§5.5. ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
Рубильники и переключатели
Рубильники принадлежат к числу простейших выключателей с ручным управлением и предназначены для нечастой коммутации (включения и отключения) цепей постоянного и переменного тока напряжением до 500 в при частоте 50 гц.
На рис. 5.21 приведена схема устройства однополюсного рубильника рубящего типа. При размыкании цепи под током между ножом
Рис. 5.21. Схема устройства однополюсного рубильника:
1 — нож; 2 — ось; 3 и 5 — неподвижные контакты; 4 — изоляционная плита; 6 — рукоятка
рубильника 1 и неподвижным контактом 5 возникает электрическая дуга. Под действием электродинамических сил, действующих на дугу как на гибкий проводник с током, она быстро перемещается в воздухе, охлаждается, деионизируется и гаснет.
При разрыве цепи постоянного тока более 100 а решающее значение для гашения дуги имеет ее быстрое растяжение и движение под действием электродинамических сил. Однако при разрываемых токах до 75—100 а, когда электродинамические силы малы, гашение дуги постоянного тока определяется ее механическим растяжением при движении ножа рубильника.
При разрыве цепи переменного тока напряжением до 220 в (при однополюсном разрыве) и до 500 в (при двух- или трехполюсном разрыве) решающее значение для гашения дуги имеет не ее растяжение или перемещение, а быстрая деионизация околокатодного пространства при первом прохождении тока через нуль.
Исследования показали, что электродинамические воздействия на дугу растут вместе с уменьшением длины ножа рубильника. Таким образом, ножи рубильников для цепей переменного тока и цепей с большими значениями постоянного тока не следует делать длинными, наоборот — их следует уменьшать до размеров, определяемых условиями охлаждения, изоляции и конструктивными соображениями. В настоящее время отечественные заводы изготавливают рубильники с укороченными ножами.
В последних типах рубильников применяют надежные в эксплуатации линейные контакты (§ 5.3).
Заметим, что для защиты рабочих контактов рубильников от разрушения электрической дугой рубильники могут снабжаться разрывными (дугогасительными) контактами или разрывными наконечниками.
Рубильники подразделяются по номинальному току, числу полюсов (одно-, двух- и трехполюсные), роду привода (с центральной или боковой рукояткой или с рычажным приводом), по наличию разрывных контактов.
Рубильники без разрывных контактов предназначены только для снятия напряжения (включения и отключения цепей без нагрузки). В настоящее время разрывными контактами снабжают только часть рубильников с рычажным приводом.
Рубильник, снабженный небольшой дугогасительной решеткой (см. § 5.2) со стальными пластинами, надежно отключает токи нагрузки при напряжении до 500 в. Кроме того, дугогасительная решетка интенсивно деионизирует газы, оставшиеся после погасания дуги, что особенно важно при установке рубильников в распределительных ящиках с малыми габаритами.
Рис. 5.22. Двухполюсный блок рубильник — предохранитель на 100 а с боковым рычажным приводом:
1 — стальной корпус (рама блока); 2 — патрон предохранителя типа ПР2; 3 — привод
Гарантированная динамическая и термическая устойчивость рубильников значительна. Так, предельное допустимое значение сквозного тока для рубильников с номинальным током 100, 200 и 400 а соответственно равно 20; 35 и 45 ка (ударное значение), а полусекундный ток термической устойчивости соответственно равен 10; 11,8; 20,5 ка.
Переключатели, так же как и рубильники, служат для коммутации электрических цепей. Все сказанное о рубильниках в главной части относится к переключателям.
Рубильники часто устанавливаются в линиях, отходящих от шин распределительного щита и защищаемых предохранителями. В последние годы получили распространение блоки рубильник—предохранитель, рассчитанные на коммутацию номинального тока нагрузки цепей постоянного и переменного тока частотой 50 гц и напряжением 500 в и на защиту этих цепей при коротких замыканиях и больших перегрузках. В блоке конструктивно объединены рубильник с предохранителем (рис. 5.22).
Блоки разделяют по числу полюсов (двух- и трехполюсные) и роду привода (с боковой рукояткой и с боковым рычажным приводом).
Коммутационная способность блоков выше, чем у рубильников, благодаря двойному разрыву цепи верхними и нижними контактами, размыкающимися при отключении блока одновременно. Блоки, предназначенные для работы в цепях постоянного тока, могут выполняться с дугогасительными решетками на верхних контактах.
Применение блоков рубильник — предохранитель позволяет достигнуть большой экономии средств и площадей. Можно предвидеть расширение их применения на судах, что и подтверждает практика последних лет (ледокол «Ленинград»).
