Рацепители автоматов и их защитные характеристики

Назначение, конструктивная схема

Автоматические воздушные выключатели (автоматы)

Автоматы предназначены для проведения тока в нормальных режимах, редких включений и отключений, вручную или дистанционно, номинальных токов электрических нагрузок, а также автоматического отключения (защиты) электрической сети или отдельного электроприёмника при перегрузках, коротких замыканиях, понижении напряжения и других аномальных режимах. Это основной защитный аппарат в сетях с напряжением до 660 В.

На рис. 75 приведена упрощенная конструктивная схема универсального автомата переменного тока с комбинированным расцепителем (электромагнитный и тепловой). Автомат показан во включенном состоянии, отключающая пружина 3 взведена и стремится под действием силы пружины F 1 разомкнуть контакты 2, 12. Этому препятствует механизм свободного расцепления 4 и защелка 10. Система рычагов 4 в реальных автоматах имеет более сложное устройство. Во включенном состоянии между подвижным контактом 2 и неподвижным 12 действует сила прижима F 2 за счёт сжатой контактной пружины 11. В нормальном режиме, когда сила тока не больше номинального, ток нагрузки I _Н протекает последовательно от неподвижных контактов 12 к подвижным контактам 2, через гибкий токоподвод, затем через нагревательный элемент теплового расцепителя 9 и через катушку электромагнитного расцепителя 8. Включение автомата произведено вручную поворотом рукоятки 5 по ходу часовой стрелки. В некоторых типах автоматов имеется электромагнит дистанционного включения 6. На рисунке показана одна фаза контактной системы. В трехфазном автомате три группы контактов и столько же тепловых и электромагнитных расцепителей, воздействующих на общую планку и общий механизм свободного расцепления 4. Если сила тока не превышает номинального значения, то усилия втягивания электромагнита 8 недостаточно, и он не воздействует на механизм свободного расцепления. Электромагнит втягивается только при больших токах отсечки равных

I _ОТС=(3…11) I _Н.

При токе, не превышающем номинальное значение, нагревательный элемент нагревает биметаллическую пластину 9, которая изгибается и выбирает зазор до касания с общей планкой и не воздействует на механизм свободного расцепления. Биметаллическая пластина состоит из двух сваренных металлических пластин с разными коэффициентами линейного расширения.

Если в защищаемой цепи произойдёт КЗ или сила тока превышает ток отсечки I _ОТС, электромагнитный расцепитель воздействует на механизм свободного расцепления 4, рычаги складываются в шарнирах вверх и выбивают защёлку 10. Под действием пружины 3 подвижная часть переходит в крайнее левое положение, главные контакты 2, 12 размыкаются, между ними загорается дуга, которая гасится в дугогасительной камере 1.

Если в цепи произойдёт длительная перегрузка и сила тока превышает номинальное значение, то нагревательный элемент нагреет биметаллическую пластину 9 до более высокой температуры и её величины изгиба будет достаточно для воздействия на механизм свободного расцепления и отключения автомата. Чем больше сила тока, тем быстрее нагревается пластина и меньше время отключения автомата.

Кроме того, на рис. 75 показан электромагнит дистанционного отключения 7, который применяется у некоторых типов автоматов. Основным недостатком

тепловых расцепителей является их деформация с течением времени и снижение точности срабатывания.

Дугогасительное устройство должно обеспечивать гашение дуги в малом объёме при отключении номинальных и больших токов короткого замыкания. Широкое распространение в автоматах переменного тока получили дугогасительные камеры типа «дугогасительная решётка», которая состоит из нескольких металлических пластин. С их помощью происходит разделение дуги на ряд последовательно соединенных коротких дуг, что улучшает охлаждение, снижает напряжение в столбе дуги и способствует гашению дуги. Для ограничения выброса пламени и ионизированных газов наружу в верхней части автоматов с большими номинальными токами устанавливается пламягасительная решетка. В автоматах со значительными номинальными токами и с большой отключающей способностью для втягивания дуги в дугогасительную камеру применяют дополнительное магнитное и воздушное дутьё.

Основными параметрами автоматов являются: номинальное напряжение U _НА, номинальный ток автомата I _НА, номинальный ток расцепителя I _НР, кратность тока отсечки k _ОТС, предельная коммутационная способность I _ПКС, собственное и полное время отключения и др.

Расцепитель – это элемент автомата, контролирующий определённый параметр (ток, напряжение) защищаемой цепи. При отклонении этого параметра от заданного значения, расцепитель воздействует на механизм свободного расцепления, отключая тем самым главные контакты. Аварийными режимами являются: короткое замыкание, сопровождающееся протеканием тока, многократно превышающего расчётный ток сети и перегрузка, которая сопровождается сравнительно длительным протеканием тока, превышающего расчётный (номинальный) ток расцепителя на 25 – 50% и более.

В автоматах на сравнительно небольшие токи для защиты от КЗ чаще всего применяется электромагнитный расцепитель, а для защиты от перегрузок тепловой расцепитель (автоматы с комбинированным расцепителем).

Защитные характеристики

Защитная характеристика это зависимость времени срабатывания автомата от силы тока (время – токовая характеристика). В автоматах общего применения в зависимости от типа расцепителей могут быть четыре типа защитных характеристик.

Зависимая от тока характеристика времени срабатывания (рис. 76). Такую характеристику имеют автоматы только с тепловым расцепителем, применяются для защиты от перезрузок, из–за недостаточного быстродействия, в основном в однофазном исполнении для бытовых сетей, где токи КЗ невелики и составляют (300 – 500) А.

Независимая от тока характеристика времени срабатывания

(рис. 77). Такую характеристику имеют автоматы с электромагнитным или полупроводниковым расцепителем. Применяются для защиты только от КЗ. При превышении тока I _ОТС автомат срабатывает с выдержкой времени – 1 в селективном исполнении или без выдержки времени – 2.

Ограниченно – зависимая двухступенчатая характеристика (рис. 78). Автомат имеет либо тепловой и электромагнитный (комбинированный) расцепитель либо полупроводниковый. I – зона защиты от перегрузок, II – зона защиты от КЗ. Отключение с выдержкой времени – 1 и без выдержки времени – 2.

Трёхступенчатая характеристика (рис. 79) создаётся полупроводниковым расцепителем.

I – зона защиты от перегрузок, зависимая характеристика. II – зона защиты при удалённых КЗ, когда I _ОТС1< I _КЗ< I _ОТС2, селективное отключение с выдержкой времени.

III – зона защиты близких КЗ, когда I _КЗ> I _ОТС2, мгновенное срабатывание.

Дата добавления: 2014-01-20