5. Устройство и принцип работы автоматического выключателя. Устройство и принцип работы автоматического выключателя

Принцип работы автоматического выключателя | Электрика в доме

Как работает автоматический выключатель

Нормальный рабочий режим автомата при номинальном или низком токе. Рабочий ток проходит по верхней клемме автомата, через подвесной контакт, по катушке электромагнитного расцепителя, затем проходит тепловой механизм расцепителя и нижнюю клемму автомата. При размерах тока превышающих номинал, срабатывает электромагнитная или тепловая защита.

Разновидности автоматических выключателей

С целью защиты от перегрузки по току в автомате используется тепловой расцепитель как защита от перегрузки, — это биметаллическая узкая полоса пластины собранная из двух типов сплавов, имеющих разные коэффициенты температурного расширения.

Составная биметаллическая пластина нагревается протекающим током и выгибается в сторону металла с маленьким расширением. Когда ток больше номинальной величины, то со временем пластина выгибается настолько, что этого изгиба хватает для реагирования тепловой защиты. Время, при котором среагирует расцепитель, зависит от степени превышения относительно номинального тока.

При значительном увеличении от номинала тока, тепловая защита отключит автомат быстрее, чем при малом превышении от номинала.  Второй тип защиты автомата срабатывает на короткое замыкание в нагрузке – это электромагнитный расцепитель. Он состоит из медной катушки с металлическим сердечником. Относительно величины проходящего тока растет и электромагнитное поля катушки, которое намагничивает стальной сердечник.

Демонстрация механизмов автомата

Намагниченный сердечник притягивается, преодолевая усилие удерживающей его пружины, толкает механизм электромагнитной защиты и разрывает контакты. Номинального тока и тока немного выше не хватает для намагниченности сердечника, чтобы сработал механизм расцепителя. А ток короткого замыкания создает намагниченность сердечника достаточную для отключения автомата за сотые доли секунды или даже меньше.

Защита автомата при разных перегрузках

Механизм теплового расцепителя не сработает при небольшом и недолгом токе выше номинального. При большой продолжительности тока больше номинального сработает тепловой расцепитель. Время, отключения автомата тепловой защитой, может доходить до часу.

Механизмы автоматического выключателя

Временная задержка позволяет не отключать автоматы при значительных пусковых токах двигателя и кратковременных бросках тока. Время токовая характеристика тепловых расцепителей зависит также от окружающей температуры. При повышенных температурах тепловая защита отработает быстрее, чем на холоде.

Вызвать перегрузку можно включением нескольких бытовых приборов — это чайник, стиральная машина, кондиционер, электроплита. При перегрузке автомат отключается, но сразу включить его невозможно, нужно ждать, чтобы остыла биметаллическая пластина.

Работа автомата при коротком замыкании

Большие токи короткого замыкания могут оплавить электропроводку или сжечь изоляцию. Чтобы сохранить электропроводку, используют электромагнитный расцепитель. При коротких замыканиях механика электромагнитного расцепителя срабатывает мгновенно, защищая электропроводку, и она не успевает нагреться.

Однако во время размыкания контактов появляется электрическая дуга с огромной температурой. Для защиты от обгорания контактов, разрушения корпуса предназначена дугогасительная камера. Конструктивно камера состоит из элемента с набором медных тонких пластин с небольшим зазором.

Электромагнитная и тепловая защита автоматического выключателя

Электрическая дуга касаясь набора пластин через медный провод соединенного с контактом, рассыпается на части, остывает и исчезает. При коротком замыкании образуются газы, которые выходят через отверстия в камере. Для повторного включения автомата, нужно устранить причину короткого замыкания, или автомат опять выбъет.

Виновника короткого замыкания можно определить последовательным выключением бытовых электроприборов. Но если после отключения всех приборов короткое замыкание не исчезает, то большая вероятность его происхождения в электропроводке. Состояние короткого замыкания могут вызвать электроосветительные приборы, которые также необходимо отключать.

Тоже интересные статьи

electricavdome.ru

Как устроен автоматический выключатель

Автоматический выключатель или сокращенно именуемый как «автомат»- самый распространенный аппарат, отключающий от сети электротехнику при аварийных ситуациях, происходящих в электрических сетях напряжением до 1000 Вольт. Автоматический выключатель предназначен для защиты электрического оборудования от токов короткого замыкания и продолжительных по времени  перегрузок (если встроено тепловое реле), включаемых и отключаемых как вручную, так и дистанционно. Используется в сетях постоянного и переменного токов. На заводах – изготовителях выпускают одно-, двух- и трехполюсные автоматические выключатели.

В настоящее время автоматы выпускают различных марок, но все они имеют одинаковые конструктивные части:

-главные силовые контакты;

-дугогасительная камера;

-электромагнитный  расцепитель;

-тепловой  расцепитель;

-механизм включения и отключения.

Ток по автоматическому выключателю протекает в следующем порядке: силовые контакты, тепловой расцепитель, электромагнитный расцепитель.

Силовые контакты состоят из неподвижного и подвижного, приводящегося  в движение механизмом включения. При включении автомата или замыкании его силовых контактов необходимо прикладывать усилия, т.к. составные части включающего устройства входят в зацепление друг с другом, осуществляя продолжительное нажатие силовых контактов. Отключение автомата происходит при легком нажатии на привод механизма. Это объясняется тем, что при разрыве силовых контактов, по которым протекает большой ток (короткое замыкание, перегрузка) возникает электрическая дуга, обладающая разрушающим воздействием. И, соответственно, чем быстрее разомкнутся контакты, тем меньше по продолжительности «существование» дуги!

Стенки дугогасительной камеры, куда помещаются силовые контакты, сделаны из фибры, в которые вставлена деионная решетка в виде «вилочек».  Появление электрической дуги  сопровождается выделение  теплоты, вызывающей  выделение газа из фибры. Газ, в свою очередь, сокращает горение дуги. Деионная решетка делит дугу несколько коротких дуг, тем самым ослабляя разрушающее действие.

Электромагнитный  расцепитель состоит из катушки (3-7 витков силового медного провода) и сердечника, помещенного внутри катушки. При протекании тока по силовым контактам в 3-4 раза превышающего номинальный ток автомата, магнитный поток катушки выталкивает сердечник, который воздействует на механизм отключения силовых контактов.

На корпусе автоматического выключателя указывают величину напряжения на которое он рассчитан, род тока (переменный или постоянный),номинальный ток, ток срабатывания электромагнитного расцепителя, количество полюсов.

Читайте также:

На главную

на Ваш сайт.

pro100electrik.ru

Конструкция и принцип работы автоматического выключателя

Автоматический выключатель (АВ) это коммутационный аппарат, снабженный токовыми защитами. Большинство автоматических выключателей имеют защиту от токов короткого замыкания (отсечка) и защиту от перегрузки (максимальная токовая защита с выдержкой времени, тепловая защита).

Содержание:

Автоматические выключатели могут классифицироваться по способу гашения электрической дуги, по типу привода, по способу установки. В зависимости от среды, в которой происходит гашение дуги автоматические выключатели делятся на:

• воздушные;
• масляные;
• вакуумные.

Гашение электрической дуги в масле или в вакууме применяется в основном в высоковольтных выключателях. Гашение дуги в воздухе может применяться как низковольтных, так и в высоковольтных выключателях.

Автоматические выключатели могут включаться вручную, с помощью встроенного электродвигателя или электромагнитного привода. Электрические приводы в основном применяют для дистанционного управления автоматами. Большинство низковольтных выключателей, рассчитанных на относительно небольшие токи, обычно снабжаются ручным приводом.

Нужно заметить, что автоматические выключатели хоть и являются коммутационными аппаратами, однако, их ресурс включения-отключения значительно ниже, чем у магнитных пускателей или контакторов.

В этом материале мы будем рассматривать широко распространенные автоматы, предназначенные для установки на DIN-рейку.

Назначение и принцип действия защит автоматических выключателей

Как уже отмечалось выше, автоматические выключатели оснащаются двумя видами токовых защит, защитой от токов короткого замыкания и тепловой защитой.

В модульных автоматических выключателях защита от токов короткого замыкания осуществляется с помощью электромагнитных расцепителей устанавливаемых на каждую фазу. Электромагнитный расцепитель представляет собой катушку из нескольких витков толстого провода, по которой течет ток. Внутри катушки размещается сердечник из ферромагнитного материала. При достижении током порогового значения, сердечник втягивается внутрь катушки и электромагнитный расцепитель срабатывает. Ток, при котором срабатывает электромагнитный расцепитель, называется уставкой отсечки. Следует заметить, что срабатывание отсечки происходит очень быстро. Поэтому отсечка является токовой защитой без выдержки времени. Порог срабатывания токовой отсечки обычно выбирают больше 4. Кратность тока срабатывания расцепителей указывается на корпусе автомата.

Защита от токов перегрузки в автоматических выключателях реализуется с помощью тепловых реле устанавливаемых на каждой фазе. Тепловое реле представляет собой биметаллическую пластину, на которую навит провод, по которому течет ток. При протекании тока превышающего номинальный ток выключателя, биметалл нагревается и деформируется. Деформирующаяся пластина воздействует на расцепитель автомата и, он отключается. Уставка тепловых расцепителей автоматических выключателей обычно составляет 1.2Iном. Время срабатывания защиты зависит от величины тока. Чем больше ток, тем быстрее срабатывает защита. Таким образом, с помощью теплового реле не только контролируется величина тока, но и осуществляется выдержка времени. Следует заметить, что работа тепловой защиты напрямую зависит от температуры окружающего воздуха. Поэтому защита от перегрузки автоматических выключателей может гарантировано сохранять свои характеристики только в диапазоне температур указанных производителем.

Зависимость времени срабатывания защит автомата от тока называется время-токовой характеристикой. Типичный график время-токовой характеристики автомата приведен на рисунке.

На графике видно, что время срабатывания тепловой защиты, в зависимости от тока, может составлять от одного часа до одной секунды. Скорость срабатывания отсечки от величины тока зависит в гораздо меньшей степени.

Конструкция модульных автоматических выключателей

Основные детали модульного автоматического выключателя показаны на рисунке.

Модульные автоматические выключатели предназначены для установки на DIN-рейку. Для этой цели на задней стороне автоматов имеется специальный паз и замок надежно фиксирующий выключатель на рейке. Автоматические выключатели могут иметь от одного до четырех полюсов. В однофазной сети чаще всего используются однополюсные автоматы, а в трехфазной – трехполюсные.

Основными узлами автоматов являются:

• Контактная система;
• Расцепители, тепловой и электромагнитный;
• Система дугогашения;
• Механизм взвода и расцепления.

Контактная система состоит из подвижного и неподвижного контактов. Для обеспечения низкого переходного сопротивления, контактирующие поверхности покрываются металлокерамикой на основе серебра. Подвижный контакт соединяется с электромагнитным расцепителем посредством гибкой металлической связи.

Гашение дуги в автоматических выключателях осуществляется в дугогасительных камерах. Для гашения дуги в камере устанавливается ряд металлических пластин, которые дробят и охлаждают дугу. Камера изготавливается из фибры, которая при нагреве выделяет газы способствующие гашению дуги. Избыточное давление газов отводится из корпуса автомата через специальный канал.

Механизм включения и отключения автоматического выключателя устроен таким образом, что включение и отключение выключателя происходит быстро, независимо от скорости движения рычага управления.

Критерии выбора автоматических выключателей

Номинальный ток автоматического выключателя должен соответствовать максимально допустимому току защищаемой линии. Обычно максимальный ток определяется сечением и материалом проводов или кабелей.

Кратность тока электромагнитного расцепителя автомата выбирают исходя из пусковых токов электродвигателей, защищаемых выключателем. Это связано с тем, что пусковые токи двигателей могут превышать номинальные токи в четыре и более раз.

elektrika.ru

5. Устройство и принцип работы автоматического выключателя.

Корпус автоматического выключателя 1 выполнен из термостойкой пластмассы. Пластиковая рукоядка 2 служит для управления автоматом (включение или выключение). Фиксация автоматического выключателя на DIN-рейке производится защёлкой-

фиксатором 3.

Принцип работы автоматического выключателя следующий:

При включении автомата напряжение, подаваемое на верхнюю винтовую клемму 4 проходит через биметаллическую пластину 6 (тепловое расцепление) и через обмотку соленоида 9, поступая на подвижный контакт 7.

Далее, через неподвижный контакт 8, напряжение поступает на нижнюю винтовую клемму, к которой подключается «отходящий» провод – нагрузка.

Защитное отключение автоматического выключателя происходит при срабатывании механизма расцепления, приводя к размыканию подвижного контакта 7.

Механизм расцепления, в зависимости от силы проходящего тока может быть приведён в действие двумя способами:

1) При значительном резком увеличении тока, проходящего через автомат (короткое замыкание) образуется магнитное поле, которое втягивает сердечник, что приводит в действие механизм расцепления – это магнитное расцепление.

2) При прохождении через автоматический выключатель токов со значениями, превышающими допустимые, происходит нагрев биметаллической пластины 6, что приводит к её изгибу и, как и в первом случае – расцеплению контактов.

Из-за больших токов, в обоих случаях при расцеплении контактов образуется дуга, поэтому для её нейтрализации в устройство автоматического выключателя обязательно входит дугогасительная камера 5, которая представляет собой набор металлических пластин особой формы, закреплённых параллельно.

В качестве дополнительной защиты от прогорания корпуса автоматического выключателя применяется специальная металлическая пластина 10.

6. Назначение, конструкция и принцип работы реле обратного тока.

Общие сведения

Реле обратного активного тока типа РОТ-54Р предназначены для защиты судовых генераторов переменного тока частотой 50 Гц от появления обратного активного тока.

Структура условного обозначения

РОТ-54Р ОМ4:

РОТ - реле обратного тока;

5 - номинальная частота тока 50 Гц;

4 - модификация реле;

Р - удовлетворяющее требованиям Правил Регистра;

ОМ4 - климатическое исполнение (ОМ) и категория размещения (4) по ГОСТ 15150-69.

Условия эксплуатации

Температура окружающего воздуха от минус 10 до 50°С.

Относительная влажность окружающего воздуха до 80% при температуре 40°С и до 98% при температуре 35°С.

Атмосфера типа III по ГОСТ 15150-69.

Вибрация с частотой от 5 до 30 Гц, с амплитудой 1 мм для частот от 5 до 8 Гц и с ускорением 0,5 g (5 м/с2) при частотах от 8 до 30 Гц.

Удары с ускорением 3 g (30 м/с2) с частотой от 40 до 90 ударов в минуту.

Реле обеспечивают надежную работу при длительных наклонах до 22,5° от вертикали в любую сторону, а также при качке с периодом (7-19) с до 45° от вертикали в любую сторону.

Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, а также агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металл и изоляцию.

Реле допускают пребывание в нерабочем состоянии: при повышенной температуре окружающего воздуха 60°С; при пониженной температуре окружающего воздуха минус 50°С, а затем после 12-часовой выдержки в нормальных климатических условиях должны быть пригодны к эксплуатации.

Степень защиты реле IР40 по ГОСТ 14254-96, за исключением выводов, для которых степень защиты IР20 при подсоединенных проводниках.

Реле предназначены для переднего присоединения проводов.

Требования безопасности по ГОСТ 12.2.050-80.

Реле для внутригосударственных и экспортных поставок соответствует ТУ 16-87 ИГФР. 648233. 017 ТУ. ТУ 16-87 ИГФР.648233.017 ТУ

Технические характеристики

Номинальное напряжение, В - 133, 230, 400

Номинальная частота тока, Гц - 50

Номинальный ток, А - 5

Уставки по обратному активному току - (0,02-0,14)Iном;

срабатывания, плавно регулируемые в диапазонах - (0,13-0,25)Iном Уставки по времени срабатывания - 0,25; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0; 12,0 Время срабатывания реле при токе, равном 10-кратному току уставки, с, не более - 0,1 Время готовности к срабатыванию, с, не более - 3 Потребляемая мощность в ждущем режиме, В·A не более: по цепи тока - 3 по цепи напряжения - 10

Режим работы реле - длительный. Токовая цепь реле должна подключаться ко вторичным цепям трансформаторных датчиков тока типа ТШ-0,66М-О (ТУ 16-517.907-75) или стандартных трансформаторов тока с номинальным вторичным током 5 А и классом точности не ниже 1,0.

Реле имет один замыкающий полупроводниковый ключ.

Коммутационная способность ключа:

&nbsp3 А (действующее значение), 435 В переменного тока частотой 50 Гц при активно-индуктивной нагрузке с соsφ0,8. Максимальный ток включения 7 А (амплитудное значение) в течение 10 мс;

&nbsp4 А, 400 В постоянного тока при активно-индуктивной нагрузке с t?10 мс. Максимальный ток включения 6,5 А в течение 10 мс.

Коммутационная способность замыкающего сиг- нального контакта составляет (0,02-0,3) А при (27+3) В постоянного тока сonct 0,007 с и (0,05-0,3) А при 115 В переменного тока частотой 50 Гц с соs φ0,5 при общем числе циклов ВО 10000, в том числе 2000 циклов ВО при температуре 50°С.

Реле длительно выдерживает напряжение, равное 1,06 от номинального, и ток, равный 1,1 от номинального.

Реле выдерживает без повреждений ток 150 А в течение 1 с.

Отклонение параметров срабатывания реле на всех уставках при изменении температуры окружающего воздуха от минус 10 до 50°С от фактических величин срабатывания, полученных при нормальных климатических условиях, не более + 5% по току, + 10% по времени срабатывания.

Реле возвращается в исходное состояние без срабатывания, если ток, превышающий ток срабатывания, по истечении времени не более 0,9 минимально допустимого времени срабатывания для данной уставки в нормальных климатических условиях уменьшится до 0,8 тока срабатывания на уставке.

Реле надежно работает при длительных отклонениях напряжения от минус 10 до 6% от номинального и частоты + 5% от номинальной, при кратковременных отклонениях напряжения от минус 30 до 20% от номинального (длительностью до 1,5 с) и частоты + 10% от номинальной (длительностью до 5 с).

Масса реле не более 3,2 кг.

Средний срок службы реле - 12,5 лет, срок сохраняемости - 5 лет.

Наработка реле - 25000 ч со дня ввода в эксплуатацию.

7. КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦЕП ДЕСТВИЯ РЕЛЕ.

Реле состоит из датчика тока ДТ, мас- штабных усилителей У1 и У2, производящих согласование входного уровня сигнала от датчика тока с требуемым в схеме. Датчик напряжения ДН, как и датчик тока ДТ, осуществляет гальваническую развязку и согласует уровень напряжения контролируемой сети с требуемым в схеме реле. Напряжение с его выхода поступает на вход нуль-органа НО, с выхода которого периодическая последовательность прямоугольных импульсов поступает на управляющий вход фазочувствительного выпрямителя ФЧВ и через одновибратор ОВЗ на счетный вход элемента времени ЭВ. С выхода ФЧВ сигнал поступает на вход интегратора И, который в конце каждого периода сбрасывается импульсами, сформированными одновибратором ОВ2. В интеграторе происходит сложение сигналов, поступающих с выхода ФЧВ и задатчика уставки по току ЗУТ, чем обеспечивается независимость уставки от частоты

Принципиальная схема реле.

Структурная схема реле РОТ-54Р

ДТ - датчики тока; ДН - датчики напряжения;

У1, У2 - масштабные усилители;

НО - нуль-орган; ФЧВ - фоточувствительный выпрямитель;

И - интегратор; ЗУТ - задатчик уставки по току;

ПО1, ПО2 - пороговые органы; РИ - расширитель импульсов;

ЭВ - элемент времени; ЗУВ - задатчики уставки по времени;

РО - реагирующий орган; ВО - выходной орган;

СС - схема совпадения; ОВ1, ОВ2, ОВ3 - одновибраторы;

К - встроенное электромагнитное реле; БП - блок питания

Сигнал с выхода интегратора поступает на вход порогового органа ПО1, с выхода которого поступает на стробируемый расширитель импульсов РИ. Стробирующие импульсы поступают перед импульсами сброса интегратора в конце каждого периода от одновибратора ОВ1. Активный уровень с выхода РИ разрешает счет ЭВ. Выдержка времени задается задатчиком уставки по времени ЗУВ. После окончания выдержки времени происходит срабатывание реагирующего органа РО, сигнал с вывода которого поступает на выходной орган ВО. Имеющийся в схеме реле канал отсечки содержит пороговый орган ПО2 и схему совпадения СС. При входном токе, превышающем 10 Iус, ПО2 воздействует в случае обратного тока через СС на РО, минуя элемент времени. Питание реле производится от блока питания БП.

Конструктивно реле выполнено в защищенном корпусе, состоящем из пластмассового основания, кожуха и съемной крышки.

Элементы схемы и трансформаторы размещены на трех субблоках.

Электрическая связь субблоков между собой осуществляется с помощью печатной кросс-платы, расположенной в основании реле. Связь субблоков с кросс-платой осуществляется с помощью разъемов.

На верхние планки выведены два ряда переключателей и ручка плавной регулировки. Нажатием и последующим поворотом соответствующих переключателей производится выставление диапазонов регулирования по току срабатывания и уставок по времени срабатывания.

Вращением ручки согласно схеме производится плавная настройка уставки по току срабатывания. Ручка фиксируется в положении определенной уставки прижимом и винтом М3. Для внешних электрических соединений реле служат клеммные узлы, расположенные на основании. Они закрыты изоляционными крышками.

Присоединение внешних проводов к реле - переднее. Крепление реле к панели осуществляется винтами в основании.

Реле ремонтопригодно в условиях специализированного ремонтного предприятия.

Реле допускают совместную работу с реле активной мощности типа РМ-55Р.

Схема подключения реле.

Электрическая схема подключения реле РОТ-54Р

К - нагрузка; ТА - трансформатор тока

Монтаж токовых цепей выполнить проводниками сечением не менее 2,5 мм2, остальных цепей - не менее 0,75 мм2. Цепи реле не допускается объединять в один жгут с цепями управления распределительного устройства, при этом допускается перекрещивание жгута реле с проводниками распределительного устройства.

Габаритные установочные размеры.

Распределительные (вторичные) щиты РЩ. Эти щиты предназначены для питания групповых щитов, а также отдельных потребителей, не требующих непосредственного питания электроэнергией от ГЭРЩ.

Состав коммутационно-защитной аппаратуры, установленной на РЩ, и ее параметры определяются количеством и мощностью потребителей, питающихся от РЩ.

Групповые распределительные щиты ГРЩ. Групповые щиты получают электроэнергию от ГЭРЩ или РЩ и распределяют ее между отдельными потребителями. Различают силовые, осветительные и сигнальные групповые щиты. В осветительных групповых щитах нагрузка любой из групп не должна быть более 6 А. Нормализованные групповые распределительные силовые щиты и щиты освещения изготовляются в унифицированных блочных корпусах с установочными автоматическими выключателями.

Специализированные распределительные щиты. К специализированным щитам относятся, в частности, контрольные щиты КЩ, служащие для дистанционного контроля работы генераторов, потребителей и сетей, зарядные аккумуляторные щиты ЗАЩ, применяемые для зарядки аккумуляторов, и т. д.

Распределительные щиты питания с берега ЩПБ. Щиты питания с берега предназначаются для подключения судовых электрических установок к береговым сетям.

studfiles.net

Автоматический выключатель - конструкция и принцип работы :: SYL.ru

Автоматический выключатель – это автомат, который предназначен для оперативного включения и отключения электрических цепей в основном классом напряжения до тысячи вольт, который также защищает сеть от возникновения и распространения токов короткого замыкания (КЗ), перегрузок, снижения напряжения в сети или же его пропажи.

Как выбрать автоматический выключатель?

Очень важную роль в вопросах защиты сетей играют элементы, которые реагируют на возможные отклонения контролируемого параметра от нормального значения. Именно эти параметры необходимо учитывать при выборе автоматов. В таком устройстве, как автоматический выключатель, можно устанавливать следующие виды расцепителей:

• максимального тока, которые мгновенно срабатывают при возникновении короткого замыкания в электрической цепи;
• обратного тока, срабатывающие при изменении вектора направления тока в цепях переменного тока;
• минимального напряжения, которые срабатывают в случаях исчезновения или понижения напряжения;
• независимые, служащие для дистанционного управления таким устройством, как автоматический выключатель;
• тепловые, которые применяются для предохранения от возможных перегрузок;
• комбинированные, которые одновременно включают в себя тепловые и электромагнитные элементы.

В основном двухполюсный автоматический выключатель снабжен специальными механизмами свободного расцепления. Они обеспечивают автоматическое отключение аппарата.

Автоматический выключатель и его конструкция

Обязательными элементами в любом автомате являются главные и дугогасительные контакты. Главные обычно делают из меди. Они имеют маленькое переходное сопротивление, могут долгое время пропускать большие токи. Дугогасительные контакты выполняют из металлокерамики. Их подключают параллельно главным.

Автоматический выключатель – включение и отключение

При повороте рукояти по часовой стрелке или же с помощью дистанционного электромагнитного привода осуществляется включение автомата. Рычаги механизма расцепления свободно перемещают контактный рычаг вправо. При повороте рычага вокруг своей оси дугогасительные контакты замыкаются, при этом сжимая амортизационную пружину. Затем замкнутся главные контакты. Автоматический выключатель во включенном состоянии ставится при перемещении шарнирного соединения на защелку. Отключить автомат можно вручную (повернуть рукоятку против часовой стрелки) или же автоматически. Дистанционно будет осуществляться отключение при протекании электрического тока по отмоткам отключающего электромагнита в расцепителе. Сердечник перемещает шарниры вверх, и система рычагов воздействует на пружину, которая и отключает автоматический выключатель. При возникновении между контактами электрической дуги она начинает гаситься в специальной дугогасительной камере. Для этого используют метод гашения делением на много рядов дуг с помощью металлических пластин. Таким образом, это устройство можно назвать и защитным аппаратом, и коммутационным приспособлением для электрических цепей до тысячи вольт.

www.syl.ru

Выключатели автоматические. Типы, виды, устройство, работа автоматических выключателей.

Выключатели автоматические быстродействующие (до настоящего времени это выключатели постоянного тока). Выключатели предназначены для защиты полупроводниковых преобразователей, электрических машин и линий постоянного тока при коротких замыканиях, перегрузках и обратных токах в промышленных установках (например, в электроприводах прокатных станов) и в установках магистрального, промышленного и городскрго электрифицированного транспорта.

 

 

Рис. 4-2. Схема силективной защиты.

В указанных современных установках, в частности в установках с полупроводниковыми преобразователями, токи КЗ достигают 200-300 кА. Полупроводниковые устройства в отличие от электрических машин не допускают перегрузок. В силу их природы интеграл Джоуля у них много ниже, чем у электрических машин и других электромеханических устройств. Все это требует ускоренного отключения аварийного участка и огра­ничения тока в цепи.

Следует учесть еще одно весьма важное обстоятельство — наличие громадных  электродинамических сил, возникающих при указанных токах. Например, в цепи, в которой ток КЗ может достигнуть установившегося значения 300 кА, при начальной скорости (крутизне) нарастания 4,5 • 106 А/с выключателю с временем отключения toткл = 0,08 с приходится отключать ток 280 кА, при tоткл = 0,04 с - ток 160 кА, а быстродействующему выключателю с tоткл = 0,005 с — ток около 22 кА. Электродинамические силы здесь ограничиваются в 50—150 раз.

По защитным характеристикам нашими стандартами (ГОСТ 2585—81 Е) собственное время размыкания быстродействующего выключателя в зависимости от тока отключения и крутизны его нарастания регламентировано: 1-й класс—до 0,008 с, 2-й класс - до 0,005 с, 3-й класс - до 0,002 с.

На переменном токе номинальные токи в установках ограничиваются за счет перехода на более высокое напряжение - на 220, 380 и 660 Вив настоящее время на 1140 В. Рост мощностей установок ставит задачу создания быстродействующих выключателей и на переменном токе.

Привод. Привод служит для включения выключателя по чьей-либо команде (оператора, системы автоматического управления и др.). Выполняются выключатели с ручным или двигательным приводом либо с тем и другим. Под двигательным понимают привод, в котором сила создается любым видом энергии, кроме мускульной энергии оператора, например электромагнитом, электродвигателем, пневматикой, гидравликой и т. п. Отключение выключателя осуществляется пружинами после разъединения расцепляющего устройства.

 

Рис. 4-3. Пример исполнения расцепляющего устройства автоматического выключателя

Расцепляющее устройство. Это устройство предназначено:

для исключения возможности удерживать контакты выключателя во включенном положении (рукояткой, дистанционным приводом) при наличии ненормального режима работы в защищаемой цепи;

для обеспечения моментного отключения, т. е. не зависящей от оператора, рода и массы привода скорости расхождения контактов.

Расцепляющее устройство представляет собой систему шарнирно-связанных рычагов, соединяющих привод включения с системой подвижных контактов, которые соединены с отключающей пружиной. Принцип работы устройства может быть пояснен схемой на рис. 4-3.

Схема на рис. 4-3, а соответствует положению «Отключено вручную» и «Выключатель взведен». «Взведен» означает, что контакты 7 и 8 разомкнуты, а фигурный рычаг 9 поставлен под зацепление 4 отключающего валика 5; это осуществляется поворотом рукоятки 1 вправо. При повороте рукоятки влево отключающая пружина 2 переведет «ломающиеся» рычаги 3 и б через мертвое положение до упора шарнира О в рычаг 9 и замкнет контакты. Положение «включено» показано на рис. 4-3,6.

В случае возникновения ненормальных условий работы в защищаемой цепи соответствующий расцепитель повернет отключающий валик и выведет его из зацепления с фигурным рычагом. Под действием отключающей пружины фигурный рычаг повернется и другим своим концом переведет «ломающиеся» рычаги вправо через мертвое положение. Отключающая пружина «изломит» рычаги и разомкнет контакты. Выключатель окажется в положении «Отключено автоматически» (рис. 4-3, в). Для повторного включения необходимо отвести рукоятку вправо и ввести в зацепление фигурный рычаг с отключающим валиком.

Конструкции расцепляющих устройств весьма разнообразны, однако действие их подобно описанному. В дальнейшем расцепляющее устройство будем изображать схематично в виде двух сцепленных рычагов.

 

 

Рис. 4-4. Времятоковая характеристика выключателя серии ВА51

 

Следует отметить одно весьма важное обстоятельство. Отключающие и контактные пружины в автоматических выключателях развивают силы в десятки и сотни ньютонов. Система рычагов расцепляющего устройства строится так, что для расцепления требуются незначительные усилия. Это позволяет иметь легкие и высокочувствительные расцепители.

Расцепители. Это элементы, которые контролируют заданный параметр защищаемой цепи и, воздействуя на механизм расцепления, отключают выключатель при отклонении значения параметра от установленного. Они представляют собой реле или элементы реле, встроенные в выключатель с использованием его элементов или приспособленные к его конструкции. Расцепители выполняются на базе электромеханических реле. В настоящее время все большее применение находят расцепители на принципах или на базе статических реле и их элементов. При этом контролирующие и сравнивающие органы расцепителя выполняются на полупроводниковых элементах с выходом на независимый электромагнитный элемент (исполнительный орган), воздействующий на механизм расцепления.

Автоматические выключатели, как правило, снабжаются расцепителем максимального тока для защиты в зоне токов перегрузки и токов короткого замыкания или только токов короткого замыкания. Электромеханические расцепители выполняются электромагнитными, электротепловыми или комбинированными. Расцепитель максимального тока на базе статических реле состоит из блока полупроводникового (БПР), измерительных элементов, встраиваемых в каждый полюс выключателя, и выходного электромагнитного элемента. Измерительными элементами служат на переменном токе трансформаторы тока, на постоянном токе — шунты или трансформаторы постоянного тока. Независимо от принципа устройства расцепители могут выполняться без выдержки времени при срабатывании, с независимой от тока выдержкой времени, с обратнозависимой от тока выдержкой времени. Типичная времятоковая характеристика современного выключателя приведена на рис. 4-4. Полупроводниковый расцепитель, более сложный по устройству, позволяет получить более благоприятные времятоковые характеристики. Пример схемы и устройства такого расцепителя рассмотрен ниже, в разделе 4.

Выключатели могут дополнительно снабжаться расцепителями:

независимым — для дистанционного отключения выключателя при подаче на расцепитель соответствующего напряжения;

минимального или нулевого напряжения — для автоматического отключения выключателя при снижении ниже определенного уровня или исчезновении напряжения.

Могут быть и другого вида расцепители.

Схема выключателя с расцепителем максимального тока мгновенного действия показана на рис. 4-5, а. Токоведущую шину 1 полюса выключателя охватывает магнитопровод, состоящий из сердечника 2 и якоря 3. Когда ток станет выше определенного значения, тяговое усилие превысит усилие пружины 5, якорь притянется и повернет отключающий валик 4. Расцепляющее устройство освободится. Выключатель отключится. Регулирование тока срабатывания осуществляется натягом пружины 5.

 

 

Рис. 4-5. Примеры схем некоторых электромеханических расципителей.

 

Расцепитель минимального напряжения (рис. 4-5,б) состоит из электромагнита — сердечника 2, якоря 4 и катушки 3, подключенной на контролируемое напряжение. При нормальных режимах якорь притянут. При снижении контролируемого напряжения ниже определенного значения (уставки) якорь под действием регулировочной (она же и отключающая) пружины 5 отпадет и, воздействуя на расцепляющее устройство через защелку б, отключит выключатель. Магнитная система рас-цепителя выполняется так, что МДС катушки при номинальном напряжении недостаточна для притяжения якоря, но достаточна для его удержания. Якорь при­тягивается при подготовке выключателя к включению при помощи рычагов 1, связанных с валом выключателя.

Расцепитель напряжения независимый (рис. 4-5, в) представляет собой электромагнит, который притягивает свой якорь при включении катушки на соответствующее напряжение. Своим концом якорь воздействует на расцепляющее устройство и отключает выключатель.

Пример исполнения комбинированного (электротеплового и электромагнитного) расцепителя приведен на рис. 4-6. При перегрузках срабатывает электротепловой расцепитель: биметаллическая пластинка 2 вследствие нагрева изгибается и винтом 3 поворачивает отключающий валик 4. При коротком замыкании срабатывает электромагнитный расцепитель, состоящий из сердечника 7 и якоря 5, охватывающих токопровод 6. Электромагнитный расцепитель воздействует на тот же отключающий валик. Для ограничения тока через биметаллическую пластинку служит шунт 1.

 

Рис. 4-6. Схема комбинированного (электротеплового и электромагнитного) расцепителя.

 

www.eti.su

---

• 
  Чем источник эдс отличается от источника тока
• 
  Тт защитные свойства
• 
  Первая помощь при ударе током на производстве
• 
  Когда возникает режим короткого замыкания в цепи
• 
  Температура плавления припоев
• 
  Линия электропередачи
• 
  Эл питание
• 
  Сеть tn c
• 
  Опора на
• 
  Схема пакетного выключателя
• 
  Блок управления светодиодной лентой