§ 20. Автоматические выключатели (автоматы)
Автоматы различных типов и конструкций в одно-, двух- и трехполюсном исполнениях предназначаются для ручного включения и отключения электрических цепей переменного’ и постоянного тока, для автоматического отключения тока короткого замыкания или тока перегрузки и в отдельных случаях для автоматического отключения электрических цепей при значительном понижении напряжения в сети по сравнению с номинальным. Различные автоматы применяют как для коммутации и защиты питающих и распределительных сетей, так и для управления отдельными электродвигателями и защиты их.
Автомат имеет следующие основные узлы:
коммутирующее устройство, состоящее из необходимого числа пар разъемных контактов, каждая из которых снабжена дугогасительной камерой;
механизм включения и отключения с ручным приводом и устройством свободного расцепления;
автоматические тепловые и электромагнитные расцепители; блокировочные контакты (для некоторых конструкций).
Расцепители осуществляют защиту того участка электроустановки, для которого установлен автомат. Для этого расцепители настраивают на определенную заданную величину тока или напряжения. В случае существенного отклонения величины тока от заданной расцепитель воздействует на устройство свободного расцепления и коммутирующее устройство автомата размыкается.
Устройство свободного расцепления обеспечивает в аварийных условиях отключение автомата, при этом рукоятка (кнопка или рычаг) ручного управления автоматом остается в положении «включено».
После устранения причины, вызвавшей автоматическое отключение автомата, он может быть вновь включен, для чего его рукоятку переводят сначала в положение «отключено» (при этом происходит сцепление ранее расцепившихся деталей механизма), а затем в положение «включено».
Установочные автоматы серии А-3100 предназначены для защиты электрических цепей от токов перегрузки и коротких замыканий, а также для нечастых включений и отключений цепей постоянного тока напряжением до 220 в и переменного тока напряжением до 500 в.
Конструкции всех типов автоматов этой серии похожи одна на другую, все их устройства заключены в пластмассовый корпус. Тип автомата серии А-3100 определяют в зависимости от номинального тока, применяемых расцепителей и числа полюсов. Автоматы серии А-3100 выпускаются на номинальные токи:
50 а типов А-3161, А-3162 и А-3163 соответственно в одно-, двух- и трехполюсном исполнениях с тепловыми расцепителями на 15, 20, 25, 30, 40 и 50 а (см. рис. 35). Эти автоматы наиболее широко применяются в распределительных устройствах осветительных установок:
100 а типов А-3113, А-3114, А-3123 и А-3124;
200 а типов А-3133 и А-3134;
600 а типов А-3143 и А-3144.
Рис. 35. Однополюсный автомат Л-3161:
а — общий вид; б — механизм расцепления; 1 —упор; 2 — биметаллическая пластина; 3 — гибкое соединение; 4 — контактная пружина; 5 — неподвижный контакт; 6 — подвижный контакт; 7 — токоведущая шина; 8 — дугогасительный рог; 9 — пружина; 10 — скоба установки рукоятки
Последняя цифра в обозначении типа этих автоматов означает число полюсов: цифра 3 — двухполюсные, а цифра 4 — трехполюсные автоматы. Автоматы на номинальные токи 100, 200 и 600 а выпускаются как с комбинированными (тепловыми и электромагнитными), так и только с электромагнитными расцепителями на различные токи срабатывания в пределах 15—600 а (в зависимости от типа автомата). Наиболее широко эти автоматы применяются в силовых распределительных устройствах.
На рис. 35 приведены общий вид и механизм расцепления с коммутирующим устройством автомата А-3161. Автомат имеет карболитовый корпус с рычажком для ручного управления на крышке. Под крышкой помещены механизм с коммутирующим устройством и тепловой расцепитель максимального тока.
Автомат включают и отключают вручную, воздействуя на приводную рукоятку, которая связана с механизмом расцепления.
Рис. 36. Трехполюсный автомат А-3124:
1 — пластины деионной решетки; 2 — каркас деионной решетки; 3 — винт крепления; 4 — перекидная пружина; 5 — рукоятка; 6— ломающийся рычаг; 7 — рычаг расцепления; 8 —собачка расцепителя; 9 — термобиметаллический элемент; 10 — отключающая рейка; 11 — якорь электромагнита; 12 — сердечник электромагнита; 13 — зуб рейки; 14 — ось; 15 — контактный рычаг; 16 — подвижный контакт; 17 — неподвижный контакт; 18— основание автомата
Автоматическое отключение происходит следующим образом: ток в линию протекает через биметаллическую пластину 2 автомата, удерживающую пружинный механизм расцепления. При перегрузке или коротком замыкании в линии повышенный ток усиленно нагревает биметаллическую пластину, которая временно деформируется и освобождает механизм расцепления, в результате чего контакты автомата размыкаются и линия отключается.
Возврат контактов после автоматического отключения в исходное положение и включение линии выполняют при помощи рукоятки ручного управления. К этому времени биметаллическая пластина остынет, деформация ее исчезнет и пластина вновь будет удерживать механизм расцепления во включенном положении.
Аналогичный принцип действия при несколько иной конструкции механизма имеет однополюсной автомат типа АБ-25, выпускаемый нашей промышленностью для комплектования групповых осветительных пунктов и щитков.
На рис. 36 приведена конструкция трехполюсного автомата А-3124, снабженного комбинированными расцепителями, каждый из которых при срабатывании воздействует на отключающую рейку 10, освобождающую своим зубом 13 механизм расцепления автомата. Тепловой расцепитель воздействует на рейку винтом своего термобиметаллического элемента 9, а электромагнитный — якорем 11, который притягивается к сердечнику 12.
Тепловые расцепители обеспечивают защиту от перегрузок, а электромагнитные — от коротких замыканий, что имеет существенное значение для силовых цепей с электродвигательной нагрузкой, обусловливающей возникновение весьма больших, но кратковременных пусковых токов.
Автоматы серии, АП-50 на номинальные токи до 50 а (рис. 37) применяют в распределительных устройствах для коммутации и защиты отдельных цепей и особенно широко как пусковые и защитные аппараты для электродвигателей мощностью до 14 кВт.
Управляют автоматом при помощи двух механических кнопок, расположенных на его кожухе.
Автоматы АП-50 выпускают в двух- и трехполюсном исполнениях: с электромагнитными и тепловыми расцепителями максимального тока; только с электромагнитными или только с тепловыми расцепителями максимального тока; с токовыми расцепителями и расцепителями минимального напряжения; без расцепителей (неавтоматический выключатель).
В зависимости от числа полюсов и наличия тех или иных расцепителей автоматы серии АП-50 имеют следующие обозначения типов:
с токовыми электромагнитными и тепловыми расцепителями — ΑΠ-50-3мт и АП-50-2мт;
только с токовыми тепловыми расцепителями — ΑΠ-50-3т и АП-50-2т;
только с токовыми электромагнитными расцепителями________ А п-
50-Зм и АП-50-2м;
с токовыми расцепителями и электромагнитными расцепителями минимального напряжения — ΑΠ-50-Зтн, АП-50-2м3тн и т. п.;
без расцепителей — АП-50-3 или АП-50-2.
Токовые расцепители автоматов АП-50 изготовляются на номинальные токи 1,6; 2,5; 4; 6,4; 10; 16; 25; 40 и 50 а. Ток срабатывания расцепителей регулируется механическим устройством. Например, расцепитель на 25 а регулируется на токи от 16 до 25 а, а расцепитель на 10 а — на токи от 6,4 до 10 а и т. д.
Расцепители минимального напряжения автоматов АП-50 изготовляют на номинальные напряжения 127, 220 и 380 в. Такой расцепитель позволяет включить автомат при напряжении сети не ниже 80% номинального. Включенный автомат отключается расцепителем минимального напряжения при снижении напряжения сети до 50% номинального.
Вместо расцепителя минимального напряжения в автомате АП-50 может быть установлен электромагнит для дистанционного отключения или комплект блок-контактов для устройства сигнализации.
Трехполюсные автоматы серии А-2000 (рис. 38) на номинальные токи до 2000 а применяют для коммутации и защиты электрических цепей с большими нагрузками. Автомат снабжен двумя электромагнитными расцепителями максимального тока и электромагнитным расцепителем минимального напряжения.
Токовые расцепители автомата могут иметь дополнительные устройства, создающие выдержку времени при отключении автомата после срабатывания расцепителя. Такая выдержка времени необходима для того, чтобы автомат не отключался при токах кратковременных перегрузок (например, при пуске мощных электродвигателей).
Во включенном положении (рис. 38, б) автомат удерживается защелкой 8. При перегрузках или коротких замыканиях катушки 6 токовых реле электромагнитных расцепителей максимального тока притягивают якоря 11, преодолевая противодействие пружин 9. Ударники 10 якорей 11 выбивают защелку 8, при этом отключающая пружина 7 автомата отключает его контакты.
Значительное снижение напряжения уменьшает ток в катушке 4 реле напряжения электромагнитного расцепителя минимального напряжения, при этом якорь катушки под действием пружины оторвется от сердечника и своим ударником освободит защелку 8 и отключит автомат. Цепь катушки 4 замыкается через блок-контакты 14 на валу выключателя, добавочное сопротивление 13 и кнопку дистанционного отключения 12.
Рис. 38. Универсальный трехполюсный автомат Л-2000:
а — общий вид; б — схема устройства; 1 —дугогасительные камеры главных контактов; 2 — механизм свободного расцепления; 3 — рукоятка управления; 4 — катушка реле минимального напряжения; 5— зажимы для присоединения линии; 6 — катушки реле максимального тока; 7 —отключающая пружина; 8 — защелка; 9 — пружина реле; 10 — ударник якоря реле; 11— якорь реле; 12— кнопка дистанционного отключения; 13 —добавочное сопротивление; 14 — блок-контакт
Автомат включают вручную рукояткой или рычажным приводом. Так же производят ручное отключение автомата.
При необходимости дистанционного управления автоматы снабжают электромагнитными или электродвигательными приводами. Механизм привода выключателя имеет устройство свободного расцепления.
