Параметры и характеристики, по которым выбирают автоматические выключатели. Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для автоматического отключения электрических цепей при к. з. или ненормальных режимах (перегрузках, исчезновении или снижении напряжения), а также для нечастого включения и отключения токов нагрузки. Отключение выключателя при перегрузках и к. з. выполняется встроенным в выключатель автоматическим устройством, которое называется максимальным расцепителем тока, или сокращенно — расцепителем. Выключатели по заказу могут поставляться со следующими дополнительными устройствами: нулевым или минимальным расцепителем, отключающим выключатель при снижении напряжения соответственно равно (0,1—0,35) Ua и до (0,35—0,7) Un (напряжение срабатывания не регулируется); независимым расцепителем (электромагнитом отключения) для дистанционного отключения выключателя; электродвигательным или электромеханическим приводом для дистанционного управления выключателем; свободными вспомогательными контактами, а выключатели серии ВА — также сигнальными контактами автоматического отключения; выдвижным устройством с вставными контактами главных и вспомогательных цепей — для выключателей выдвижного исполнения.
Различают нетокоограничивающие и токоограничивающие выключатели.
Нетокоограничивающие выключатели не ограничивают ток к. з. в цепи, и он достигает максимального ожидаемого значения.
Токоограничивающие выключатели ограничивают значение тока к. з. с помощью быстрого введения в цепь дополнительного сопротивления электрической дуги (в первый же полупериод, до того, как ток к. з. значительно возрастет) и последующего быстрого отключения к. з., при этом ток к. з. не достигает ожидаемого расчетного максимального значения. Токоограничение начинается с некоторого значения тока, определяемого характеристикой токоограничения. Например, в токоограничивающих автоматических выключателях серий А3700Б при больших ожидаемых токах к. з. контакты, имеющие специальную конструкцию, сразу же отбрасываются электродинамическими силами, вводя в цепь сопротивление дуги, и затем уже не соприкасаются, так как своевременно срабатывает электромагнитный расцепитель. При малых токах к. з. контакты не отбрасываются, а отключение производится также электромагнитным расцепителем.
Номинальным током /„л, и напряжением t/H.B выключателя называют значения тока и напряжения, которые способны выдерживать главные токоведущие части выключателя в длительном режиме. Номинальный ток расцепителя /и.расц может отличаться от номинального тока выключателя, поскольку в выключатель могут быть встроены расцепители с меньшим номинальным током. Например, выключатель АВМ-4 с номинальным током 400 А может иметь катушки расцепителя на номинальные токи 120, 150, 200, 250, 300,400 А.
Предельной коммутационной способностью выключателя (ПКС) называют максимальное значение тока к. з., которое выключатель способен включить и отключить не. сколько раз, оставаясь в исправном состоянии. Обычно заводские испытания на ПКС выполняют в цикле О—пауза—ВО—пауза—ВО, где О — операция отключения цепи к. з. данным выключателем после ее включения вспомогательным аппаратом, ВО — операция включения и отключения цепи к. з. данным выключателем. Некоторые аппараты дополнительно испытывают на наибольшую включающую способность. Испытания выполняют в цикле В, что означает включение цепи данным выключателем и автоматическое отключение вспомогательным.
Одноразовой ПКС (ОПКС) называют наибольшее значение тока, которое выключатель может отключить один раз. После этого дальнейшая работа выключателя не гарантируется, может потребоваться его капитальный ремонт или замена. Например, для выключателей серии А3100 значение ОПКС принимают равным значению ПКС выключателя данного типа с расцепителем, имеющим наибольший номинальный ток. Так, выключатели А3110 имеют номинальный ток расцепителей от 15 до 100 А, а значение ПКС — от 3,2 до 12 кА (амплитуда). Однако значение ОПКС принимают равным 12 кА для всех выключателей А3110. Аналогично ОПКС принимается равным для выключателей А3120 — 23 кА, А3130 — 30 кА, А3140 — 50 кА. При отключении этих токов может повредиться тепловой элемент или измениться его уставка, однако отключение к. з. безусловно обеспечивается, так как электромагнитный расцепитель имеет малое время срабатывания и успевает дать импульс на отключение, а собственно контактная система способна отключить предельный для своего типоисполнения ток к. з.
Значения ПКС и ОПКС соответствуют ожидаемому току к. з., который возникает в цепи при отсутствии данного выключателя и токоограничения.
Понятия ПКС и ОПКС относятся к процессу отключения. Однако выключатель во включенном состоянии должен пропускать протекающий по нему ток к. з., оставаясь в исправном состоянии, независимо от того, должен ли он или другой аппарат отключить этот ток. Это свойство выключателя характеризуется понятием электродинамической и термической стойкости.
Электродинамическая стойкость характеризуется амплитудой ударного тока к. з„ который способен пропустить выключатель без остаточных деформаций деталей или недопустимого отброса контактов, приводящего к их привариванию или выгоранию. Если значение электродинамической стойкости в каталоге не приводится, то это означает, что стойкость, выключателя определяется его коммутационной способностью.
Термическая стойкость характеризуется допустимым значением так называемого «джоулева интеграла»
отражающего количество тепла, которое может быть выделено в выключателе за время действия тока к. з. В каталогах термическая стойкость задается величиной, измеряемой в кА2-с. Если термическая стойкость в каталоге отсутствует, то это означает, что выключатель является термически стойким при всех временах отключения, определяемых его защитной характеристикой.
Собственное время отключения выключателя — время срабатывания распределителей и механизма выключателя до начала расхождения силовых контактов (используется при выборе выключателей по предельной коммутационной способности). Полное время отключения выключателя — время срабатывания расцепителей, механизма выключателя, расхождения силовых контактов и окончания гашения дуги в дугогасительных камерах (используется при проверке селективности защиты).
Автоматические выключатели могут иметь следующие защитные характеристики (рис. 1):
зависимую от тока характеристику времени срабатывания; такие выключатели имеют только тепловой расцепитель; применяются редко вследствие недостаточной предельной коммутационной способности и быстродействия;
независимую от тока характеристику времени срабатывания; такие выключатели имеют только токовую отсечку, выполненную с помощью электромагнитного или полупроводникового расцепителя, действующего без выдержки или с выдержкой времени;
Рис. 1. Защитные характеристики автоматических выключателей: а— зависимая; б— независимая; е — ограниченно зависимая; г — трехступенчатая
ограниченно зависимую от тока двухступенчатую характеристику времени срабатывания; в зоне токов перегрузки выключатель отключается с зависимой от тока выдержкой времени, в зоне токов к. з. выключатель отключается токовой отсечкой с не зависимой от тока заранее установленной выдержкой времени (для селективных выключателей) или без выдержки времени (для неселективных выключателей); выключатель имеет либо тепловой и электромагнитный (комбинированный) расцепитель, либо двухступенчатый электромагнитный (выключатель АВМ), либо полупроводниковый расцепитель;
трехступенчатую защитную характеристику. В зоне токов перегрузки выключатель отключается с зависимой от тока выдержкой времени, в зоне токов к. з. — с независимой, заранее установленной, выдержкой времени (зона селективной отсечки), а при близких к. з.— без выдержки времени (зона мгновенного срабатывания); зона мгновенного срабатывания предназначена для уменьшения длительности воздействия токов при близких к. з. Такие выключатели имеют полупроводниковый расцепитель и применяются для защиты вводов в КТП и отходящих линий.
