Заголовок

Как работает автоматический выключатель.

 Автоматические выключатели (выключатели, автоматы) являются коммутационными электрическимиаппаратами, предназначенными для проведения тока цепи в нормальных режимах и для автоматическойзащиты электрических сетей и оборудования от аварийных режимов (токов короткого замыкания, токовперегрузки, снижения или исчезновения напряжения, изменения направления тока, возникновения магнитногополя мощных генераторов в аварийных условиях и др.), а также для нечастой коммутации номинальных токов(6-30 раз в сутки).

 Благодаря простоте, удобству, безопасности обслуживания и надежности защиты от токов короткогозамыкания эти аппараты широко применяются в электрических установках малой и большой мощности.

 Автоматические выключатели относятся к коммутационным аппаратам ручного управления, однако многиетипы имеют электромагнитный или электродвигательный привод, что дает возможность управлять ими нарасстоянии. 

Принцип действия.

 Выключаются автоматы обычно вручную (приводом или дистанционно), а при нарушении нормального режимаэксплуатации (появление сверхтоков или снижение напряжения) - автоматически. При этом каждый автоматснабжается расцепителем максимального, а в некоторых типах расцепителем минимального напряжения.

 По выполняемым функциям защиты автоматические выключатели делятся на автоматы: максимального тока,понижения напряжения и обратной мощности.

 Автоматы максимального тока служат для автоматического размыкания электрической цепи при возникновениив ней токов короткого замыкания и перегрузок сверх установленного предела. Заменяя собой, рубильник иплавкий предохранитель, они обеспечивают более надежную и избирательную защиту при нештатныхрежимах.

 Если условия среды отличны от нормальных (влажность воздуха выше 85% и в нем содержатся примесивредных паров), то автоматические выключатели следует помещать в ящики и шкафыпылевлагонепроницаемого и химостойкого исполнения.

 Классификация автоматических выключателей.

 Автоматические выключатели подразделяются на:
  • установочные автоматические выключатели имеют защитный изоляционный (пластмассовый)корпус и могут устанавливаться в общедоступных местах;
  • универсальные - не имеют такого корпуса и предназначены для установки в распределительныхустройствах;
  • быстродействующие (собственное время срабатывания не превышает 5 мс);
  • небыстродействующие (от 10 до 100 мс); Быстродействие обеспечивается самим принципомдействия (поляризованный электромагнитный или индукционно-динамический принципы и др.), атакже условиями для быстрого гашения электрической дуги. Подобный принцип используется втокоограничивающих автоматах;
  • селективные, имеющие регулируемое время срабатывания в зоне токов короткого замыкания;
  • автоматы обратного тока, срабатывающие только при изменении направления тока взащищаемой цепи; Поляризованные автоматы отключают цепь только при нарастании тока впрямом направлении, неполяризованные - при любом направлении тока.

 

Конструкция автоматических выключателей.

  Особенности конструкции и принцип действия автомата определяются его назначением и сферой применения.Включение и выключение автомата может производиться вручную, электродвигательным илиэлектромагнитным приводом.

 Ручной привод применяется при номинальных токах до 1000 А и обеспечивает гарантируемую предельнуюкоммутационную способность вне зависимости от скорости движения включающей рукоятки (оператор долженпроизводить операцию включения решительно: начав — доводить до конца).

 Электромагнитный и электродвигательный приводы питаются от источников напряжения. Схема управленияпривода должна иметь защиту от повторного включения на короткозамкнутую цепь, при этом процессвключения автомата на предельные токи короткого замыкания должен прекратиться при напряжении питания85 - 110% от номинального.

 При перегрузках и токах короткого замыкания отключение выключателя производится независимо от того,удерживается ли рукоятка управления во включенном положении.

Важной составной частью автомата является расцепитель, который контролирует заданный параметрзащищаемой цепи и воздействует на расцепляющее устройство, отключающее автомат. Кроме того,расцепитель позволяет производить дистанционное отключение автомата. Наиболее широкоераспространение получили расцепители следующих типов: 

  • электромагнитные для защиты от токов короткого замыкания;
  • тепловые для защиты от перегрузок;
  • комбинированные;
  • полупроводниковые, обладающие большой стабильностью параметров срабатывания и удобствомв настройке. 

 

Для коммутации цепи без тока или для редких коммутаций номинального тока могут применяться автоматы безрасцепителей.

 Выпускаемые промышленностью серии автоматических выключателей рассчитаны на применение в различныхклиматических поясах, размещение в местах с разными условиями эксплуатации, на работу в условиях,различных по механическим воздействиям и по взрывоопасности среды, и обладают разной степенью защитыот прикосновения и от внешних воздействий.

 Информация о конкретных типах аппаратов, их типоисполнениях и типоразмерах приведена в нормативно-технических документах. Как правило, таким документом являются Технические условия (ТУ) завода. Внекоторых случаях с целью унификации для изделий, имеющих широкое применение и производимыхнесколькими предприятиями, уровень документа повышается (иногда до уровня Государственного стандарта).

 

Автоматические выключатели состоят из следующих основных узлов: 

  • контактной системы;
  • дугогасительной системы;
  • расцепителей;
  • механизма управления;
  • механизма свободного расцепления.

 

 Контактная система состоит из неподвижных контактов, закрепленных в корпусе, и подвижных контактов,шарнирно посаженных на полуоси рычага механизма управления, и обеспечивает, обычно, одинарный разрывцепи.

 Дугогасительное устройство устанавливается в каждом полюсе выключателя и предназначается длялокализации электрической дуги в ограниченном объеме. Оно представляет собой дугогасительную камеру сдеионной решеткой из стальных пластин. Могут быть предусмотрены также искрогасители, представляющиесобой фибровые пластины.  

 

Механизм свободного расцепления представляет собой шарнирный 3- или 4-звенный механизм, которыйобеспечивает расцепление и отключение контактной системы как при автоматическом, так и при ручномуправлении.

 Электромагнитный максимальный расцепитель тока, представляющий собой электромагнит с якорем,обеспечивает автоматическое отключение выключателя при токах короткого замыкания, превышающих уставкупо току. Электромагнитные расцепители тока с устройством гидравлического замедления срабатывания имеютобратнозависимую от тока выдержку времени для защиты от токов перегрузки.

 Тепловой максимальный расцепитель представляет собой термобиметаллическую пластину. При токахперегрузки деформация и усилия этой пластины обеспечивают автоматическое отключение выключателя.Выдержка времени уменьшается с ростом тока.

 Полупроводниковые расцепители состоят из измерительного элемента, блока полупроводниковых реле ивыходного электромагнита, воздействующего на механизм свободного расцепления автомата. В качествеизмерительного элемента используется трансформатор тока (на переменном токе) или дроссельныймагнитный усилитель (на постоянном токе).

 Полупроводниковый расцепитель тока допускает регулировку следующих параметров:

  • номинального тока расцепителя;
  • уставки по току срабатывания в зоне токов короткого замыкания (ток отсечки);
  • уставки по времени срабатывания в зоне токов перегрузки;
  • уставки по времени срабатывания в зоне токов короткого замыкания (для селективных выключателей).

 

 Во многих автоматах применяют комбинированные расцепители, использующие тепловые элементы длязащиты от токов перегрузок и электромагнитные для защиты от токов коротких замыканий без выдержкивремени (отсечки).

 Выключатель имеет также дополнительные сборочные единицы, которые встраиваются в выключатель иликрепятся к нему снаружи. Ими могут быть независимый, нулевой и минимальный расцепители, свободные ивспомогательные контакты, ручной и электромагнитный дистанционный привод, сигнализация автоматическогоотключения, устройство для запирания выключателя в положении „отключено".

 Независимый расцепитель представляет собой электромагнит с питанием от постороннего источниканапряжения. Минимальный и нулевой расцепители могут выполняться с выдержкой времени и без выдержкивремени. С помощью независимого или минимального расцепителя возможно дистанционное отключениеавтомата.