Автоматические выключатели. Общие сведения

Автоматический выключатель (автомат) — это коммутационный электрический аппарат, предназначенный для проведения тока цепи в нормальных режимах и для автоматического отключения электроустановок при возникновении токов короткого замыкания и перегрузок, чрезмерного понижения напряжения питания, изменения направления мощности и т.п. Возможно использование автомата также для нечастых коммутаций номинальных токов нагрузки (6-30 раз в сутки). Некоторые автоматы позволяют производить редкий запуск и остановку асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

К автоматам предъявляются следующие требования:

•  токоведущая цепь автомата должна пропускать номинальный ток в течение сколь угодно длительного времени;

•  автомат должен обеспечить многократное отключение предельных токов короткого замыкания, после чего должен быть пригоден для длительного пропускания номинального тока;

•  автомат должен иметь малое собственное время отключения в зоне токов короткого замыкания;

•  в автомате должны быть устройства, сокращающие зону выхлопа нагретых и ионизированных газов в процессе гашения дуги;

•  автомат должен иметь регулировку тока срабатывания и (или) времени срабатывания для построения селективно действующей защиты;

•  автомат должен обеспечивать удобство монтажа и доступа по обслуживанию.

В зависимости от вида воздействующей величины автоматы делятся на максимальные автоматы по току, минимальные автоматы по току, минимальные автоматы по напряжению, автоматы обратного тока, максимальные автоматы, работающие по нарастанию производной тока, поляризованные максимальные автоматы, отключающие цепь при нарастании тока в прямом направлении, и неполяризованные, реагирующие на возрастание тока в любом направлении, автоматы, осуществляющие защиту от ряда воздействующих величин (например, максимальную по току и минимальную по напряжению).

Включение и выключение автомата может производиться вручную, электродвигательным или электромагнитным приводом.

Ручной привод применяется при номинальных токах до 200 А и обеспечивает гарантируемую предельную коммутационную способность вне зависимости от скорости движения включающей рукоятки (оператор должен производить операцию включения решительно: начав - доводить до конца).

Электромагнитный и электродвигательный приводы питаются от источников с напряжением по ГОСТ 9098-78. Схема управления привода должна иметь защиту от повторного включения на короткозамкнутую цепь, при этом процесс включения автомата на предельные токи короткого замыкания должен прекратиться при напряжении питания 85-110% от номинального.

При перегрузках и токах короткого замыкания отключение выключателя производится независимо от того, удерживается ли рукоятка управления во включенном положении.

Важной составной частью автомата является расцепитель, который контролирует заданный параметр защищаемой цепи и воздействует на расцепляющее устройство, отключающее автомат. Кроме того, расцепитель позволяет производить дистанционное отключение автомата. Наиболее широкое распространение получили расцепители следующих типов:

•  электромагнитные для защиты от токов короткого замыкания;

•  тепловые для защиты от перегрузок;

•  комбинированные;

•  полупроводниковые, обладающие большой стабильностью срабатывания и удобством в настройке.

Для коммутации цепи без тока или для редких коммутаций номинального тока могут применяться автоматы без расцепителей.

Как к элементу систем автоматического управления к автоматическим выключателям предъявляются высокие требования по износостойкости (выключатели выпускаются в классах износостойкости А и Б; наивысшая износостойкость аппаратов относится к классу А). Износостойкость под нагрузкой (коммутационная) и общая (механическая) указаны в технических данных выключателей конкретных серий и типов.

[наверх]

Типы автоматических выключателей. Назначение и области применения

Общие сведения о назначении и области применения выключателей приведены в табл.1.

Коммутационная износостойкость выключателя проверяется в условиях, моделирующих включение и отключение защищаемых электрических сетей и электроустановок (соответствующих по параметрам номинальным, данным выключателя). Класс коммутационной износостойкости выбирается в зависимости от требуемого срока службы и предполагаемой частоты срабатывания выключателей в необходимых для защищаемых сетей категориях применения согласно ГОСТ 12434-83.

Как правило, автоматические выключатели работают в продолжительном режиме.

Автоматические выключатели выпускаются в исполнениях с разной степенью защиты от прикосновений и внешних воздействий ( IPOO , IP 20, IP 30, IP 54). При этом степень защиты зажимов для присоединения внешних проводников может быть ниже степени защиты оболочки выключателя.

[наверх]

Конструкция и основные электрические параметры автоматических выключателей.

Автоматические выключатели состоят из следующих основных узлов:

•  контактной системы;

•  дугогасительной системы;

•  расцепителей;

•  механизма управления;

•  механизма свободного расцепления.

Все узлы выключателя заключены в пластмассовый корпус.

Во многих автоматах применяют комбинированные расцепители, использующие тепловые элементы для защиты от токов перегрузок и электромагнитные для защиты от токов коротких замыканий без выдержки времени (отсечки).

Выключатель имеет также дополнительные сборочные единицы, которые встраиваются в выключатель или крепятся к нему снаружи. Ими могут быть независимый, нулевой и минимальный расцепители, свободные и вспомогательные контакты, ручной и электромагнитный дистанционный привод, сигнализация автоматического отключения, устройство для запирания выключателя в положении "отключено".

В зависимости от способа установки автоматы делятся на стационарные и выдвижные, а в зависимости от типа присоединения - на автоматы с передним, задним или комбинированным присоединением главной цепи.

Варианты присоединения внешних проводов к выводам (контактам) главной цепи приводятся в технических данных конкретных аппаратов, где указаны:

•  способ установки автомата;

•  способ присоединения внешних проводников;

•  вид проводников (шина, кабель, провод);

•  материал проводников;

•  наличие, тип, материал кабельных наконечников;

•  диаметр контактного стержня и др.

В выключателях, предназначенных для работы при температуре окружающего воздуха 40 еС, номинальные токи главной цепи и номинальные токи максимальных расцепителей должны соответствовать ГОСТ 6827-76 и выбираться из ряда: 6,3, 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630 А.

Если же работа выключателей возможна при температуре окружающего воздуха, отличной от 40 еС, то значения номинальных токов могут отличаться от приведенных в указанном ГОСТе значений и устанавливаются в технических условиях на конкретные серии и типы выключателей.

Номинальные токи максимальных расцепителей по согласованию с потребителем выбираются из ряда (ГОСТ 6827-76): 15, 45, 120, 150, 300, 320, 600 А.

Выключатели каждого следующего номинального тока должны иметь максимальные расцепители на номинальные токи, предусмотренные в выключателе предыдущего номинального тока, обеспечивая перекрытие не менее:

•  трех значений номинальных токов для выключателей на номинальные токи свыше 63 А до 160 А
включительно;

•  одного значения номинального тока для выключателей на номинальные токи свыше 160 А.

В случае, если выключатель рассчитан на работу с максимальными расцепителями на различные номинальные токи, номинальный ток выключателя определяется номинальным током встроенного в него расцепителя и выбирается из ряда номинальных токов расцепителя.