Выключатели напряжением до 1 кВ предназначаются для коммутации силовых цепей и целей управления, имеют ручное, электромагнитное или электродвигательное управление и выполняются с различной степенью защиты от воздействия окружающей среды.
Рубильники, пакетные выключатели предназначены для коммутации цепей главных токов. Контроллеры обеспечивают ту или иную программу переключения этих же цепей и применяются для управления электродвигателями.
Контакторы и магнитные пускатели по устройству одинаковы и работают от электромагнитного привода. Магнитные пускатели предназначены для управления электродвигателями и оборудованы тепловыми реле для защиты двигателей от перегрузок. От коротких замыканий эти реле не защищают.
Несколько более сложными по конструкции являются автоматические выключатели, выполняющие дополнительно, кроме включения и отключения рабочих токов, функции защиты электроприемников от коротких замыканий и перегрузок.
Автоматические воздушные выключатели (автоматы) представляют собой аппараты для коммутации цепей электроустановок при токах нормальных режимов нагрузки и защиты от токов короткого замыкания, перегрузки и снижения напряжения. Отдельные автоматы выполняют не все перечисленные функции, а лишь часть их. Включение и отключение автоматов могут осуществляться как вручную, так и дистанционно с помощью электроприводов. Аварийные отключения производят специальные устройства — расцепители, воздействующие на механизм свободного расцепления автомата. Современные автоматы могут быть оборудованы максимальными расцепителями, мгновенно срабатывающими при коротких замыканиях; тепловыми расцепителями, срабатывающими с выдержкой времени тем меньшей, чем больше ток перегрузки; минимальными расцепителями, срабатывающими при снижении напряжения до определенного значения; независимыми расцепителями для дистанционного отключения.
В состав автоматов входят контактная система, дугогасительные устройства, расцепители, привод и механизм свободного расцепления.
Рис. 107. Механизм свободного расцепления:
а — при включении, б — при отключении, в — при взводе; 1, 4 — звенья рычагов, 2 —ограничительный упор, 3, 5, 6, 8 — шарнирные оси, 7 — шток отключающего электромагнита, 9, 10 —контакты, 11 — пружина, 12 — рукоятка
Этот механизм является важной частью каждого автомата. Он обеспечивает моментное размыкание главных контактов и невозможность их удержания во включенном состоянии при сохранении ненормального режима установки. Главную функцию в механизме свободного расцепления выполняет ломающаяся пара рычагов 1 и 4 (рис. 107, а). При провисании оси 3 относительно осей 8 и 5 звенья 1 и 4 фиксируются ограничительным упором 2 и представляют собой продольножесткую систему, способную передавать усилие включения от рукоятки 12 на контакт 10. Во включенном состоянии рукоятка повернута до упора и установлена на защелку. Отключающая пружина 11 растянута. Механизм фиксирован, так как оси 3 и 5 лежат ниже осей 8 и 6. При подаче тока в обмотку любого из расцепителей шток 7 ударяет по шарниру 3, выводя его выше линии, соединяющей оси 8 и 5 механизма. Звенья 1 и 4 «ломаются» на шарнире 3. Освобожденная пружина 11 производит моментное размыкание главных контактов 9 и 10 (рис. 107, б).
Перед новым включением необходимо повернуть рукоятку вправо до отказа так, чтобы звенья 1 и 4 под действием собственной массы провисли до упора 2 (рис. 107, в).
Конструктивно автоматы могут сильно отличаться друг от друга, но принципы их работы сохраняются неизменными.
Взвод автомата А3100 (рис. 108, а) перед включением осуществляется поворотом рукоятки вниз до упора. При этом фигурный рычаг 5 устанавливается на защелку собачки 6. Рычаги «ломающихся звеньев» 4 механизма свободного расцепления находятся в положении, показанном на рис. 108, б. При включении рукоятка движется вверх вместе с закрепленными на ней концами перекидных пружин 3. После пересечения осью симметрии рукоятки оси 18 рычага 5 пружины 3 перекидывают ось 17 ломающихся рычагов вверх, где она попадает во впадину 16 рычага 5. Звенья 4, сжатые между осями 18, 19 и впадиной 16, становятся продольно-жесткими и передают усилие от рукоятки на контактодержатель 13, поворачивая его относительно оси 12 вплоть до замыкания контактов 14 и 15. Рычаг 5 при этом поворачивается относительно точки фиксации его собачкой 6.
Когда автомат включен (рис. 108, в), механизм автомата фиксируется, так как оси пружин 3, по которым направлены их усилия, лежат выше оси 18. Пружины 3 стремятся повернуть рукоятку вверх, но это движение ограничено корпусом. Звенья 4 с рычагом 5 представляют собой в этом положении жесткую систему, подвижность которой ограничена в точках 19, 16, 18 и в точке фиксации рычага 5 собачкой 6. Тепловой 7 и максимальный электромагнитный 9, 10 расцепители, выполняющие функции защиты от перегрузки и короткого замыкания, воздействуют при срабатывании на рейку 8, поворачивая ее по часовой стрелке. При этом зуб 11 рейки 8 освобождает защелку собачку 6, которая отпускает рычаг 5. Поворачиваясь под действием пружин 3 вокруг оси 18, этот рычаг своей впадиной 16 ломает звенья 4, которые освобождают контактодержатель 13. Пружины 3 производят моментное размыкание контактов 14, 15 и одновременно несколько опускают рукоятку до зацепления ею рычага 5 (рис. 108, а). Гашение дуги, возникающей при размыкании контактов 14 и 15, происходит в деионной решетке из стальных омедненных пластин 1, укрепленных в фибровой обойме 2.
Тепловой расцепитель 7 представляет собой биметаллическую пластину, изгибающуюся тем быстрее, чем больше ток перегрузки.
Рис. 108. Автомат А3100:
а — устройство (автомат отключен автоматически), б — при взводе, в — при включении; 1 — дугогасительная камера, 2 — обойма, 3 — перекидная пружина, 4 — ломающиеся рычаги, 5 —фигурный удерживающий рычаг, 6 — собачка, 7 — тепловой расцепитель, 8 — рейка, 9 — якорь электромагнитного расцепителя, 10 — сердечник электромагнитного расцепителя, 11 — зуб, 12 —неподвижная ось, 13 — контактодержатель, 14, 15 — контакты, 16 — впадина рычага, 17, 18, 19 — подвижные оси
Свободный конец ее регулировочным винтом воздействует на рейку 8.
Электромагнитный расцепитель состоит из сердечника 10, охватывающего токопроводящую шину, и подпружиненного якоря 9. При коротких замыканиях якорь притягивается к сердечнику и поворачивает рейку 8.
Широкое распространение в электроустановках напряжением до 1 кВ получили универсальные автоматы серии АВМ в двух- и трехполюсном исполнении на токи до 2000 А при напряжении до 460 В постоянного и 660 В переменного тока. Особенностью устройства этих автоматов (рис. 109) является комбинированная двух- или трехступенчатая контактная система. Трехступенчатая система состоит из пальцевых дугогасительных 9 и переходных 10 контактов и мостиковых главных контактов 11. Переходные контакты предназначены для облегчения перехода тока с рабочих контактов на дугогасительные и обратно при отключениях и включениях нагрузки.
Рис. 109. Универсальный автомат АВМ:
а — общий вид, б — контактная система; 1 — электромеханический привод, 2 — максимальный расцепитель с выдержкой времени, 3 — механизм свободного расцепления, 4 — рукоятка ручного привода, 5 — дугогасительная камера, 6 — выдвижная тележка, 7 — установочная гайка, 8 —пружина, 9 — дугогасительные контакты из металлокерамики, 10 — переходные контакты из меди,
11 — главные контакты
