Автоматических выключателей

Автоматические выключатели (автоматы) служат для отключения силовых электрических цепей и цепей управления при ненормальных режимах работы, таких как: короткие замыкания, перегрузка, снижение напряжения. Они могут использоваться для редких включений и отключений нагрузки под током. Буквенное обозначение – QF.

Основными параметрами автоматических выключателей являются номинальные напряжение и ток, отключающая способность, время отключения. В зависимости от вида воздействующей величины автоматические выключатели делятся на:

- максимальные по току;

- минимальные по напряжению;

- на автоматы обратного тока;

- максимальные автоматы, работающие по производной тока;

- на максимальные поляризованные (отключение цепи при нарастании тока в одном прямом направлении);

- неполяризованные автоматы (реагирующие на возрастание тока в любом направлении).

Для построения селективно действующей защиты автоматы должны иметь регулировку тока и времени срабатывания. Автоматы, имеющие комбинированные виды защит – максимальную токовую и минимальную по напряжению, называются универсальными. Автоматы общепромышленного и бытового применения обычно имеют лишь максимально-токовую защиту, отрегулированную на заводе. Такие автоматы называются установочными. В процессе эксплуатации их характеристики не могут быть изменены.

В любом автомате имеются следующие основные узлы:

- токоведущая цепь;

- дугогасительная система;

- привод автомата;

- механизм автомата;

- механизм свободного расцепления;

- элементы защиты – расцепители.

Принципиальная схема автоматического выключателя представлена на рис. 7. В автоматах на токи более 200 А токоведущая цепь имеет главные 3 и дугогасительные 1 контакты. При номинальных токах до 200 А применяется одна пара силовых контактов. Основные контакты облицовываются серебром или металлокерамикой (серебро, никель, графит). Дугогасительные контакты, перекатывающегося типа, покрываются металлокерамикой (серебро, вольфрам). В быстродействующих автоматах с целью уменьшения собственного времени срабатывания применяются исключительно торцевые контакты, имеющие малый провал. Контакты изготовляют из меди, а поверхности касания подвергаются серебрению.

Включение автомата, который может быть одновременно и вводным выключателем, производится вручную рукояткой 12 или с помощью электромагнита 4. Звенья 6, 7 и упор 13 образуют механизм свободного расцепителя. Отключение автомата может осуществляться рукояткой 12 или с помощью теплового 5 и электромагнитных расцепителей 8, 10, 11. Требуемая скорость расхождение контактов обеспечивается пружиной 9. Гашение электрической дуги происходит в дугогасительной камере 2.

Рис. 7. Принципиальная схема автоматического выключателя

В автоматах применяются полузакрытое и открытое исполнения дугогасительных устройств. В полузакрытом исполнении автомат закрыт изоляционным кожухом, имеющим отверстия для выхода горячих газов. Объем кожуха достаточно велик для исключения внутри больших избыточных давлений. Зона выброса горячих и ионизированных газов составляет несколько сантиметров от выхлопных щелей. Такое исполнение применяется в установочных и универсальных автоматах с ручным управлением на предельные токи до 50 кА.

В быстродействующих автоматах и автоматах на большие предельные токи (100 кА и выше) применяются дугогасительные устройства открытого исполнения с большой зоной выброса.

В установочных и универсальных автоматах массового применения широко используется деионная дугогасительная решетка из стальных пластин. Поскольку эти автоматы предназначены для работы как на переменном, так и на постоянном токе, число пластин выбирается из условия отключения цепи постоянного тока. На каждую пару пластин должно приходиться напряжение не более 25 В. В цепях переменного тока с напряжением 660 В такие дугогасительные устройства обеспечивают гашение дуги с током до 50 кА. На постоянном токе эти устройства работают при напряжении до 440 В и отключаемых токах до 55 кА.

При больших токах применяются лабиринтно-щелевые камеры и камеры с прямой продольной щелью. Втягивание дуги в щель осуществляется магнитным дутьем.

Приводы автоматов могут быть ручными и электромеханическими. Первые применяются при номинальных токах до 200 А. При токах до 1 кА применяются электромагнитные приводы, обеспечивающие необходимую скорость нарастания давления в контактах. Их недостатками являются большие скорости движения и удары в механизме, которые могут приводить к вибрации контактов. Обычно электромагнитный привод автомата питается от той же сети, что и нагрузка.

В автоматах на токи 1500 А и выше желательно применение электродвигательного привода. Электродвигатель соединен с автоматом через понижающую зубчатую передачу. Кинетической энергии, накопленной в быстровращающемся роторе двигателя, бывает достаточно даже при потере напряжения, чтобы закончить процесс включения. Достоинствами этого привода являются плавный ход механизма и отсутствие ударов.

Отключение автоматов происходит под действием на механизм свободного расцепителя элементов защиты – расцепителей, которые, по существу, являются измерительными органами. Они контролируют величину соответствующего параметра защищаемой цепи и формируют сигнал на отключение автомата, когда величина контролируемого параметра достигнет заданного значения, называемого уставкой (ток срабатывания, напряжение срабатывания и т.д.). В расцепителях предусмотрены возможности регулирования уставки в достаточно широких пределах. Это необходимо для осуществления селективной (избирательной) защиты электрической цепи, в которую включен автомат.

Электромагнитный расцепитель 8, 10 (рис. 7) прост по конструкции, обладает высокой термической и элек­тродинамической стойкостью и стойкостью к механическим воздействиям. В качестве электромагнитных расцепителей автоматических выключателей в основном используются максимальные по току расцепители..

До момента воздействия на механизм свободного расцепления якорь расцепителя обычно преодолевает значительный свободный ход (5 – 10 мм). Расцепление происходит за счет удара, в котором основную роль играет кинетическая энергия якоря, накопленная при его движении. Обмотка электромагнита расцепителя включается последовательно с нагрузкой. Регулирование тока срабатывания может производиться за счет натяжения противодействующей пружины расцепителя или изменением числа витков обмотки. С ростом отключаемого тока растет усилие необходимое для расцепления автомата. Поэтому электромагнитный расцепитель работает при коротких замыканиях.

Для дистанционного отключения автомата устанавливается независимый электромагнитный расцепитель 11 (рис. 7), электромагнит которого может быть как постоянного, так и переменного тока. Обмотка электромагнита рассчитывается на кратковременный режим работы при напряжении не выше 220 В.

В зависимости от назначения и требуемых параметров автоматы различаются по мощности (току), числу полюсов (одно-, двух- и трехполюсные), исполнению защитных расцепителей, быстродействию и конструктивному исполнению.

Схемные решения включения автоматов для реализации максимально-токовой защиты приведены на рис. 8, а, б, в. В качестве автоматов применяются аппараты типа АП50, АК-63, АЕ, A3100, A3 700 и др.

Рис. 8. Узлы схем максимально-токовой защиты двигателей переменного (а) и постоянного тока (б) и схемы управления (в), осуществляемой автоматическими выключателями с максимальными токовыми расцепителями

Токи уставок реле тока и максимальных токовых расцепителей автоматов выбирают:

для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

,

для асинхронных двигателей с фазным ротором и двигателей постоянного тока: ,

для схем управления

.

ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА

Обеспечивает защиту электродвигателей от длительных перегрузок и реализуется с помощью электротепловых, максимальных токовых реле и автоматическими выключателями с тепловыми расцепителями.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: