Автоматичні вимикачі

Автоматичний вимикач призначений для автоматичних вимикань ланцюгів при аварійних режимах, а також нечастих неавтоматичних оперативних комутацій (від 6 до 30 у добу) електричних ланцюгів.

Автоматичні вимикачі виготовляють одно-, двох-, трьох- і чотирохполюсні; на номінальні струми 6,3...6300А; для ланцюгів напругою змінного струму до 1000В і постійного струму - до 440В.

Автоматичні вимикачі мають встроєні реле прямої дії, що забезпечують вимкнення при перевантаженнях, коротких замиканнях та зниженні напруги. Вимкнення може відбуватися без витримки часу чи з витримкою часу. За власним часом вимкнення t_відк. (проміжок часу від моменту, коли контрольований параметр перевершив установлене для нього значення, до початку розходження контактів) розрізняють вимикачі: - нормальні (t_відк.=0,02-1с), - з витримкою часу, - селективні і - швидкодіючі (t_відк. <0,005 с).

Нормальні і селективні автоматичні вимикачі струмообмеженою дією не володіють. Швидкодіючі вимикачі, так само, як запобіжники, мають струмообмежуючу дію, оскільки відключають ланцюг до того як струм КЗ досягне значення і_уд.

Селективні автоматичні вимикачі дозволяють здійснити селективний захист мереж установкою автоматичних вимикачів з різними витримками часу.

Автоматичні вимикачі виготовляють з ручним і двигунним приводом, у стаціонарному або у висувному виконанні.

Автоматичні вимикачі з дистанційним керуванням (АВМ) розраховані на комутацію максимальних струмів, що вмикаються або вимикаються у циклі АПВ операцій «Відкл.-УВ.-Відкл.-П- УВ.-Відкл.» при номінальній напрузі. Тут Відкл - вимкнення, П - пауза (< 180 с), УВ - увімкнення, вимкнення.

Основні елементи автоматичного вимикача і їхню взаємодію розглянемо на принциповій схемі (рис. 2.5).

Контактна система вимикачів на великі струми двоступінчаста, складається з головних 11, 5 і дугогасильних контактів 7. Головні контакти повинні мати малий перехідний опір, тому що по них проходить основний струм. Звичайно це масивні мідні контакти зі срібними накладками на нерухомих контактах і металокерамічних накладках на рухливих контактах. Дугогасні контакти замикають і розмикають ланцюг, тому вони повинні бути стійкі до дуги, яка виникає, їхня поверхня металокерамічна.

При номінальних струмах 630 А контактна система односту­пінчата, тобто одні і тіж контакти виконують роль головних і дугогасних.

На рис. 2.5 вимикач показаний у вимкному положен­ні. Для його увімкнення обертають рукоятку 2 чи подають напругу на електромаг­ніт­ний при­вод 1. Виникаюче зусилля переміщує важелі 3 вправо, при цьому повертається де­таль 13, замикаються спочатку дугогасні контакти 7 і створюється ланцюг струму через ці кон­такти і гнучкий зв'язок 12, а потім через головні контакти 5-11. Після завершення операції вимикач утримується у увімкному положенні засувкою 14 із зубцями 15 і пружиною 16.

Відключають вимикач рукояткою 2, приводом 1 чи автоматично при спрацьовуванні розчіплювача.

Розчеплювач 17 спрацьовує при протіканні по його обмотці УАТ1 струму короткого замикання. Створюється зусилля, що переборює натяг Р пружини 16, важелі 3 переходять нагору за мертву точку, у результаті чого автоматичний вимикач відключається під дією пружини, що відключає, 4. Цей же розчеплювач виконує функції незалежного розчеплення. Якщо на нижню обмотку УАТ2 подати напругу кнопкою SB, вона спрацює і здійснить дистанційне вимкнення.

При зниженні чи зникненні напруги спрацьовує розчеплювач 18 і також відключається автоматичний вимикач.

При вимкнні спочатку розмикаються головні контакти і весь струм переходить на дугогасильні контакти. На головних контактах дуга не утвориться.

Дугогасильні контакти 7 розмикаються, коли головні знаходяться на достатній відстані друг від друга. Між дугогасильними контактами утвориться дуга, що видувається нагору в дугогасильну камеру 8, де і гаситься.

Дугогасильні камери виконують зі сталевими пластинами (ефект розподілу довгої дуги на короткі) і лабіринтовими - щілинами (ефект гасіння дуги у вузькій щілині). Дуга втягується в камеру магнітним дуттям. Матеріал камери повинний володіти високою дугостійкістю.

При протіканні струму короткого замикання через увімкний автоматичний вимикач між контактами виникають значні електро­динамічні сили, що перевищують сили контактних пружин 6 і 10, що можуть відірвати один контакт від іншого, а дуга, що утворилася, може зварити їх. Щоб уникнути мимовільного вимкнення., застосовують електродинамічні компенсатори у виді шинок 9, вигнутих петлею. Струми в шинках 9 мають різний напрямок, що створює електродинамічну силу, що збільшує притиснення контактів друг до друга.

Важелі 3 виконують роль механізму вільного розчіплювання, що забезпечує вимкнення автоматичного вимикача в будь-який момент часу, у тому числі при необхідності й у процесі увімкнення. Якщо вимикач включається на існуюче коротке замикання, то розчеплювач 16 спрацьовує і переводить важелі 3 нагору за мертву точку, порушуючи зв'язок привода 1 (чи 2) з рухливою системою автоматичного вимикача, що відключається пружиною 4 незважаючи на те, що приводом буде передаватися зусилля на увімкнення. У реальних автоматичних вимикачах механізм вільного розчіплювання має більш складний пристрій

Захисна характеристика ав­то­матичного вимикача показана на рис. 2.6. Макси­мальний роз­чеп­лювач електромагнітного типу має зворотно залежну від стру­му витримку часу при перевантаженнях (ділянка ав) і незалежну витримку часу при струмах короткого замикання (cd). Уставка по струму регулюється у зонах перевантаження (залежна характеристика) і короткого замикання (струмова відсічка). Час спрацювання регулюється при І_ном = 3...10 І_ном і при струмі короткого замикання. В автоматичних вими­качах з електромагнітними розчеплювачами витримка часу в незалежній від струму частини характеристики досягається за рахунок годинного анкерного механізму, у залежної - від сили притягання якоря електромагніта до сердечника.

Автоматичні вимикачі з біметалічними розчеплювачами забезпечують зворотньо-залежну характеристику при перевантаженнях. Для захисту від короткого замикання в таких вимикачах використовуються електромагнітні расчеплювачи миттєвої дії.

На електростанціях, підстанціях, промислових підприємствах і в побуті засто­совуються автоматичні вимикачі різних конструкцій. Далі розглянуті конструкції, що одержали найбільше широке застосування на електростанціях і підстанціях.

Автоматичні вимикачі серії А3700 на струми 160...630 А и напругу змінного струму до 660 В, постійного до 440 В випускаються в пластмасовому корпусі з ізолюючими перегородками між полюсами у двох виконаннях:

А3700Б – струмообмежуючі з електромагнітними розчеплювачами миттєвої дії і напівпровідниковими розчеплювачами;

А3700С - селективні з напівпровідниковими розчеплювачами з ре­гуль­ованою витримкою часу. Межі регулювання: струм спраць­овування при перевантаженнях 1,25 І_ном, при короткому замиканні 3...10 І_ном.

Автоматичні вимикачі серії А3700 мають одну пару контактів на полюс (4,5) з металокерамічними накладками. Увімкнення і вимкнення може виконуватися вручну рукояткою 6 або електромеханічним при­водом у виді окремого блоку, установлюваного над кришкою вимикача (на Рис. 2.8 не показаний).

Автоматичне вимкнення при короткому замиканні виконується розчеплювачем миттєвої дії, до магнитопроводу 13 якого притягується якір 12, ударяючи по кулачку рейки, що відключає, 11. При перевантаженнях спрацьовує напівпровідниковий блок 10 і впливає на незалежні розчеплювачі 9, які притягують якір, звільнюють бойок 8, який впливає на рейку, яка відключає, 11. Рейка звільняє механізм вільного розчіплювання, і контакти розмикаються. Виникаюча дуга гаситься в камері 2 зі сталевими пластинами. Граничний струм вимкнення дорівнює 60…110кА.

Автоматичний вимикач A3700 виготовляється в стаціонарному та висувному виконанні і широко застосовується в комплектних розподільних пристроях напругою до 1кВ.

Автоматичний вимикач серії "Електрон" (Е) виготовляється для ланцюгів змінного струму напругою до 660В і постійного струму напругою до 440 В на номінальні струми І_ном= 1000...6300 А й струми вимкнення І_вимк= 65...115кА.

Вимикачі цієї серії оснащені ручним або електромеханічним приводом, що забезпечує дистанційне увімкнення. Вимкнення може здійснюватися кнопкою ручного вимкнення,або незалежним (дистанційним) розчеплювачем і максимальним токовим захистом, виконаним на напівпровідникових блоках.

.

Дугогасильний пристрій складається з ізоляційного корпуса 2, у якому розміщені сталеві пластини I і полум’ягасильна решітка 3. Автоматичні вимикачі серії Е виготовляють для стаціонарної установки або висувними.

Автоматичні вимикачі в висувному виконанні можуть знаходитися в:

- робочему положенні - головний і допоміжний ланцюги замкнуті;

- контрольному - головний ланцюг розімкнутий, а допоміжний замкнутий;

- ремонтному - головний і допоміжний ланцюги розімкнуті.

Спеціальне механічне блокування перешкоджає вкочуванню і викочуванню вимикача при увімкному положенні вимикача.

Автоматичні вимикачі серії АВМ випускаються на номінальні струми до 2000 А й напругою 500 В перемінного і 440 В постійного струмів. Вимикач має дві пари контактів на полюс - головні 2 і дугогасильні 3, 4 (рис. 2.8). Гасіння дуги відбувається в камері 5 зі сталевими пластинами 6.

Вимикачі АВМ мають максимальний розчеплювач з зворотньо-залежною витримкою часу при перевантаженнях, що досягається за рахунок годинникових (анкерних) механізмів. При струмах короткого замикання максимальний розчеплювач спрацьовує з установленою витримкою часу 0,25; 0,4; 0,6 за рахунок спеціального механічного сповільнювача розчіплювання. Привод може бути: ручним, механічним або електромеханичним. Вимикачі АВМ виготовляють для стаціонарної установки або висувними для комплектних розподільних пристроїв.

Крім автоматичних вимикачів розглянутих серій, для захисту електричних ланцюгів від перевантажень і коротких замикань застосовуються вимикачі AE-1000, АЕ-2000, АК-63, А-63, АВ-45 та ін.