4-4. АППАРАТУРА УСТАНОВОК ДО 1000 В
а) Предохранители
Предохранители предназначены для защиты установки от перегрузки и к. з. Основным элементом их является плавкая вставка, включаемая в рассечку защищаемой цепи. Сгорание плавкой вставки приводит к отключению поврежденного элемента. Плавкие вставки изготовляются из меди, цинка и серебра. Для облегчения гашения дуги плавкие вставки выполняются из ряда параллельных проволок малого сечения или медной фольги, что уменьшает количество паров металла в возникающей при сгорании вставки дуге.
В установках до 1000 В применяются предохранители трубчатые и резьбовые. Примером трубчатого является предохранитель типа ПН-2 (рис. 4-3).В фарфоровом корпусе расположены ленточные медные вставки 2 с несколькими прорезями, в суженных местах которых нанесены оловянные шарики для снижения температуры плавления. Плавкие вставки привариваются к дискам 4, трубка запол-
Рис. 4-3 Предохранитель ПН-2.
1 — фарфоровый корпус; 2 — медная ленточная вставка; 3 — кварцевый песок; 4 — контактные диски; 5 — ножевой контакт.
В фарфоровом корпусе расположены ленточные медные вставки 2 с несколькими прорезями, в суженных местах которых нанесены оловянные шарики для снижения температуры плавления. Плавкие вставки привариваются к дискам 4, трубка заполняется кварцевым песком и герметически закрывается крышками. В сеть предохранитель включается с помощью ножевых контактов 5. При коротком замыкании плавкая вставка сгорает, возникает дуга в узком канале между песчинками кварца. Кварцевый песок имеет высокую теплопроводность, поэтому дуговое пространство охлаждается и дуга гаснет за тысячные доли секунды. Вследствие этого цепь разрывается до того, как ток к. з. достигает своего максимального значения. Такие предохранители являются токоограничивающими, что характерно для всех предохранителей с кварцевым заполнителем. Предельно отключаемый ток к. з. для предохранителей типа ПН-2 достигает 50 000 А.
няется кварцевым песком и герметически закрывается крыш- ками. В сеть предохранитель включается с помощью ножевых контактов 5. При коротком замыкании плавкая вставка сгорает, возникает дуга в узком канале между песчинками кварца. Кварцевый песок имеет высокую теплопроводность, поэтому дуговое пространство охлаждается и дуга гаснет за тысячные доли секунды. Вследствие этого цепь разрывается до того, как ток к. з. достигает своего максимального значения. Такие предохранители являются токоограничивающими, что характерно для всех предохранителей с кварцевым заполнителем. Предельно отключаемый ток к. з. для предохранителей типа ПН-2 достигает 50 000 А.
Широко распространен трубчатый предохранитель типа ПР-2, имеющий закрытую фибровую трубку и цинковую вставку. Гашение дуги, возникшей при расплавлении вставки, происходит за счет выделения газа из фибры; при этом давление в трубке достигает 40—80 кгс/см2 (4—8 МПа).
В комплектных щитах применяются малогабаритные резьбовые предохранители типа ПРС, состоящие из пластмассового корпуса с резьбовой головкой, внутри которой находится плавкая вставка в специальном цилиндре, заполненном кварцевым песком. Плавкая вставка имеет контрольный глазок, который сигнализирует о срабатывании предохранителей.
Выбор предохранителя производится таким образом, чтобы он не перегревался при длительном прохождении номинального тока и не отключал установку при допустимых перегрузках. Если предохранитель установлен в цепи электродвигателя, то он не должен срабатывать при пуске, когда ток достигает 5— 7-кратного значения по отношению к номинальному. Учитывая, что пуск длится всего 1—3 с, достаточно плавкую вставку выбрать на ток в 2—3 раза больший, чем номинальный. Предохранитель с такой вставкой будет отключать цепь при к. з., но не будет защищать установку от перегрузки. Это является существенным недостатком предохранителей. Более чувствительная защита обеспечивается автоматами.
Рубильники и переключатели
Рубильники предназначены для ручного включения и отключения цепей в установках до 1000 В. По конструкции различают одно-, двух- и трехполюсные рубильники с центральной, боковой рукояткой и рычажным приводом.
Рис. 4-4. Рубильник с рычажным приводом.
1 — неподвижный контакт; 2 — дугогасительная камера; 3 — нож; 4 — шарнирная стойка; 5 — тяга привода.
В установках собственных нужд наибольшее распространение получили рубильники с рычажным приводом типа РПЦ (рис. 4-4). Подвижный контакт — нож 3 вращается в шарнирной стойке 4, создавая разрыв с неподвижным контактом 1. Некоторые рубильники снабжаются дугогасительной камерой, которая облегчает процесс гашения дуги, возникающей между ножом и неподвижным контактом при отключении тока. Такими рубильниками можно отключать номинальный ток в установках 380 В и 50% номинального тока в установках 500 В. Ножи всех полюсов объединены изоляционным валиком, движение которому передается от тяги рычажного привода. Рукоятка привода монтируется на передней стороне шкафа, а контактная часть — внутри шкафа, таким образом, операции с рубильником безопасны для персонала.
Рубильниками, не имеющими дугогасительных камер или специальных разрывных контактов (серии Р, РО, РПО), разрешается отключать только обесточенные цепи. Такие рубильники обеспечивают видимый разрыв при ремонтных и наладочных работах.
Переключатели конструктивно выполнены подобно рубильникам, но в отличие от них имеют две системы неподвижных контактов и предназначены для изменения схем присоединения различных цепей.
в) Автоматические воздушные выключатели [автоматы]
Автоматы служат для автоматического отключения силовых электрических цепей в аварийных режимах и для редких включений и отключений цепей в нормальном режиме.
В зависимости от того, при каком аварийном режиме должна отключаться цепь, различают автоматы максимального тока, минимального напряжения и обратного тока или обратной мощности.
В автомате максимального тока (рис. 4-5, а) в рассечку главной цепи включена катушка электромагнита 4. В нормальном режиме автомат удерживается во включенном положении защелкой 1. При увеличении тока в цепи сердечник электромагнита, преодолевая натяжение пружины 2, притягивает якорь 3, защелка 1, поднимаясь, освобождает рычаг 5, и автомат размыкает контакты под действием пружины 6. Катушка 4, называемая электромагнитным расцепителем, обеспечивает быстрое отключение поврежденной цепи в течение 0,008— 0,15 с. Ток срабатывания, т. е. ток, при котором автомат должен отключить цепь, регулируется числом витков в катушке 4 или натяжением пружины 2.
Для создания выдержки времени между электромагнитом и механизмом отключения устанавливается часовой механизм. В таких автоматах выдержка времени не зависит от тока повреждения. В автоматах на токи до 63 А находят применение тепловые расцепители, которые имеют выдержку времени, зависимую от тока, — чем больше ток перегрузки, тем меньше выдержка времени. Основным элементом расцепителя является пластинка из термобиметалла, которая при нагреве изгибается и освобождает защелку автомата. Более совершенные автоматы (серии А3700, Э) имеют блок управления на полупроводниковых приборах, который обеспечивает защиту от перегрузок с зависимой от тока выдержкой времени.
Рис. 4-5. Поясняющие схемы автоматов.
а — максимального тока; б — минимального напряжения; в — обратной мощности.
Электромагнитный расцепитель таких автоматов обеспечивает защиту от токов к. з. с временем срабатывания 0,001—0,004 с.
Автомат минимального напряжения предназначен для отключения цепи при недопустимом снижении или полной потере напряжения. В нормальном режиме автомат удерживается через блок-контакт БК автомата во включенном положении электромагнитом 5 (рис. 4-5, б), к которому притянут якорь 4. При исчезновении или уменьшении напряжения пружина 3 освобождает защелку 2 и автомат отключается под действием отключающей пружины 1. Напряжение срабатывания регулируется числом витков в катушке электромагнита 5 или натяжением пружины 3.
Универсальные автоматы имеют комбинированную защиту с помощью электромагнитных расцепителей мгновенного действия, максимальных расцепителей с выдержкой времени и расцепителей минимального напряжения (серии AM).
Автомат обратной мощности (обратного тока) предназначен для отключения цепи при изменении направления мощности (тока). Такие автоматы устанавливаются в схемах, предусматривающих параллельную работу аккумуляторной батареи и генераторов постоянного тока (рис. 4-5, в). Обмотки напряжения 1 и тока 2 создают м. д. с., удерживающую якорь защелки в нормальном режиме в притянутом состоянии. При изменении направления тока в обмотке 2 м. д. с. резко уменьшается, защелка под действием пружины 3 освобождает контактную систему и автомат отключается.
В установках до 1000 В применяются разнообразные по конструкции и назначению автоматы. Наиболее широкое распространение получили автоматы серий ABM, AM, А-3700, Э.
Рис. 4-6. Основные узлы автомата.
1 — дугогасительные контакты; 2 — главные контакты; 3 — контактный рычаг с отключающей пружиной; 4 — биметаллический расцепитель с нагревателем; 5 — электромагнитный расцепитель максимального тока; 6 — расцепитель минимального напряжения, 7 — независимый расцепитель; 8 — электромагнитный привод; 9 — рукоятка ручного включения; 10 — рычаги механизма свободного расцепления.
На рис. 4-6 показаны основные узлы автомата. Для всех автоматов характерно наличие главных и дугогасительных контактов. Главные контакты имеют малое переходное сопротивление, для чего в некоторых автоматах они облицованы сплавом серебра с никелем. Такие контакты, не перегреваясь, длительно пропускают номинальный ток. Параллельно главным включены дугогасительные контакты, между которыми возникает дуга при отключении автомата. Для гашения дуги предусматривается специальная камера — деионная решетка из стальных пластин или лабиринтно-щелевая камера из дугостойкого материала. В первом случае при перемещении дуги под действием электродинамических сил происходит деление длинной дуги на ряд коротких дуг, горящих между стальными пластинками. Вследствие охлаждения и образования околокатодной прочности в каждой короткой дуге дуга быстро гаснет. Во втором случае при перемещении дуга входит в узкую щель между керамическими пластинами, охлаждается при соприкосновении с ними и гаснет.
Включение автоматов может осуществляться ручным приводом, т. е. неавтоматически, или электромагнитным и электро- двигательным приводом. В автоматах максимального тока привод снабжается механизмом свободного расцепления, который не позволяет длительно удерживать контакты в замкнутом положении при включении автомата на существующее короткое замыкание.
г) Контакторы. Магнитные пускатели
Контакторы предназначены для частых дистанционных включений и отключений электрических цепей. Замыкание контактов контактора чаще всего осуществляется с помощью электромагнита, катушка которого включается в основную сеть или получает питание от постороннего источника (рис. 4-7).
При нажатии кнопки Пуск напряжение подается в катушку 7, к сердечнику которой притягивается якорь 6. Вместе с якорем перемещается подвижный контакт 4, замыкающий цепь питания двигателя от сети. Во включенном положении контактор удерживается катушкой, питание к которой подводится от цепей управления через замкнувшиеся блок-контакты БК.
Для отключения контактора необходимо разорвать цепь питания катушки, нажав на кнопку Стоп. Дуга, возникающая при размыкании силовых контактов, действием катушки магнитного дутья 1 затягивается в дугогасительную камеру 3, где и гаснет.
Контактор в схемах автоматики сочетается со специальными реле, которыми осуществляются замыкание и размыкание цепи катушки электромагнита.
Рис. 4-7. Условная схема контактора.
а — конструктивная схема; б — электрическая схема однополюсного контактора; 1 — катушка магнитного дутья; 2 — неподвижный контакт; 3 — дугогасительная камера; 4 — подвижный контакт; 5 — пружина; 6 — якорь; 7 — катушка с сердечником.
Рис. 4-8. Схема магнитного пускателя.
Для управления электродвигателями трехфазного тока до 75 кВт широко применяются магнитные пускатели серии ПА, состоящие из трехполюсного контактора, тепловых реле и блок- контактов. Схема включения магнитного пускателя показана на рис. 4-8. При нажатии кнопки Пуск подается питание в катушку контактора К через замкнутые контакты тепловых реле ТРП1, ТРП2 и кнопку Стоп. Якорь электромагнита притягивается, замыкая линейные контакты Л и блок-контакты БК, которыми шунтируется кнопка Пуск. При перегрузке электродвигателя срабатывают оба или одно тепловое реле, цепь катушки К размыкается контактами ТРП1 или ТРП2 и двигатель отключается. При нажатии кнопки Стоп также разрывается цепь катушки контактора, и контакты Л размыкаются. Для защиты двигателя от к. з. в цепь включены предохранители П.
