2017-10-25
711
В распределительных сетях напряжением до 1000 В промышленных предприятий, в системах собственных нужд станций и подстанций широкое распространение получили автоматические выключатели (автоматы). Автоматы представляют собой силовые выключатели переменного (постоянного) тока с встроенными в них простейшими релейными устройствами прямого действия (расцепителями). Расцепители обеспечивают автоматическое отключение выключателя при перегрузках, коротких замыканиях и при недопустимом снижении напряжения. Таким образом, автоматы служат для включения и отключения электрических цепей напряжением до 1000 В и осуществляют защиту этих цепей от токов перегрузки, коротких замыканий и понижения напряжения. Для гашения электрической дуги, возникающей на контактах при отключении цепи под нагрузкой, автоматы снабжаются гасительными устройствами. В качестве гасительных устройств наибольшее применение получили:
- лабиринтно-щелевые камеры из дугостойких, инертных в отношении вьщеления газа материалов;
- камеры со стальными пластинами (металлическая решетка), в которых дуга делится на ряд коротких дуг, перемещающихся
вдоль пластин под действием электродинамических сил;
- камеры комбинированного типа, в которых используются элементы камер первых двух типов.
Основными параметрами автоматов являются:
1. Номинальное напряжение — 
2. Номинальный ток выключателя - 
3. Отключающая способность (характеризуется номинальным током отключения) - 
-
4. Время отключения (промежуток времени от момента, когда ток в цепи достигает тока срабатывания автомата, до момента размыкания контактов) - 
-
5. Номинальный ток расцепителей - 
.
Автоматические выключатели выпускаются для коммутирования цепей постоянного и переменного тока при напряжениях:
переменное (В) - 320/220; 660/380;
постоянное (В) - 100; 220; 440.
Номинальные токи автоматов российского изготовления лежат в пределах: АВМ - = 400...2000 А; AM - = 800...5000 А; АЕ - =
0,3...100 А; Э (электрон) - = 630...4000; ВА50 - =25...
1600 А; ВА75 - =2500...4000 А;
Отключающая способность выключателей достигает 40-60, 100 и более килоампер (действующее значение).
По собственному времени отключения автоматы подразделяют на нормальные (
= 0,02-0,1 с); с выдержкой времени наотключение (селективные) и быстродействующие (.< 0,05 с). Быстродействующие выключатели отключают цепь прежде, чем ток КЗ достигнет максимального (ударного) значения, т.е. обладают токоограничивающим эффектом. Автоматические выключатели с номинальным током до 630 А имеют одну пару контактов, являющихся одновременно главными и дугогасительными. Выключатели с номинальным током свьппе 630 А имеют две пары контактов, выключенных параллельно. При отключении главные контакты размыкаются раньше дугогасительных, обеспечивая появление дуги только на дугогасительных контактах.
Выключатель А3700
Автоматические выключатели этого типа предназначены для коммутации электрических цепей переменного тока напряжением до 660 В и постоянного - до 440 В (в зависимости от исполнения), а также для защиты электрических установок от токов КЗ и перегрузок. Выключатели допускают нечастые пуски короткозамкнутых асинхронных двигателей. Изготавливаются с разным или электромеханическим приводом. Выключатель (рис. 3.1) (образцы № 1, - 6) состоит из следующих узлов: корпуса, контактной системы, механизма управления, дугогасительных камер, электромагнитных, полупроводниковых (или тепловых) расцепителей максимального тока и дополнительных узлов.
Корпус выполнен из механически прочной пластмассы, и в нем смонтированы все детали и узлы выключателя. Между полюсами предусмотрены изолирующие перегородки.
Контактная система состоит из неподвижного (1) и подвижного (2) контактов, расположенных в каждом полюсе выключателя. Подвижные контакты каждого полюса соединены между собой посредством изоляционной траверсы, являющейся деталью механизма управления. Механизм управления выполнен по принципу ломающихся рычагов и устроен так, что обеспечивает моментальное замыкание и размыкание контактов, не зависящие от скорости движения рукоятки.
По положению рукоятки 5 выключателя (при ручном управлении) можно определить коммутационное положение выключателя, во включенном положении выключателя рукоятка занимает крайнее верхнее положение, в отключенном вручную - крайнее нижнее, а при автоматическом отключении - промежуточное положение.
Дугогасительные камеры расположены над контактами каждого полюса и действуют по принципу дробления и деионизации электрической дуги омедненными стальными пластинами 3, укрепленными в изоляционных стенках камеры. Над камерой в самостоятельном пластмассовом корпусе укреплен пламегаситель 4, предназначенный для охлаждения ионизированных газов, которые поступают через отверстия в крышке выключателя. Своим корпусом пламегаситель закрывает зажимы неподвижных контактов, находящихся под напряжением, предотвращая тем самым возможность случайного прикосновения к ним. Для автоматического отключения выключателя при сверхтоках перегрузки и коротком замыкании предусмотрена установка тепловых расцепителей и расцепителей максимального тока. Расцепитель максимального тока РЭ встраивается в каждый полюс выключателя и представляет собой сериесный электромагнит. При токах, больших тока уставки, якорь расцепителя 7 притягивается к сердечнику 8 и ударяет по кулачку отключающей рейки 9. Отключающая рейка поворачивается, разобщая детали механизма управления, и контакты размыкаются. Уставка электромагнитных расцепителей регулируется на заводе путем затяжки удерживающей пружины и в условиях эксплуатации не изменяется.
Тепловой расцепитель РТ состоит из биметаллической пластинки и шунта, по которому протекает ток цепи. При этом биметаллическая пластинка нагревается и изгибается. Если ток в цепи превышает 1,35 , то конец пластинки упирается в отключающую рейку и выключатель отключается. Тепловой расцепитель срабатывает с обратно зависимой от тока выдержкой времени и в эксплуатации не регулируется. На рис. 3.1 показана конструкция выключателя с отдельными электромагнитным и полупроводниковым расцепителями. Полупроводниковый расцепитель (РП) конструктивно состоит из съёмного блока управления и измерительных трансформаторов тока 6 (или магнитных усилителей для выключателей постоянного тока), встроенных в каждый полюс выключателя. Блок управления выполнен в пластмассовом корпусе, внутри которого на печатных платах расположены элементы, обеспечивающие отключение автомата при токах цепи, превышающих ток уставки в зоне КЗ и с выдержкой времени (при токах перегрузки). На лицевой стороне блока под прозрачной крышкой расположены шкалы и ручки потенциометров для плавного или дискретного регулирования параметров расцепителя: номинального тока расцепителя (.), тока срабатьшания в зоне КЗ, времени срабатывания при перегрузках или при КЗ. Там же располагаются клеммы для проверки работоспособности расцепителя. Блок управления крепится на выключателе. Электрические связи между блоком управления и трансформатором тока, а также отключающим электромагнитом осуществляются через штыревые разъёмы.
На выключателях отдельных модификаций могут устанавливаться расцепители минимального напряжения и независимый расцепитель. Расцепитель минимального напряжения представляет собой электромагнит с поворотным якорем, катушка которого подключена на напряжение контролируемой цепи. В рабочем положении якорь притянут к сердечнику. При недопустимом снижении напряжения якорь расцепителя отпадает, воздействуя на механизм управления, который отключает выключатель и препятствует включению отключенного выключателя. Для дистанционного отключения выключателя используется независимый расцепитель (РН) (электромагнит отключения). При нажатии на кнопку «Откл.» на обмотку расцепителя подается напряжение, якорь воздействует на отключающую рейку и выключатель отключается. Разновидности схем электрических соединений автоматов А3700 показаны на рис. 3.2 - 3.7
Автоматические выключатели могут иметь следующие защитные характеристики (рис. 3.8):
- зависимую от тока характеристику времени срабатывания (только с тепловым расцепителем);
- независимую от тока характеристику времени срабатывания (только с токовой отсечкой);
- ограниченно зависимую от тока двухступенчатую характеристику времени срабатывания - в зоне токов перегрузки выключатель отключается с зависимой от тока выдержкой времени; в зоне токов КЗ выключатель отключает токовой отсечкой с независимой от тока заранее установленной выдержкой времени (для селективных выключателей) или без выдержки времени (с тепловым и электромагнитным расцепителями, с полупроводниковым расцепителем);
- трёхступенчатую защитную характеристику. В зоне токов перегрузки выключатель отключается с зависимой от тока выдержкой времени в зоне токов КЗ - с независимой, заранее установленной выдержкой времени (зона селективной отсечки), а при близких КЗ - без выдержки времени (зона мгновенного срабатывания) (с полупроводниковым расцепителем).
На рис. 3.9 приведена трёхступенчатая защитная характеристика выключателя А3790С. Полупроводниковый расцепитель допускает плавную регулировку номинального рабочего тока расцепителя 
. (точка А на рис. 3.9 соответствует току срабатывания перегрузки при принятом значении .) тока срабатывания отсечки (точки Б, В, Г, Д, Е), времени срабатывания защиты от перегрузки и при токе 6 /н.раб (точки М, И, К), времени срабатывания отсечки (точки Л, М, Н) для селективных выключателей. Пунктирными линиями обозначена характеристика неселективных выключателей в зоне токов КЗ. Технические характеристики выключателей A3700 приводятся в [4, 8, 12]
