Коммутационные аппараты до 1000В

Выключатели неавтоматические

Рубильники; переключатели:
Un до 600В переменного тока частотой 50 и 60 Гц и 440В постоянного тока. При наличии соответствующих устройств они рассчитаны на отключение тока 1-1,5 /н
Рубильники, не рассчитанные для коммутации цепей под током, предназначены для работы в качестве разъединителей.
Рубильники - на токи на 80 - 1000А, с коммутационной, износостойкостью 2500 - 5000 циклов, механической износостойкостью до 10000 операций.
Они выполняются одно -, двух - и трехполюсными.
Элементы:

1. неподвижные врубные контакты;
2. подвижные контакты, закрепленные шарнирно в других неподвижных контактах;
3. дугогасительное устройство;
4. привод.

Рубильники и рубильники-переключатели серий Р и РП - на U = до 600В и /=50 и 60 Гц и токи 80 - 630А. Электродинамическая стойкость составляют 20 -80кА, термическая 50 - 512кА с.

Разъединители многоамперные

Созданы разъединители в цепях переменного тока до 6300 А при U=660 В, а в цепях = тока до 150 кА при U=1250 B с электродинамической стойкостью до 300 кА и термической стойкостью до 80 - 100 кА2 с.
Выполняются разъединители как с естественным воздушным охлаждением, так и с водяным.
Разъединители серии РЕ 15 выполняются на токи 6,3 - 50 кА при U= 1250B (= ток). Конструкция модульная. Модуль на 6,З кА.
Разъединители серии РЕП на токи 50, 100 и 150кА, напряжение 440В компонуются из модулей по 50кА. Модуль из восьми блоков подвижных и неподвижных контактов.

Выключатели многоамперные

Применение водяного охлаждения позволяют на базе серийных выключателей на токи свыше 1000А построить выключатели на большие токи, что показано на приводимом ниже примере.
Выключатель шунтирующий ВЫ - 67 предназначен для шунтирования электролизеров при токах до 63 кА. Рабочее напряжение 100В, изоляция рассчитана на U=600B, предельная коммутационная способность 63кА. Выключатель однополюсный, смонтирован на электроизоляционной плите и установлен в баке с трансформаторным маслом (эксплуатация в химически агрессивной среде). Имеются основные и дугогасительные контакты.

Выключатели и переключатели пакетные

Эти аппараты применяются в качестве коммутационных в цепях напряжением 110 - 380В (и до 660В) и токами до 200А частотой 50 и 400Гц для управления асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором, а также в комплектных устройствах.
Переключатели собраны на квадратном валу из определенного числа коммутирующих устройств (пакетов), имеют рукоятку и механизм фиксации ее положения. Поворотом рукоятки переключателя приводятся во вращение вал и кулачки коммутирующих устройств, которые размыкают контакты. В зависимости от диаграммы коммутирующих положений применяются кулачки различной конфигурации.
Типы:

1. пакетный выключатель серии ПВМ (малая износостойкость (до 20 10 переключений и не надежность механизма привода);
2. пакетный кулачковый выключатель серии ПКВ

(до /Н=160А, электрическая износостойкость от 1 до 2 105 коммутационных циклов).
Преимущества перед рубильниками:

1. малые габариты;
2. удобны в монтаже;
3. дуга гашения в замкнутом объеме, без выброса пламени и газов;
4. управление большим количеством цепей;
5. коммутируют номинальные токи;
6. имеют высокую вибро- и ударостойкость.

Выключатели автоматические общего назначения

Изготовляются в основном на токи от 6,3 до 6300А и напряжения
до 1000В переменного тока и 440В постоянного тока в соответствии со стандартизированными шкалами токов и напряжений.
Та или иная серия охватывает часть шкалы. Отдельные серии выполняются на большие токи. По числу полюсов выключатели выпускаются одно-, двух, трех и четырех полюсным и.
Выключатели состоят из следующих основных элементов:

1. главной контактной системы (главных контактов);
2. дугогасительной системы;
3. привода;
4. расцепляющего устройства;
5. расцепителей и вспомогательных контактов.

Главная контактная система

Должна удовлетворять двум основным требованиям:

1. обеспечить, не перегреваясь и не окисляясь, продолжительный режим работы при комплексном токе;
2. быть способной, не повреждаясь, включать и отключать большие токи КЗ (75-100 кА. 150-200 кА).

На большие токи контактная системы выполняется преимущественно двухступенчатой. Материал - металлокерамика.
В выключателях на малые и средние (до 630А) токи - одноступенчатые (мостиковые, рычажные).
Контактные системы на средние и большие токи выполняются с компенсацией электродинамических сил. Наиболее эффективным следует считать принцип электродинамической компенсации усилие здесь растет пропорционально квадрату тока и систему можно выполнить так, что компенсирующая сила будет всегда превосходить отбрасывающую силу.
Электромагнитная компенсация становится эффективной при больших токах, так как при насыщении (при токах 10-25 кА) компенсирующее усилие мало возрастает с увеличением тока, в то время как отбрасывающая сила продолжает возрастать пропорциональна квадрату тока.
Следует отметить, что в отдельных конструкциях отбрасывающее электродинамическое усилие в контактах используется для получения токоограничивающего эффекта (быстродействия) выключателя.
Повышение 1п контактных систем возможно за счет

1. применения жидкостного охлаждения, а повышение номинальных токов выключателей - еще и за счет применения - контактных систем.

Дугогасительная система

Обеспечивает отключение больших токов короткого замыкания в ограниченном объеме. Под воздействием возникающих электродинамических сил дуга быстро растягивается и гаснет, но ее пламя занимает очень большое пространство. Задача дугогасительного устройства заключается в том, чтобы ограничить размеры дуги и обеспечить ее гашение в малом объеме. С этой целью широкое распространение получили камеры с дугогасительными решетками и камеры с узкими щелями.
Применение находят:

1. пламягосительные решетки, образуя такие комбинированные устройства, как камеры с дугогасительной решеткой в узкой щели плюс пламягасительная решетка и т.д.

Как правило, магнитное поле дугогашения в выключателях создается самим контуром тока. Контактная система может рассматриваться как одновитковая дугогасительная катушка. Э.Д.С. силы контура тока (особенно при коротких замыканиях) обеспечивают перемещение дуги по контактам, а также в камере.
Дугогасительные решетки с прямыми и U-образными стальными пластинами создают дополнительные силы, перемещающие дугу в камере.
Для создания дополнительного магнитного поля дугогашения может быть применены система с последовательной дугогасительной катушкой в рассечке рогов.
Повышение отключающей способности выключателей - за счет применения ряда параллельных контактных систем с одновременным существованием и искусственным поддержанием горения электрических дуг на их дугогасительных контактах.

Привод

Выполняется ручным или двигательным или тем и другим. Отключение выключателя осуществляется пружинами после разъединения расщепляющего устройства.

Расцепяющее устройство

Предназначено:

1. для исключения возможности удерживать контакты выключателя во включенном положении при наличии ненормального режима работы в защищаемой цепи.

Расцепляющее устройство представляет собой систему шарнирно-связочных рычагов, соединяющих привод включения с системой подвижных контактов, которые соединены с отключающей пружиной.

Расцепители

Это элементы, которые контролируют заданный параметр защищаемой цепи и, воздействуя на механизм расцепления, отключают выключатель при отклонении значения параметра от установленного.
Элементы - реле, элементы реле встроенные в выключатель с использованием его конструкции. Расцепители выполняются на базе электромеханических реле. Сейчас - расцепители на принципах или на базе статических реле и их элементов. Контроль и сравнение - полупроводниковые элементы - с выходом на независимый электромагнитный элемент, воздействующий на механизм расцепления.
АВ, как правило, снабжаются расцепителем максимального тока для защиты в зоне токов перегрузки и токов короткого замыкания. Электромеханические расцепители выполняются :

1. электромагнитными;
2. электротепловыми;
3. комбинированными.

Расцепители могут выполняться :

1. без выдержки времени при срабатывании;
2. с независимой выдержкой времени;
3. при срабатывании, с обратнозависимой от тока выдержкой времени.

Выключатели могут дополнительно снабжаться расцепителями:

1. независимым - для дистанционного отключения выключателя при подаче на расцепитель соответствующего напряжения;
2. минимального или нулевого напряжения для автоматического отключения выключателя при снижении ниже определенного уровня или исчезновения напряжения.

Могут быть и другие расцепители.

Защитная характеристика выключателя

Рис. 3. Защитная характеристика выключателя
Максимальные расцепители электромагнитного типа имеют обратнозависимую от тока выдержку времени при перегрузках (участок ab) и независимую выдержку времени при токах КЗ (cd).
Уставка по току регулируется в зоне перегрузки и в зоне КЗ (отсечка). Время срабатывания регулируется при /ном, при 3-10 /ном и при токе КЗ. В автоматических выключателях с электромагнитными расцепителями выдержка времени в независимой от тока части характеристики достигается за счет часового амперного механизма, в зависимой от силы притяжения якоря электромагнита к сердечнику.
Автоматические выключатели с биметаллическими расцепителями обеспечивают обратнозависимую характеристику при перегрузках. Для защиты от КЗ в таких выключателях используются электромагнитные расцепители мгновенного действия.
Более высокую точность срабатывания по току и времени обеспечивают полупроводниковые расцепители

Рис. 4. Полупроводниковые расцепители
Блок 1 - измеряет ток защищаемой сети; (сеть переменного тока = ТР);
(сеть постоянного тока = шунты, транзисторы постоянного тока, магнитное усиление).
Блок 2 - анализ сигнала из блока 1. Если Сигнал соответствует току перегрузки, то из блока 2 сигнал поступает в блок 3, который запускает полупроводниковое реле 4, создающее зависимую от тока выдержку времени (участок АВ).
При токе КЗ сигнал с блока 2 достаточен для запуска блока 7, который является токовой отсечкой. Блок 6 создает выдержку времени в независимой части характеристики (участок cd). Блок 5 усиливает сигнал от блоков 4 и 6 и подает импульс на отключающую катушку АВ УАТ2.
Автоматические выключатели условно разделяются на три группы:

1. малые установочные автоматические выключатели серий АП- 50, АК-63 и АЕ-20;
2. установочные автоматические выключатели серий A3 100, A3700;
3. автоматические выключатели серий АВм и «Электрон» (под- станционные, большие).

Выключатели серий АП-50, АК-63 и A3 100 снимаются с производства.
Выключатели новых серий ВА50, ВА51, ВА52, ВА53, ВА55, ВА56, ВА75 заменяют выключатели устаревших серий АЕ3700, АЕ20 и др., а также серий АВм и «Электрон» на токи до 1600 А. Выключателями ВА75 полностью заменяют выключатели серии АВм и «Электрон» до 4000 А.
Новые серии выключателей решают многие проблемы защиты электрических сетей, возникающие в связи с ростом мощности источников электроэнергии и соответствующим увеличением тока КЗ.
Выключатели АЕ20 используют для защиты, пуска и остановки асинхронных двигателей, а также для защиты, оперативных включений и отключений электрических цепей с частотой до 30 в час. Автоматы серии АП50 (П - пусковые, с 1980 г. выпускаются модернизированная серия этих автоматов АП50Б) наиболее широко применяют в с/х производстве для пуска и защиты асинхронных двигателей. Они предназначены для защиты от перегрузок и КЗ, оперативных включений в электрических цепях с частотой до 30 циклов в час, в том числе до 12 включений асинхронных двигателей в час. Эти автоматы отличаются от выключателей A3700 и АЕ20 наличием кнопочного управления.
Выключатели АЕ-2000 (без токоограничения)
АЕ2010 - /н=10А АЕ 2030 - /н=25 A АЕ 2040 - /н=63 А АЕ 2050 - 1н =100 А Выключатели A3100 А3160-/н=50 A А3110-/н=100 A А3130-/н=200А А3140-/н=600А
Они предназначены для включения, отключения и защиты электрических цепей при перегрузках и КЗ, а также для нечастых (не более 1 раза в час) оперативных коммутаций силовых электрических сетей.
Автоматические выключатели A3 700 предназначены для защиты электроустановок от КЗ, перегрузок и недопустимых снижений напряжения, а также нечастых (до шести в час) оперативных включений и отключений электрических цепей.
Конструктивные особенности автоматических выключателей рассмотрим на примере серий A3700. Эти выключатели могут иметь различное исполнение, информация о котором содержится в обозначении автоматов: А - автоматический выключатель, 37 - порядковый номер разработки, четвертый знак - величина выключателя, определяемая номинальным током главной цепи (1 - 160А, 2 - 250А, 3 - 400А. 4 - 630А), пятый знак - число полюсов и исполнение максимальной токовой защиты (например, для трехполюсных выключателей 2 - исполнение токоограничи-вающее с электромагнитными расцепителями; 4 - токоограничивающее с полупроводниковыми и электромагнитными расцепителями или селективное с полупроводниковыми и электромагнитными расцепителями; 6 - с электромагнитными и тепловыми расцепителями; 8 - неавтоматическое; 1, 3, 5, 7 - двухполюсные различного исполнения); после указанных могут быть также знаки обобщенного исполнения по виду защиты (Б - токоограничивающие, С - селективные, Н - неавтоматические), климатического исполнения и категории размещения.
А3700Б - токоограничивающие с электромагнитными расцепителями мгновенного действия и полупроводниковыми расцепителя- ми;
А3700С - селективные с полупроводниковыми расцепителями с регулируемой выдержкой времени. Пределы регулирования: ток срабатывания при перегрузках 1,25 1ном, при КЗ 3 - 10 1ном; время срабатывания при 6 /ном 4, 8, 1б с; при КЗ 0,1; 0,25; 0,4 с.
Таким образом, отметим.
Полупроводниковые расцепители в условиях эксплуатации допускают регулировку номинального рабочего тока, уставки по току срабатывания в зоне КЗ, уставки времени срабатывания в зоне токов перегрузок, а у селективных автоматов также и времени срабатывания в зоне токов КЗ.
Электромагнитные и полупроводниковые расцепители токоограничивающих автоматов вызывают при КЗ отключение без преднамеренной выдержки времени, а полупроводниковые расцепители селективных автоматов - с постоянной выдержкой времени, независимой от тока КЗ.
Выключатели серий ВА-51, ВА-52. Выключатели ВА-51 - не токоограничивающие, выключатели ВА-52 - токоограничивающие. Серии выполняются: ВА-51 - /н=25 - 160 А, ВА-52 —> 254/830А. Выключатели серии ВА-52 состоят из базового выключателя серии ВА-51 и токоограничивающего блока с размыкающимися контактами.

Рис. 5. Выключатель серии ВА-51
Блок присоединяется к выключателю последовательно и состоит из контактной системы, дугогамных камер и механизмы фиксации контактов в отключенном положении. Токоограничение здесь достигается за счет электродинамического отброса контактов. Возврат контактов в замкнутое положение принудительный ручной.
Выключатели серий ВА-53, ВА-55 и ВА-75 представляют собой по конструктивному положению продолжение серии ВА-51 в сторону больших токов (до 4000А). Они имеют как стационарное так и выдвижное положение. В них применяются полупроводниковые максимальные расцепители. Контактные системы выполняются с двумя  токами в фазе, дугогасительные системы снабжаются пламягасительными решетками, неподвижные контакты выполняются «малоподвижными», вводится компенсация электродинамического отброса контактов и ряд других усовершенствований.
Автоматы АВм предназначены для защиты от перегрузок и КЗ
АВМ-4 - 400 А;
АВМ-10 - 1000, 750 А;
АВМ-15 - 1500, 1150 А;
АВМ-20 - 2000, 1500 А.
Выдержка времени при наименьшей уставке тока на шкале перегрузок и при максимальной уставке часового механизма всех исполнений АВм составляет не менее 10 с. При больших токах выдержка времени уменьшается.
Селективные автоматы выпускаются с двумя уставками выдержки времени при КЗ, а именно 0,25 и 0,4 или 0,4 и 0,6с.

1. Две пары контактов.

АВм имеют максимальные расцепители с обратнозависимой выдержкой времени при перегрузках, которые достигаются за счет часовых механизмов.
Автоматы серии «Электрон» отличаются от автоматов АВм своими времято-ковыми характеристиками и возможностью регулирования уставок срабатывания. Они имеют исполнения на номинальный ток до 800 - 6300А и повышенную коммутационную способность.
Э-06 - 630А;
Э-16 - 1600 А;
Э-25 - 2500А;
Э-40 - 5000А.
Привод дистанционный: электромагнитный или электродвигательный. Отключение осуществляется кнопкой ручного отключения, независимым расцепителем и максимальном токовой защитой, выполненной на полупроводниковых блоках (пределы регулирования I и t)
Максимальная токовая защита:

1. датчики тока (ТА);
2. блок сопротивлений;
3. полупроводниковый блок;
4. электромагнитный расцепитель (исполнительное устройство).

Выключатели Э-06 на ток до 1000 А имеют одноступенчатую
контактную систему, состоящую из параллельно выключаемой пары контактов. Выключатели Э-16, Э-25, Э-40 на токи 1600 - 6300 А рабочих и дугогасительных контактов.