Судовые электрические станции и сети - Автоматические установочные выключатели

§ 37. АВТОМАТИЧЕСКИЕ УСТАНОВОЧНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
Выключатели (серий А3300, А3300М, А3500, АК), предназначенные для защиты электрических цепей переменного и постоянного тока от КЗ и перегрузок, используют для нечастых коммутаций этих цепей. Они могут быть выполнены без расцепителей максимального тока. В этом случае их используют в качестве неавтоматических с полной номинальной нагрузкой.
Максимальные расцепители ВАУ выполняют комбинированными или электромагнитными. Комбинированный расцепитель имеет элементы тепловой, срабатывающий с выдержкой времени при перегрузках, и электромагнитный, срабатывающий мгновенно при КЗ. Электромагнитный расцепитель имеет только электромагнитный элемент мгновенного действия, срабатывающий при КЗ.
Тип ВА выбирают по номинальным данным тока (табл. 15).
Выключатель (рис. 73, а) состоит из кожуха, коммутирующего устройства, дугогасительных камер, максимальных расцепителей, механизма управления и зажимов для присоединения внешних проводов. В выключателях А3310, А3320 и А333О главные контакты являются одновременно и разрывными, а в выключателях А3340 — отдельные главные и разрывные.
На основании 11 с крышкой 1 смонтированы все части выключателя. Коммутирующие контакты выполнены из специальных металлокерамических композиций на основе серебра.
При включении ВАУ соприкасаются разрывные контакты, а затем главные 9, их размыкание происходит в обратной последовательности, при этом происходят размыкание тока разрывными контактами и защита главных контактов от электрического износа.
Таблица 15

* Выключатель выполняют в размерах трехполюсного.

Рис. 73. Выключатель А3320 и его комбинированный максимальный расцепитель

Контакты выключателей А3310, А3320 и А333О при включении соприкасаются сначала верхними частями, затем нижними, а при отключении — размыкаются наоборот. При этом нижние (рабочие) части контактов защищаются от преждевременного износа.
Неподвижный контакт укреплен на медных шинах 10, а подвижный — на медных основах 8. Последние расположены на контактодержателе 7 и соединены гибким соединением 6 с токовой цепью расцепителя 5 максимального тока. Дугогасительная камера 3 над контактами каждого полюса действует по принципу дробления и деионизации электрической дуги омедненными стальными пластинами 2.
Максимальные расцепители могут быть комбинированными или электромагнитными. Комбинированный расцепитель (рис. 73, б) устанавливают на нижней части выключателя. Для ВАУ II—IV величин расцепители съемные, закрытые изоляционным кожухом, а для автоматов I величины — несъемные.
Расцепитель состоит из механизма зацепления, удерживающей рейки, двух или трех (по числу полюсов) токовых элементов.
В механизм зацепления входит одна (или две в выключателях АЗЗЗО) собачка 13, валики и пружины удерживают ее в определенном положении. Этот механизм связывает механизм выключения с удерживающей рейкой 15. Рейка представляет собой стальной опрессованный пластмассовый валик с кулачками и пазами, в один из которых заводится фиксирующая пружина, а в другой проваливается при повороте валика конец находящейся в сцеплении с ним собачки.
Токовый элемент комбинированного расцепителя состоит из •теплового и электромагнитного элементов.
Тепловые элементы расцепителей выключателей I—III величин состоят из шин 20 и двух параллельно включенных биметаллических пластинок 17, по которым протекает нагревающий их ток. Концы биметаллических пластинок входят в вырезы пластинок 16. При нагреве пластинки 17 изгибаются в разные стороны и поворачивают пластинки 16. Ток уставки изгибает пластинки 17 настолько, что они посредством регулировочных винтов 14 поворачивают удерживающую рейку, и собачка 13 освобождает рычаг 12 механизма управления: контакты выключателя размыкаются.
На автоматах IV величины тепловой элемент расцепителя состоит из двух биметаллических пластинок и нагревательного элемента, который, нагреваясь под действием тока, нагревает пластинки. Отключение автомата от теплового элемента происходит с такой же последовательности.
Электромагнитный элемент расцепителя состоит из сердечника 21, якоря 19 и возвратной пружины 18. При токе КЗ в любом из полюсов автомата якорь притягивается к сердечнику и, ударяясь с кулачок удерживающей рейки, поворачивает ее. Отключение протекает в той же последовательности, что и при действии теплового элемента расцепителя.              
Механизмы управления для автоматов I—III величин устроены одинаково.
Коммутационное положение выключателей определяется по положению рукоятки (см. рис. 73, а): положение «Включено» — крайнее верхнее, «Выключено» — крайнее нижнее, отключение — промежуточное. При ручном управлении механизм независимо от скорости движения рукоятки обеспечивает быстрое замыкание и :размыкание контактов.
Для включения ВАУ рукоятку 4 отжимают в крайнее положение в сторону расцепителя. При этом рычаг механизма управления защелкивается расцепителем и фиксируется в определенном положении (механизм взведен). Если расцепитель срабатывает при включенном положении автомата, то освобожденный рычаг поворачивается, отключая автомат.
Для присоединения (переднего, заднего и комбинированного) внешних проводов цепи главного тока имеются зажимы.
Основными техническими и эксплуатационными данными, определяющими работу ВАУ, являются: токовременные характеристики, время срабатывания в холодном и нагретом состояниях.

Рис. 74. Токовременные характеристики выключателей А3320 и А3500 переменного тока
время остывания для повторного включения, коммутационная способность, термическая стойкость, допустимое число включений и отключений без осмотра и замены контактов.
В зависимости от тепловых и электромагнитных элементов расцепителя возможны различные токовременные характеристики ВАУ. У выключателя с комбинированным расцепителем они зависимые (рис. 74, а).
В табл. 16 приведены уставки на ток для электромагнитных элементов расцепителей (при работе выключателя в условиях вибрации или ударных сотрясений токи несрабатывания могут снижаться на 15%, а токи срабатывания — увеличиваться на 15%). Из таблицы следует, что уставки для выключателей всех величин переменного тока имеют 7—14-кратное значение от номинального» а постоянного тока — 5—7-кратное.

Таблица 16

Тепловой элемент комбинированного расцепителя срабатывает с выдержкой времени при перегрузках. Выдержки времени для расцепителей переменного и постоянного тока в зависимости от тока нагрузки приведены в табл. 17.
Время срабатывания тепловых элементов расцепителя при других кратностях тока по отношению к номинальному показано на токовременной характеристике (см. рис. 74, а).
Для ВАУ существенное значение имеет время, необходимое для остывания тепловых элементов после срабатывания до нового включения: оно различно для разных типов выключателей.
Время повторного включения выключателей после срабатывания тепловых элементов не превышает 1 мин для автоматов I— III величин и 2,5 мин — для выключателей IV величины. Время возможного повторного включения ВАУ может ограничить применение тепловых элементов расцепителей для особо ответственных приемников, требующих быстрой готовности к действию после первого отключения.
Токи, характеризующие предельную разрывную способность выключателей А3300 переменного тока, приведены в табл. 18. Предельные разрывные способности установлены при испытаниях выключателей в заданных коммутационных циклах.
Срок службы выключателей 10—12 тыс. ч при календарном сроке службы не менее 5 лет. Выключатели выдерживают 10 тыс. циклов включений и отключений, проверяемых по специальным программам испытаний.
Сопротивление изоляции металлических, подвижных и неподвижных контактов главной цепи, соединенных между собой зажимами, для выключателей в холодном состоянии (при температуре 20 ±5° С и влажности 65 + 5%) колеблется в пределах 15— 20 МОм, а в горячем состоянии (при температуре +40° С и влажности 65 + 5%) — в пределах 1—10 МОм.
На базе автоматов А3300 разработана улучшенная серия А3300М повышенной разрывной способности, предназначенная для защиты электрических установок от КЗ и перегрузок, а также для периодических включений и отключений цепи переменного тока частотой 50 Гц и номинальным напряжением до 400 В. Выключатели имеют только электромагнитный расцепитель. Их предельная разрывная способность выше, чем у автоматов серии А3300.
Расцепителя выключателей величины I имеют поминальные токи 25, 50, 100 А; И —25, 60, 100 А; III —200 А; IV —600 А. Предельный отключаемый ударный ток составляет для этих величин соответственно 7,5—20; 14—40; 60 и 70 тыс. А.

Таблица 18

В настоящее время разработаны воздушные ВАУ серий А3500, А3700 избирательного действия переменного и постоянного тока. Для судовых условий применимы выключатели А3500 переменного тока (50 Гц, 400 В) с максимальными расцепителями, осуществляющими защиту от токов перегрузки и КЗ или только от токов КЗ. Первый из них имеет уставки на ток срабатывания в зоне короткого замыкания — 21 /ном, а в зоне перегрузки — 1,4 /ном, второй— в зоне короткого замыкания — 21 /ном. Основные технические данные ВАУ этой серии приведены в табл. 19.
Уставки на время срабатывания указанных расцепителей 0,15 и 0,33 (соответственно зоны 1 и 2 на рис. 74, б).