Практическая работа №5.4

 Анализ устройства и принципа действия аппаратов электрозащиты, автоматических выключателей.

Цели:

- формирование общих компетенций ОК 06, ОК 09

- формирование профессиональных компетенций ПК 1.3

Обеспечение занятия:

1. Описание конструкций автоматических выключателей

2. Рисунки конструкций автоматических выключателей

3. Методические рекомендации

Порядок выполнения работы:

1. Изучить по материалам конструкции автоматических выключателей

2. Вклеить рисунки схемы автоматических выключателей

3.  Описать конструкции автоматических выключателей

4. Описать принцип работы автоматических выключателей

5. Ответить на контрольные вопросы.

6. Представить отчет.

 

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели.

Автоматический выключатель предназначен для коммутации цепей при аварийных режимах, а также нечастых (от 6 до 30 в сутки) оперативных включений и отключений электрических цепей.

Автоматические выключатели, не обладая недостатками плавких предохранителей, обеспечивают быструю и надежную защиту электрической сети от токов перегрузки и короткого замыкания. Таким образом, автоматические выключатели выполняют одновременно функции защиты и управления.

Автоматические выключатели имеют реле прямого действия, называемые расцепителями, которые обеспечивают отключение при перегрузках, КЗ. Отключение может происходить без выдержки времени или с выдержкой. Автоматические выключатели характеризуются собственным временем отключения – это промежуток времени от момента, когда контролируемый параметр превзошел установленное для него значение, до момента начала расхождения контактов. Различают нормальные выключатели , а некоторые серии и до 1 с, с выдержкой времени – (селективные) и быстродействующие выключатели .

Нормальные и селективные выключатели не обладают токоограничивающим действием. Токоограничивающим действием обладают быстродействующие автоматические выключатели, так как отключают цепь до того, как ток в ней достигает максимального значения ударного тока .

Селективные автоматические выключатели позволяют осуществить селективную защиту сетей путем установки автоматических выключателей с разными выдержками времени: наименьший у потребителя и ступенчато возрастающей к источнику питания.

Для выполнения защитных функций выключатели снабжаются тепловыми расцепителями, или электромагнитными, либо комбинированными (тепловые и электромагнитные) расцепителями. Тепловые расцепители предназначены для защиты цепей от токов длительной перегрузки, а электромагнитные от токов короткого замыкания. В зависимости от характера изменения режима работы элемента сети от нормального режима срабатывают встроенные в аппарат тепловые или электромагнитные расцепители.

Действие тепловых расцепителей, встраиваемых в выключатель, основано на использовании нагрева биметаллической пластинки, изготовленной из спая двух металлов с различными коэффициентами теплового линейного расширения. В расцепителе при токе, превышающем ток, на который они рассчитаны, одна из пластин при нагреве удлиняется больше, в результате чего воздействует на отключающий пружинный механизм и коммутирующие контакты размыкаются.

Тепловой расцепитель автоматического выключателя не защищает электрическую сеть или электродвигатель от короткого замыкания. Это объясняется тем, что они, обладая большой тепловой инерцией, не успевают нагреться за столь малое время от тока короткого замыкания или пускового тока электродвигателя.

Электромагнитный расцепитель представляет собой электромагнит, воздействующий на отключающий пружинный механизм. Если ток в катушке электромагнита превышает определенное, заранее установленное значение, то электромагнитный расцепитель отключает коммутирующее устройство и в результате отключает линию мгновенно.

Схема автоматического выключателя с комбинированным расцепителем приведена на рис. 5.1. Для включения автоматического выключателя нажимают кнопку (выключатели серии АП50Б) или поворачивают рычаг (выключатели серии АЕ1000, АЕ2000, А3700, ВА) при этом замыкаются контакты 1 и защелка 3, 4 входит в зацепление.

 

Рис. 5. 1. Схема автоматического выключателя

При номинальном режиме ток нагрузки проходит по контактам 1, нагревательному элементу 6 теплового биметаллического расцепителя, катушке 9 электромагнитного расцепителя к электроприемнику.

При возникающей перегрузке ток, проходя по нагревателю теплового реле, нагревает биметаллическую пластинку 7, которая изгибается и действует на рычаг 5, рычаг приподнимает защелку 4, защелка освобождается и при этом под действием пружины 2 контакты 1 выключателя размыкаются.

При коротком замыкании электромагнит 9 электромагнитного расцепителя мгновенно втягивает сердечник 10 и толкателем 8 воздействует на рычаг 5 – происходит автоматическое отключение выключателя.

Автоматические выключатели характеризуются номинальным напряжением (максимальное напряжение сети, при котором еще допускается применять данный аппарат) и номинальным током (максимальный ток, указанный в паспорте, который выдерживает выключатель неограниченное время).

Расцепители, встроенные в выключатель, характеризуются номинальным током, который они выдерживают длительное время. Наименьший ток, вызывающий отключение выключателя, называют током трогания или срабатывания, а настройку расцепителя на заданный ток срабатывания – уставкой тока. Уставку тока электромагнитного расцепителя настроенная на мгновенное срабатывание называют отсечкой.

 

Рис. 5.2. Защитная характеристика автоматического выключателя

Автоматические выключатели характеризуются временем срабатывания. Времятоковая характеристика (защитная характеристика) автоматического выключателя приведена на рис. 5.2. Защитная характеристика имеет два участка АВ и СD. Электромагнитные расцепители имеют обратнозависимую от тока выдержку времени при перегрузках (участок АВ) и независимую выдержку времени при токах КЗ (участок CD).

В системах электроснабжения промышленных предприятий, общественных и жилых зданий, в схемах управления станков, механизмов, машин широко применяются автоматические выключатели серий АП50Б, АЕ1000, АЕ2000, А3700 и полностью заменяющие их автоматические выключатели серии ВА51, ВА52, ВА53, ВА55, ВА75.

Защитная характеристика реального автоматического выключателя серии ВА 88-32 приведена на рис. 5.3.

 

 Рис. 5.3. Времятоковая (защитная) характеристика автоматического выключателя серии ВА88-32

Контрольные вопросы

1. Каково назначение автоматических выключателей.

2. Что называется собственным временем отключения.

3. Чем отличаются нормальные и быстродействующие выключатели.

4. Чем снабжаются выключатели для выполнения защитных функций

5. Что представляет собой тепловой расцепитель.

6. Что представляет собой электромагнитный расцепитель.

7. Какой принцип срабатывания выключателя при коротком замыкании.

8. Что называется отсечкой.

9. Что показывают участки АВ и СД на защитной характеристике автоматических выключателей.