Стартовая >> Книги >> Оборудование >> Аппараты распределительных устройств низкого напряжения

Автоматические выключатели - Аппараты распределительных устройств низкого напряжения

Оглавление
Аппараты распределительных устройств низкого напряжения
Автоматические выключатели

 

2. АППАРАТЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

2.1. Автоматические выключатели

2.1.1. Общие сведения

Автоматический выключатель (автомат) - аппарат, предназначенный для нечастых замыканий и размыканий электрической цепи и длительного прохождения по нему тока, а также для автоматического размыкания цепей при появлении в них короткого замыкания, перегрузок по току, падения напряжения ниже допустимого, изменении направления тока или мощности. Применение выключателей вместо плавких предохранителей дает следующие преимущества: - при перегрузке или коротком замыкании выключатель отключает все фазы защищаемой им цепи, благодаря чему исключается возможность однофазной работы трёхфазных двигателей; - уменьшаются простои, так как включить сработавший выключатель быстрее, чем сменить сгоревший предохранитель; - выключатели имеют защитные характеристики срабатывания, обеспечивающие более совершенную защиту, чем плавкие предохранители. Вместе с тем автоматические включатели имеют более высокую стоимость, чем предохранители. В зависимости от назначения и требуемых параметров автоматические выключатели различают по мощности (току), числу полюсов (одно-, двух- и трёхполюсные), исполнению защитных расцепителей, быстродействию и конструктивному исполнению. К автоматам предъявляют следующие требования: - токоведущая цепь автомата должна пропускать номинальный ток в течение сколь угодно длительного времени, а также выдерживать воздействие больших токов КЗ; - автомат должен обеспечивать   без повреждений многократное отключение предельных токов КЗ; - для обеспечения электродинамической и термической стойкости энергоустановок, уменьшения разрушений, вызываемых токами КЗ, автоматы должны иметь малое время отключения; - элементы защиты должны обеспечивать необходимое время срабатывания и селективность. В любом автомате есть следующие основные узлы: токоведущая цепь, дугогасительная система, привод автомата, механизм свободного расцепления и элементы защиты - расцепители. Токоведущая цепь. Наиболее важной частью токоведущей цепи являются контакты. При номинальных токах до 200 А применяется одна пара контактов, которые для увеличения дугостойкости могут быть облицованы металлокерамикой. При токах более 200 А применяются часто пары главных и дугогасительных контактов. Основные контакты облицовываются серебром либо металлокерамикой (серебро, никель, графит). Дугогасительные покрываются металлокерамикой (серебро, вольфрам и серебро, никель). Дугогасительная система. В автоматах применяются полузакрытое и открытое исполнение дугогасительных устройств. В установочных и универсальных автоматах массового применения широко используется деионная дугогасительная решетка из стальных пластин, рис. 2.1. В решетке на рис. 2.1.а) дуга выводится на пластины и делится между ними с помощью магнитного поля напряженностью Н, создаваемого специальной системой, на короткие дуги. На рис.2.1.6) дуга втягивается в решётку за счет электродинамических усилий, возникающих в контуре 1, 3, 2, и за счёт усилий, действующих на дугу, благодаря наличию ферромагнитных пластин 5.

Виды дугогасительных решёток

Рис. 2.1. Виды дугогасительных решёток

Ферромагнитные пластины применяются на постоянном и переменном токе частотой 50 Гц. В этом случае сила, действующая на дугу, перемещает её в решетку и препятствует выходу дуги из неё. Это является большим достоинством ферромагнитных пластин. При этом дуга горит с минимальным выбросом ионизированных и нагретых газов из дугогасительного устройства. Недостатком дугогасительной решетки является прогорание пластин в повторно-кратковременном режиме при токе 600 А и более. Для уменьшения этого процесса пластины покрывают медью или цинком. Приводы. Привод должен обеспечить усилие на контактах, необходимое для включения автомата в самом тяжелом случае - на существующее КЗ. Приводы могут быть ручные и электромеханические. Ручные приводы применяются при номинальных токах до 200 А. При токах до 1 кА применяются электромагнитные приводы, обеспечивающие необходимую скорость нарастания давления в контактах. Недостатком электромагнитного привода являются большие скорости движения и удары в механизме, которые могут привести к вибрации контактов. В автоматах на токи 1500 А и выше желательно применение электро- двигательного привода. Расцепители. Расцепитель - узел автомата, контролирующий заданный параметр и подающий сигнал на отключение при отклонении этого параметра от установленного значения. Различают конструкции расцепителей: тепловое реле (биметаллическая пластина), электромагнитный и полупроводниковый. Тепловой расцепитель обеспечивает защиту электрических объектов в режиме тепловой перегрузки. Биметаллическая пластина нагревается за счет прохождения через неё тока, изгибается и разрывает цепь питания электрооборудования. Однако эти расцепители имеют следующие недостатки: - с ростом отключаемого тока растет усилие, необходимое для расцепления автомата. Поэтому тепловой расцепитель применяется при токах до 200 А; - выдержка времени тепловых расцепителей зависит от температуры окружающей среды; - малая термическая стойкость тепловых расцепителей определяет малую допустимую длительность КЗ, что затрудняет получение необходимой селективности. Электромагнитный расцепитель обеспечивает максимальную (по току КЗ) и минимальную (по напряжению) защиту. На рис.2.2 показана схема работы максимального расцепителя. При прохождении по цепи катушки 2 электромагнитного расцепителя номинального тока пружина 3 удерживает якорь электромагнита 4 разомкнутым, а защелка 1 - главные контакты ГК - замкнутыми. При повышении тока в цепи катушки 2 сила тяги электромагнита возрастает до величины, превосходящей силу удерживающей пружины 3. Якорь 4 замыкает магнитную цепь электромагнита, этим освобождая защелку 1 и размыкая ГК. На рис. 2.3 показана схема работы минимального расцепителя. При номинальном напряжении в цепи катушки 1 электромагнита протекает ток, достаточный для создания силы тяги, чтобы удержать якорь 5 в притянутом состоянии. При снижении напряжения в питающей сети снижается ток в цепи катушки 1. Сила удерживающей катушки 3 в какой-то момент превосходит силу тяги электромагнита 1, отрывает якорь 5 от катушки, размыкает защелку ,2 и размыкаются ГК. Регулирование IСРАБ можно производить за счет натяжения пружины или изменением числа витков обмотки.

Схема работы максимального расцепител

Схема работы максимального расцепителя

Рис. 2.3. Схема работы минимального расцепителя

Более совершенной является защита с помощью полупроводниковых расцепителей, которые широко используются в современных автоматах серий А- 3700 и ВА.

2.1.2. Конструкции автоматов По виду защиты автоматы делятся на автоматы с электромагнитными, полупроводниковыми расцепителями (максимального тока); автоматы с комбинированным расцепителем (электромагнитным и тепловым); автоматы с расцепителем минимального напряжения (нулевая защита). Рассмотрим устройство автомата с комбинированным расцепителем, рис. 2.4. Это могут быть автоматы типа АЕ-2000, А-3700, ВА и др. Вручную включают и отключают автомат при помощи рукоятки 4. Для включения автомата рукоятку переводят вниз, при этом деталь 3 поворачивается и своим нижним концом входит в зацепление с зубом 6 удерживающего рычага 7. Затем рукоятку 4 перемещают вверх. При этом под действием пружины 5 рычаги 11 и 12 перемещаются вверх по отношению к нейтральному положению. Автомат включается и ток течет через замкнутые контакты 13 и 14, гибкую связь 10, катушку электромагнитного расцепителя и нагревательное устройство теплового расцепителя 8. Автоматическое отключение при коротком замыкании происходит вследствие того, что якорь электромагнитного расцепителя под действием силы FM притягивается и зуб 6 выходит из зацепления с деталью 3. Пру- жина 5 поворачивает деталь 3, при этом рычаги 11 и 12 проходят через нейтральное положение – автомат отключается. Аналогично происходит отключение автомата при токах перегрузки. При этом свободный конец биметаллического расцепи-      теля 8 перемещается вниз и зуб 6       выходит из зацепления с деталью 3.     Ручное отключение автомата происходит при перемещении рукоятки 4 вниз. При этом конец пружины 5 также перемещается вниз, а рычаги 11 и 12 проходят через нейтральное положение, отключая контакты.

Устройство комбинированного автоматического выключателя

Рис. 2.4. Устройство комбинированного автоматического выключателя

Возникающая при размыкании контактов автомата электрическая дуга гасится в дугогасительной решетке 1. Повышение давления внутри замкнутого объема, образованного изоляционным основанием и крышкой 2, способствует гашению дуги. Электромагнитный расцепитель максимального тока срабатывает практически мгновенно при достижении тока отсечки (отсечка происходит мгновенно при десятикратном токе и более), а время срабатывания теплового расцепителя при перегрузках, меньших тока отсечки, определяется защитными характеристиками. Серия выключателей состоит из четырех величин (1, 2, 3, 4) на номинальные токи соответственно 160, 250, 400 и 630 А. Расцепители токовой защиты выполнены на полупроводниковых (РП) и электромагнитных (РЭ) элементах. Выключатели выпускаются также и в неавтоматическом исполнении. Большим преимуществом этого выключателя является то, что как полупроводниковые, так и тепловые расцепители максимального тока являются съемными сменными блоками. По роду защиты выключатели могут быть предназначены для селективной защиты (3 и 4 величины) и токоограничения (все величины). Уставки по току и по времени срабатывания полупроводниковых максимальных расцепителей могут регулироваться в широких пределах. Коммутирующее устройство состоит из подвижных и неподвижных контактов  с  одним  контактным  промежутком,  изготовленных из металлокерамической композиции на основе серебра. Дугогасительные камеры с деионной решеткой расположены над контактами каждого полюса выключателя и представляют собой набор укрепленных в изоляционной оправе стальных пластин, с помощью которых происходит разделение дуги на ряд последовательно соединенных коротких дуг.  Механизм управления выключателем выполнен по принципу ломающихся рычагов и устроен так, что обеспечивает моментальное замыкание и размыкание контактов при оперировании выключателем, а также моментальное размыкание контактов при автоматическом срабатывании. Выключатели выпускаются с ручным или с дистанционным малогабаритным электромеханическим приводом. ВА — автоматические выключатели общего применения на номинальные токи до 630 А. Номенклатура выключателей типа ВА чрезвычайно широка. Технические характеристики определяют две цифры, стоящие после букв ВА. ВА-14 — для защиты электрических цепей общего и бытового назначения напряжением до 380 В переменного тока частотой 50 и 60 Гц. Автоматы одно-, двух-, трехполюсные, с тепловым и электромагнитным расцепителями. ВА-16 - для защиты осветительных цепей с номинальным напряжением до 380 В переменного тока частотой 50 и 60 Гц. Автоматы однополюсные, с тепловым и электромагнитным расцепителями, поэтому нетокоогрничивающие. ВА-51, ВА-52 - для защиты в режимах короткого замыкания, перегрузках и недопустимого снижения напряжения   в электрических установках с номинальным напряжение до 660 В переменного тока частотой 50 и 60 Гц и до 400 В постоянного тока. Могут быть установлены на высоте до 4300 м над уровнем моря. Расцепители - электромагнитный и тепловой. ВА—53 - для защиты асинхронных двигателей от КЗ и перегрузок в цепях с номинальным напряжением до 660 В переменного тока частотой 50 и 60 Гц и 400 В постоянного тока. Автоматы с полупроводниковым расщепителем, поэтому токоограничивающие.



 
« Аккумуляторные батареи   Выбор и монтаж низковольтного оборудования »
электрические сети