Автоматические выключатели

В судовых электрораспределительных устройствах для защиты цепей источников и потребителей электроэнергии от режимов, отличных от нормальных, а также для нечастой оперативной коммутации устанавливают автоматические выключатели. В отличие от предохранителей с плавкими вставками они выполняют функции защитного и коммутационного аппаратов многоразового использования и выпускаются на токи до тысяч ампер постоянного и переменного напряжения.
Автоматические выключатели состоят из следующих основных узлов: контактной системы, дугогасительной системы, привода, механизма свободного расцепления, расцепителей и коммутатора с вспомогательными контактами.
Контактная система. Предназначена для длительного пропускания тока нагрузки и отключения при токе перегрузки и коротком замыкании, т. е. для работы в напряженных режимах. Кроме одноступенчатых, применяют двух- и трехступенчатые контактные системы, состоящие из главных, дугогасительных и предварительных контактов. Сначала включаются дугогасительные, а затем предварительные и главные контакты (отключение контактов происходит в обратном порядке). Нажатие контактов производится с помощью пружин с регулировочными узлами, позволяющими устанавливать требуемое усилие пружин и обеспечивать одновременное касание контактов.
Контактная система представлена на рис. 44. В каждом полюсе автоматического выключателя предусмотрено по две включенных параллельно пары контактов— главных 1 и дугогасительных 2. Материал главных и неподвижных дугогасительных контактов — металлокерамика, подвижных дугогасительных — медь. Регулирование одновременности касания контактов всех полюсов автоматического выключателя производится с помощью гаек 4 и 6. Для измерения контактного нажатия используется динамометр 5. Провал А главных контактов должен быть не менее 2,5 мм, раствор В дугогасительных контактов — 60 мм. Контакты находятся внутри дугогасительных камер 3.
Дугогасительная система. Служит для гашения дуги, возникающей при отключении тока контактами. Гашение дуги, основанное на деионизации пространства между контактами, в зависимости от конструкции аппаратов выполняется следующими способами: искусственным удлинением дугу с помощью воздушного ИЛ! магнитного дутья, дроблением дуги на ряд коротких  дуг, охлаждением промежутка между контактами      посредством газов, комбинированным способом. Для уменьшения длительности горения дуги применяют быстрое размыкание контактов (моментное отключение).
Конструктивно дугогасительная система ряда судовых автоматических выключателей представляет собой изоляционные камеры, закрывающие контакты, с решетками из стальных пластин, что обеспечивает дробление и деионизацию дуги. Существуют также лабиринтнощелевые камеры с продольной узкой щелью.
Привод. Для оперативного включения и отключения автоматические выключатели снабжаются ручным, электромагнитным или электродвигательным (сервомоторным) приводом.
Рассмотрим принцип действия электромагнитного привода (ПЭ) переменного тока автоматического выключателя серий А3700 (рис. 45). Данный привод работает в пульсирующем режиме как шаговый двигатель. При нажатии кнопки ЗВ2 через замкнутый в отключенном состоянии аппарата контакт конечного выключателя 5<?/ подается напряжение на катушки электромагнитов У1 и У2. Якоря электромагнитов втягиваются при каждом импульсе тока через катушки. Движение якорей продолжается до момента замыкания контактной системы, связанной с ними кинематической схемой автоматического выключателя.
Пульсирующий режим работы привода обеспечивается наличием диода ГО, который пропускает ток лишь одного полу-периода. После включения аппарата контакты конечного выключателя 501 и вспомогательный контакт 5/^ размыкаются, а контакт конечного выключателя 802 замыкается. При нажатии кнопки 8В1 напряжение через контакт конечного выключателя 3$2 подается на катушки электромагнитов VI и У2, которые снова приводят в движение кинематическую схему (но в обратном направлении), отключающую автоматический выключатель.
Привод останавливается при размыкании конечного выключателя, контакты 5ф и 8Г при этом замыкаются.
При автоматическом отключении аппарата, например, от срабатывания максимальной защиты контакт 55 замыкается и через замкнутый контакт выключателя 3(}2 напряжение подается на катушки электромагнитов. Привод работает до тех пор, пока не разомкнется конечный выключатель. 3(}2 и не замкнется конечный выключатель 5$1. Таким образом, осуществляется автоматический переход привода в отключенное положение.
Механизм свободного расцепления. Предназначен для моментного отключения автоматического выключателя при срабатывании расцепителей. Работа механизма не зависит от положения привода, что позволяет отключать контакты аппарата при его включенном состоянии.
Упрощенная кинематическая схема механизма свободного расцепления показана на рис. 46. Она представляет собой систему ломающихся рычагов 4 — 6, шарнирно связанных между собой. При срабатывании расцепителя рычаги ломаются и под действием пружины 3 контакты 2 размыкаются независимо от положения привода. Для подготовки аппарата к повторному включению рукоятка привода 7 переводится в нижнее положение.
Расцепители. Подразделяются на максимальные, обеспечивающие защиту от токов перегрузок и короткого замыкания; минимальные, отключающие автоматический выключатель при исчезновении или недопустимом снижении напряжения; независимые, отключающие выключатель по сигналам от других органов управления.
Максимальная токовая защита бывает «мгновенного» действия и с выдержкой времени. Выдержка времени либо предусматривается конструкцией самого расцепителя (например, тепловое реле с биметаллическим элементом), либо осуществляется с помощью специальных устройств (часовой механизм, гидравлический или механический замедлитель) и может плавно или ступенчато регулироваться. Выключатели, имеющие расцепители с независимой от силы тока выдержкой времени при срабатывании в зоне токов короткого замыкания, называют селективными. Для защиты от перегрузок требуются расцепители с обратно зависимой времятоковой характеристикой. В качестве чувствительных элементов максимальных расцепителей применяют электромагниты, биметаллические пластины или специальные датчики тока (трансформаторы тока, магнитные усилители).
Максимальный электромагнитный расцепитель работает следующим образом. При прохождении через катушку электромагнита 5 тока / определенной силы якорь электромагнита, преодолевая сопротивление пружины 4, притягивается к сердечнику а через рычаг 3 воздействует на механизм свободного расцепления 2. Последний размыкает контакты / выключателя, как говорилось выше.
Независимый расцепитель представляет собой электромагнит, притягивающий якорь при подаче напряжения на катушку и воздействующий на механизм свободного расцепления.
Минимальный расцепитель выполняется в виде электромагнита, катушка которого постоянно находится под напряжением, а якорь в рабочем положении притянут к сердечнику. При снижении напряжения до определенного значения якорь под действием пружины отпадет от сердечника и бойком ударит по скобе независимого расцепителя, который отключит автоматический выключатель.
Коммутатор. Состоит из групп вспомогательных контактов (блок*контактов), которые замыкают или размыкают цепи управления, блокировки и сигнализации при включении и отключении автомата.
Автоматические выключатели серии А3700. Рассчитаны на силу тока 160—630А, и предназначены для работы в цепях постоянного и переменного тока. В зависимости от исполнения выключатели снабжаются расцепителями: максимальными, независимыми, минимального напряжения, а также электромагнитным и ручным приводами. Максимальные расцепители применяются трех видов: тепловые, предназначенные для защиты от перегрузок, электромагнитные, срабатывающие в зоне токов короткого замыкания, и полупроводниковые, реагирующие как на токи в зоне перегрузок, так и на токи в зоне короткого замыкания. При перегрузках расцепители срабатывают с выдержкой времени, обратно зависимой от силы тока. В зоне короткого замыкания электромагнитные расцепнтели срабатывают мгновенно, а полупроводниковые — либо мгновенно, либо с выдержкой времени (у селективных выключателей).

Похожие статьи