödlampa, men med till synes primitivitet gav den en nätverksuppdelning under överbelastning: skäret brann ut - kretsen öppnades.

I slutet av 1800-talet dök strömbrytare med automatiskt kortslutningsskydd upp. Det var en anordning på fjäderkontakter, som hölls på plats av en spärr. Under påverkan av en elektromagnet öppnade den och aktiverade en brytande fjäder. Denna princip har visat sig vara så effektiv att den fortfarande används i industriella brytare.

Charles Grafton Page submachine gun

1900-1910 gg.

I början av det tjugonde århundradet började en verklig boom av brytare i Europa. På världsutställningen i Paris, Electric b. Schukkert i Nürnberg introducerade en trefasgenerator med en ny effektbrytare.

Tidningen "Elektricitet" rapporterade 1902: "Sekundär omkoppling av en brytare efter att den har fallit ur kretsen är endast möjlig när orsaken till kortslutningen eller andra skador verkligen har eliminerats. Enheten är mycket känslig. Den fungerar alltid vid samma ström. Med hjälp av en specialskruv kan enheten levereras till valfritt antal ampère upp till 2000 ”.

1910 dök en switch med två reläer upp. Enheten kopplade bort nätverket omedelbart endast med stor trängsel. Om strömmen i nätverket ökade något, utlöste omkopplaren med en justerbar fördröjning.

Under samma period funderar uppfinnarna på hur man löser problemet med den elektriska bågen, som bildas när kontakterna öppnar och förstör elementen i brytaren. Och Mikhail Dolivo-Dobrovolsky uppfinner en bågsanordning: ett metallgaller av isolerande material med smala spår släcker en elektrisk båge genom att krossa den i små delar.

Strömbrytare i början av 1900-talet

1911-1920 gg.

1911 presenterades den första oljekretsbrytaren på en utställning i Turin. Fransmännen visade två alternativ på en gång: trefas vid 25 kV och enfas vid 45 kV med en kapacitet på 10 kVA. Inlopps-, kontakt- och bågsystemen i en sådan omkopplare placerades i en jordad reservoar med olja, som var under tryck. Oljetanken tjänade inte bara till att släcka bågen utan också för att isolera levande delar.

Dessa effektbrytare var enkla, pålitliga och billiga och hade också ett antal betydande nackdelar: de kunde explodera, var brandfarliga och hade mycket imponerande dimensioner.

1914 uppfann samma Dolivo-Dobrovolsky ett deioniskt gitter med speciella elektromagneter för att dra en elektrisk båge in i ljusbågens kammare. Teknik hjälper till att släcka bågen så effektivt som möjligt.Den princip som tillämpades för 105 år sedan används fortfarande i brytare.

1921-1945 gg.

De tyska ingenjörerna Hugo Stotz och Heinrich Schachtner gjorde en revolution: de kombinerade termiska och magnetiska reseenheter till en enda återanvändbar enhet. Som ett resultat började enheterna inte bara skydda mot överbelastning (som deras föregångare gjorde med en termisk frigöring), utan också mot kortslutningar. Nu behöver inte skäret bytas efter varje operation - det räckte med att trycka på en knapp och starta om omkopplaren.

Hugo Stotz brytare

Tyskarna fick ett patent för uppfinningen 1924, och fyra år senare dök världens första modulströmbrytare ut på marknaden, som sedan producerades utan strukturförändringar i nästan 30 år.

Hugo Stotz-brytare som annonserade på 20- och 30-talet av XX-talet

På 1930-talet dök också bågsläckningskamrar för att släcka gnistor som uppstår när enheten utlöses och kontaktdynor tillverkade av silverinnehållande material.

Enligt Denis Nikitin, en expertingenjör - en av de ledande tillverkarna och leverantörerna av elektroteknik och belysningsteknik, används inte i vår tid rent silver vid tillverkning av brytare på grund av den låga smältpunkten och snabba förstörelser under bågsbränningen.

I moderna apparater används en legering av silver med en eldfast substans (metalliskt eller icke-metalliskt) för att öka resistens hos kontaktgruppen. Till exempel använder seriekopplarna säljare tillverkade av silverinnehållande material, vilket ökar slitstyrkan hos kontaktgruppen och minskar övergångsbeständigheten. Följaktligen ökar livslängden för brytaren, dess tillförlitlighet ökar.

Hugo Stotz patent för effektbrytare

Annonsering av Stotz kopplar på vykort

1946-1975 gg.

I Ryssland följde teknikutvecklingen en något annan väg. Under efterkrigstiden användes AB25-brytare allmänt. Releaserna i dem var endast termiska, därför skyddade dessa enheter tillförlitligt endast mot överbelastning.

Kortslutningar blev ett problem: det elektriska nätverket måste öppnas direkt, men bimetallplattan på den termiska frigöringen behöver tid för att värmas upp och fungera. Kortslutningsströmbrytaren med en sådan frigöring är naturligtvis frånkopplad, men en brand i ledningarna kunde starta tidigare.

Beträffande de bågskammare som sovjetiska kretsbrytare på 1950-1960-talet innehöll de ett litet antal plattor. Effektiviteten för bågeutrotning i detta fall är låg på grund av liten krossning.

Det finns mycket fler plattor i moderna ljusbågens kammare, medan ingenjörer försöker hitta den optimala balansen mellan det ökade antalet plattor för ljusbågseffektivitet och kompaktiteten hos brytare.

Strömbrytare under första hälften av 1900-talet

Automatisk omkopplare STOTZ-KONTAKT från 1952 frisläppande

ABB brytare

Reklambrytare i Tyskland på 70-talet av XX-talet

1976-1991 gg.

Under de kommande 20 åren har vektorn för utveckling av brytare i världen skiftat mot förbättring av prestanda, förbättring av bågs- och kontaktsystem, uppkomsten av frekvensomriktare. Men i vårt land präglades denna period av spridningen av AE1031-switchar.

Automatisk omkopplare AE1031

Deras frigöring var fortfarande bara termisk, men det fanns också en grundläggande skillnad - frånvaron av en bågkammare.

När enheten utlöses avviker dess kontakter på ett större avstånd än enheterna i föregående generation, och bågen slocknar. Sådana växlar klarar av deras uppgift och finns fortfarande i lägenhetspaneler i bostadshus.

AE1031-brytare i demonterad form

”Det är bättre att byta ut en sådan switch med en modern utrustad med en elektromagnetisk frigöring och en ljusbåge. Belastningen ökade markant och kortslutningsströmmarna ökade, förklarar Denis Nikitin (IEK GROUP). - För att säkerställa säkerheten i elektriska nät kräver effektbrytare pålitlig drift och hastighet. Moderna enheter arbetar med en kortslutning nästan omedelbart - på 0,1 sekunder. "

Förstorad ljusbåge i VA47-60 IEK® effektbrytare

Från 1990-talet i dessa dagar

På 1990-talet Ryssland har gjort ett enormt genombrott när det gäller design och tillverkning av effektbrytare, antagit bästa praxis från utländska företag och infört sin egen teknik som uppfyller kraven på den inhemska marknaden.

De flesta moderna inhemska effektbrytare har både termiska och elektromagnetiska frisättningar, skyddar nätverket samtidigt mot överbelastning och kortslutningar.

För dem producerar tillverkare ytterligare moduler som utvidgar funktionaliteten hos brytare.

Exempelvis uppfinns trippenheter som kan kontrolleras på distans. De låter dig öppna kretsen på avstånd och är oundgängliga under en brand, när du behöver stänga av ventilationen eller öppna det elektromagnetiska dörrlåset, men det finns ingen åtkomst till skärmen.

Modern BA47-60M IEK®

Impulsen från brandskyddssystemet matas till en oberoende frigöring och den släpper strömbrytaren. Ett exempel är skruvfri montering med ett driftspänningsområde 161–253 V, som används för att utlösa en enda, dubbel, trippel eller fyrpolig brytare i serien BA47-29 och BA47-100 IEK®.

Den mekaniska slitstyrkan hos moderna effektbrytare är konstruerad för inte mindre än 20 000 cykler och den elektriska för inte mindre än 6000. De ledande tillverkarna lyckades uppnå sådana imponerande indikatorer tack vare den speciella fallkonstruktionen med förbättrad värmeöverföring och dess ytterligare skydd mot att bränna ut bakom bågen ( värme avlägsnas genom plast- och metallplattor).

Utvecklingen av bågkamrarna fortsätter: antalet plattor ökar i dem, dubbla gnistorsläckningsgaller installeras vid utloppet, vilket ökar apparatens brandsäkerhet, vilket förhindrar utsläpp av ljusbågens produkter.

System för automatisk kontroll av egenskaper (beroende på arbetsförhållanden) införs i allt högre grad i moderna enheter, mikroprocessorer används alltmer för bågmodellering och utseendet på trefasmaskiner med en responstid på 1 ms. Utvecklingen av effektbrytaren fortsätter.

Material framställt av presstjänsten från IEK GROUP