5.6. Автоматичні
повітряні вимикачі
Функціональна схема та принцип дії
автоматичних вимикачів
Автоматичний вимикач – це
електричний апарат, призначений для вимикання електричних кіл в ненормальних та
аварійних режимах (перевантаженнях, короткому замиканні, значному зменшенні
напруги живлення, зміні напрямку потужності).
До
автоматичних вимикачів пред’являються наступні вимоги:
– струмопровідне
коло автоматичного вимикача повинно пропускати струм протягом тривалого
часу;
– автоматичний
вимикач має забезпечувати багаторазове вимкнення граничних струмів короткого
замикання;
– автоматичні
вимикачі повинні мати малий час вимкнення.
Розчеплювачі – це
електромагнітні або термобіметалеві механізми, які спрацьовують і викликають
вимкнення автоматичного вимикача миттєво або з витримкою часу.
Вимкнення
автоматичного вимикача при спрацюванні розчеплювача відбувається внаслідок дії
його на механізм вільного розчеплювання, при цьому порушується зв'язок між
приводом і контактною системою, і вона переходить у вимкнений стан під дією
пружини вимкнення незалежно від положення приводу.
Контакти
автоматичного вимикача вимикаються з великою швидкістю, яка не залежить від
швидкості руху рукоятки ручного приводу (моментне вимкнення).
Блок-контакти
призначені для комутації кіл керування, сигналізації і блокування. Звичайно,
вони механічно зв’язані з головними контактами.
Розглянемо
принципи дії деяких автоматичних вимикачів (рис. 5.10).
Рис. 5.10. Схеми автоматичних вимикачів
Схема
максимально струмового автоматичного вимикача наведена на рис. 5.10, а.
При проходженні струму, який вимикається, через електромагніт 2 якір 4 притягується і, долаючи протидіючу силу пружини 3, роз’єднує заскочку 1 і важіль 5. Під дією пружини 6 контакт
розмикається.
Схема
мінімального за напругою автоматичного вимикача наведена на рис. 5.10, б.
Ввімкнення електромагніту 1
здійснюється блок-контактом, який зв’язаний з механізмом автоматичного
вимикача. При значному зменшенні напруги електромагніт 1 не може утримати якір 5
в притягнутому стані. Під дією пружини 3
заскочка 2 розчіплюється, а пружина 4 розмикає контакти.
Схема
автоматичного вимикача зворотного струму наведена на рис. 5.10, в.
Намагнічуюча сила створюється обмотками струму 1 і напруги 2. Напрямок
намагнічуючої сили обмотки 2
визначається полярністю живлячих ліній і не змінюється. Напрямок намагнічуючої
сили обмотки 1 залежить від напрямку
струму. Якщо напрямки намагнічуючих сил обмоток співпадають, то автоматичний
вимикач утримається в положенні «ввімкнено». При зміні напрямку струму в
електромагніті діє різниця намагнічуючих сил обмоток і під дією пружини 3 здійснюється розчеплення механізму і
вимкнення автоматичного вимикача.
Загальний
вигляд автоматичних вимикачів:
Основні технічні параметри
та характеристики автоматичних вимикачів
До
основних технічних параметрів автоматичних вимикачів можна віднести:
– номінальний
тривалий струм;
– номінальну
напругу;
– граничний струм
вимкнення;
– власний і повний
час вимкнення.
Власний
час автоматичного вимикача – це час від моменту, коли настає умова спрацювання,
до початку розходження його контактів. Дуга, яка при цьому виникає, має
гаситись за найменший час з перенапругою, безпечною для решти обладнання.
На
рис. 5.11 наведені криві і
на контактах в процесі
вимкнення для звичайного та швидкісного автоматичних вимикачів.
Рис. 5.11. Криві і
звичайного та швидкісного автоматичних вимикачів
Власний
час автоматичного вимикача
витрачається на розчеплення заскочки і вибору провалу контактів. Час
залежить від способу
розчіплювання, конструкції контактів і ваги рухомих частин.
Час
– час гасіння дуги.
Час
залежить від уставки
струму спрацювання
і швидкості зміни
струму.
Якщо
, то автоматичний вимикач називається звичайним. В
швидкодіючих автоматичних вимикачах
.
Вибір автоматичних вимикачів для
низьковольтних мереж
Автоматичні
вимикачі вибираються за номінальним струмом і напругою, за родом струму, за
граничною комутаційною здатністю, за електродинамічною і термічною стійкістю,
за власним часом вимкнення.
За
наявності в автоматичному вимикачі теплового і максимального захисту їх уставка
має відповідати рівням відповідних струмів двигуна. Максимально струмовий захист
не повинен спрацьовувати при пускові двигуна, для чого його уставка вибирається наступна:
,
де – пусковий струм
двигуна;
– коефіцієнт, який враховує
вид розчеплювача і можливий розкид струму спрацювання відносно уставки.
Захист
від перевантаження (тепловий захист) рахується ефективним, якщо:
,
де – номінальний струм
двигуна.
Граничною
комутаційною здатністю автоматичного вимикача називається максимальне значення
струму короткого замикання , яке він здатний комутувати декілька разів без пошкодження.
Електродинамічна
стійкість характеризується амплітудою ударного струму короткого замикання, який
здатний пропустити автоматичний вимикач без пошкодження.
Термічна
стійкість характеризується допустимою кількістю тепла, яка може бути виділена в
автоматичному вимикачі за час дії струму короткого замикання .
Для
визначення відповідності цих параметрів автоматичних вимикачів умовам роботи
електрообладнання необхідно попередньо визначити струм короткого замикання .