Автоматические выключатели постоянного тока: что это такое и где они применяются? Электрические автоматы. Виды и работа. Характеристики Такое защитное устройство необходимо в любой схеме электрической сети. Защитный автомат защитит здание или помещение от

Автоматические выключатели постоянного тока служат для отключения цепи под нагрузкой. На тяговых подстанциях выключатели применяются для отключения питающих линий 600 в при перегрузках и токах короткого замыкания и для отключения обратного тока у выпрямительных агрегатов при обратных зажиганиях или пробое вентилей (т. е. внутренних коротких замыканий при параллельной работе агрегатов).

Гашение электрической дуги автоматическими выключателями происходит в воздухе на дугогасительных рогах. Удлинение дуги может быть произведено при помощи магнитного дутья или в камерах с узкими щелями.

Во всех случаях отключения цепи и образования электрической дуги происходит естественное движение дуги вверх вместе с движением нагретого ею воздуха, т. е. тепловое дутье.

На применяются главным образом быстродействующие автоматические выключатели.

Рис. 1. Осциллограммы тока и напряжения при отключении тока короткого замыкания: а - небыстродействующим выключателем, б - быстродействующим выключателем

Полное время Т отключения тока короткого замыкания или перегрузки выключателем слагается из трех основных частей (рис. 1):

T = t о + t 1 + t 2

где t0-время нарастания тока в отключаемой цепи до величины тока уставки, т. е. до величины, при которой срабатывает отключающее устройство выключателя; t1 - собственное время отключения выключателя, т. е. время от момента достижения тока уставки до момента начала расхождения контактов выключателя; t2 - время горения дуги.

Время нарастания тока в цепи t0 зависит от параметров цепи и уставки выключателя.

Собственное время отключения t1 зависит от типа выключателя: у небыстродействующих выключателей собственное время отключения находится в пределах 0,1-0,2 сек, у быстродействующих - 0,0015-0,005 сек.

Время горения дуги t2 зависит от величины отключаемого тока и характеристик дугогасительных устройств выключателя.

Полное время отключения небыстродействующего выключателя находится в пределах 0,15-0,3 сек, быстродействующего - 0,01 - 0,03 сек.

Благодаря малому собственному времени отключения быстродействующий выключатель ограничивает максимальное значение тока короткого замыкания в защищаемой цепи.

На тяговых подстанциях применяются быстродействующие автоматические выключатели постоянного тока: ВАБ-2, АБ-2/4, ВАТ-43, ВАБ-20, ВАБ-20М, ВАБ-28, ВАБ-36 и другие.

Выключатель ВАБ-2 является поляризованным, т. е. реагирующим на ток только одного направления - прямого или обратного, в зависимости от настройки выключателя.

На рис. 2 показан электромагнитный механизм выключателя постоянного тока.

Рис. 2. Электромагнитный механизм выключателя ВАБ-2: а - разрез выключателя, б - границы предельного износа контактов выключателя ВАБ-2, (A - минимальная толщина неподвижного контакта 6 мм, Б - минимальная толщина подвижного контакта 16 мм); 1 - удерживающая катушка, 2- магнитопровод, 3-включающая катушка, 4 - магнитный якорь, 5 - верхний стальной брус, 6 - якорь, 7 - катушка главного юка, 8 - калибровочная катушка, 9 - П-образный магнитопровод, 10 - токоведущий вывод, 11 -регулировочный винт, 12 - шунтирующая пластина, 13 - гибкая связь, 14 – упор, 15 - рычаг якоря, 16 - ось рычага якоря, 17 - неподвижный контакт, 18 - подвижный контакт, 19 - контактный рычаг, 20 - ось контактного рычага, 21 - ось с роликом, 22 - стопорный рычаг, 23 - отключающие пружины, 24 - тяга, 25 - регулирующие винты, 26 - скоба, 27 - сердечник удерживающей катушки

Рычаг якоря 15 (рис. 2, а) вращается вокруг оси 16, пропущенной через верхний стальной брус 5. В нижней части рычага 15, состоящего из двух силуминовых щек, зажат стальной якорь 6, а в верхней части - распорная втулка с осью 20, вокруг которой вращается контактный рычаг 19, выполненный из набора дюралюминиевых пластин.

В верхней части контактного рычага укреплен подвижный контакт 18, а снизу - медный башмак с гибкой связью 13, с помощью которой подвижный контакт соединяется с катушкой главного тока 7 и через нее с выводом 10. К нижней части контактного рычага с обеих сторон прикреплены упоры 14, а с правой стороны имеется стальная ось с роликом 21, к которой крепятся одной стороной две отключающие пружины 23. С другой стороны отключающие пружины с помощью регулирующих винтов 25 закреплены в скобе 26, неподвижно установленной на стальном брусе 5.

В отключенном положении система рычагов (рычаг якоря и контактный рычаг) повернута отключающими пружинами 23 вокруг оси 16 до упора якоря 6 в левый стержень П-образного магнитопровода.

Включающая 3 и удерживающая 1 катушки выключателя получают питание от собственных нужд постоянного тока.

Для включения выключателя необходимо сначала замкнуть цепь удерживающей катушки 1, затем - цепь включающей катушки 3. Направление тока в обеих катушках должно быть таким, чтобы магнитные потоки, создаваемые ими, складывались в правом стержне сердечника магнитопровода 9, который служит сердечником включающей катушки; тогда якорь 6 притянется к сердечнику включающей катушки, т. е. окажется в положении «Включено». При этом ось 20 вместе с контактным рычагом 19 повернутся влево, отключающие пружины 23 растянутся и будут стремиться повернуть контактный рычаг 19 вокруг оси 20.

Когда выключатель отключен, магнитный якорь 4 лежит на торце сердечника включающей катушки и при включении выключателя остается притянутым к торцу сердечника суммарным магнитным потоком включающей и удерживающей катушек. Магнитный якорь 4 с помощью тяги 24 связан со стопорным рычагом 22, который не позволяет контактному рычагу повернуться до упора подвижного контакта в неподвижный. Поэтому между главными контактами остается зазор, который может регулироваться изменением длины тяги 24 и должен быть равен 1,5-4 мм.

Если снять напряжение с включающей катушки, то электромагнитные силы, удерживающие якорь 4 в притянутом положении, уменьшатся и пружины 23 с помощью стопорного рычага 22 и тяги 24 оторвут якорь от торца сердечника включающей катушки и повернут контактный рычаг до замыкания главных контактов. Следовательно, главные контакты замкнутся только после того, как будет разомкнута цепь включающей катушки.

Таким образом осуществляется принцип свободного расцепления у выключателей ВАБ-2. Зазор между магнитным якорем 4 (иначе называемым якорем свободного расцепления) и торцом сердечника включающей катушки во включенном положении выключателя должен быть в пределах 1,5-4 мм.

Схема управления предусматривает подачу на включающую катушку кратковременного импульса тока, длительность которого достаточна только для того, чтобы успеть перевести якорь в положение «Включено». После этого цепь включающей катушки автоматически размыкается.

Наличие свободного расцепления может быть проверено следующим способом. Между главными контактами помещают бумажку и замыкают контакт контактора. Происходит включение выключателя, но пока контакт контактора замкнут, главные контакты не должны замкнуться и бумажка может быть свободно вынута из промежутка между контактами., Как только контакт контактора будет разомкнут, магнитный якорь будет оторван от торца сердечника включающей катушки и замкнутся главные контакты. При этом бумажка будет зажата между контактами и ее нельзя будет вынуть.

При включении выключателя слышен характерный двойной удар: первый - от соударения якоря и сердечника включающей катушки, второй - от соударения замкнувшихся главных контактов.

Поляризация выключателя заключается в выборе направления тока в удерживающей катушке в зависимости от направления тока в катушке главного тока.

Для того чтобы выключатель отключил цепь при изменении направления тока в ней, направление тока в удерживающей катушке выбирается таким образом, чтобы магнитные потоки, создаваемые удерживающей катушкой и катушкой главного тока, совпадали по направлению в сердечнике включающей катушки. Следовательно, при протекании тока в прямом направлении ток главной цепи будет способствовать удержанию выключателя во включенном положении.

В аварийном режиме при изменении направления главного тока на обратное изменится направление магнитного потока, создаваемого катушкой главного тока в сердечнике включающей катушки, т. е. магнитный поток катушки главного тока будет направлен против магнитного потока удерживающей катушки и при определенной величине главного тока сердечник включающей катушки размагнитится и отключающие пружины отключат выключатель. Быстродействие определяется в большей степени тем, что в то время как в сердечнике включающей катушки магнитный поток уменьшается, в сердечнике катушки главного тока магнитный поток увеличивается.

Для того чтобы выключатель отключил цепь при увеличении тока выше тока уставки в прямом направлении, выбирают направление тока в удерживающей катушке таким образом, чтобы магнитный поток удерживающей катушки в сердечнике включающей катушки был направлен против магнитного потока катушки главного тока при протекании через нее тока прямого направления. В этом случае с увеличением главного тока увеличивается размагничивание сердечника включающей катушки и при определенной величине главного тока, равной или превышающей ток уставки, выключатель отключается.

Ток уставки в обоих случаях регулируется изменением величины тока удерживающей катушки и изменением зазора δ1.

Величина тока удерживающей катушки регулируется изменением величины добавочного сопротивления, включаемого последовательно катушке.

Изменение зазора δ1 изменяет сопротивление магнитному потоку катушки главного тока. С уменьшением зазора δ1 уменьшается магнитное сопротивление и, следовательно, уменьшается величина отключающего тока. Изменение зазора δ1 осуществляется при помощи, регулировочного винта 11.

Зазор δ2 между упорами 14 и щеками рычага якоря 15 во включенном положении выключателя характеризует качество замыкания главных контактов и должен быть в пределах 2-5 мм. Завод выпускает выключатели с зазором δ2 равным 4-5 мм. Величина зазора δ2 определяет угол поворота контактного рычага 19 вокруг оси 20.

Отсутствие зазора δ2 (упоры 14 соприкасаются со щеками рычага якоря 15) говорит о плохом контакте или отсутствии контакта между главными контактами. Зазор δ2 меньше 2 или больше 5 мм свидетельствует о том, что главные контакты соприкасаются лишь нижним или верхним краем. Зазор δ2 может быть мал вследствие большого износа контактов, которые в этом случае заменяются.

Если же размеры контактов достаточны, то регулирование зазора δ2 осуществляется путем передвижения всего включающего механизма по раме выключателя. Для передвижения механизма освобождают два болта, которыми механизм прикреплен к раме.

Расстояние между главными контактами в отключенном положении должно быть равно 18-22 мм. Нажатие главных контактов для выключателей на номинальный ток до 2000 а включительно должно быть в пределах 20-26 кГ, а для выключателей на номинальный ток 3000 а - в пределах 26-30 кГ.

На рис. 2, б показана подвижная система выключателя с обозначением границы предельного износа контактов. Подвижный контакт считается изношенным, когда размер Б станет меньше 16 мм, а неподвижный контакт - когда размер А станет меньше 6 мм.

На рис. 3 дана развернутая схема управления выключателем ВАБ-2. Схема предусматривает подачу кратковременного импульса на включающую катушку и не допускает многократные повторные включения при длительно нажатой кнопке включения, т. е. осуществляет защиту от «звонковости». Удерживающая катушка все время обтекается током.

Для включения выключателя нажимают на кнопку «Вкл», замыкая этим цепь катушек контактора К и блокирующего РБ. При этом срабатывает только контактор, который замыкает цепь включающей катушки ВК.

Как только якорь займет положение «Включено», замыкающие блок-контакты БА выключателя замкнутся, а размыкающие - разомкнутся. Один из блок-контактов шунтирует катушку контактора К, который разорвет цепь включающей катушки. В этом случае все напряжение сети будет приложено к катушке блокирующего реле РБ, которое, сработав, своими контактами еще раз шунтирует катушку контактора.

Для повторного включения выключателя надо разомкнуть кнопку включения и вновь ее замкнуть.

Разрядное сопротивление CP, включенное параллельно удерживающей катушке ДК, служит для снижения перенапряжения при размыкании цепи катушки. Регулируемое сопротивление СД обеспечивает возможность изменения тока удерживающей катушки.

Номинальный ток удерживающей катушки при напряжении 110 в равен 0,5 а, а номинальный ток включающей катушки при том же напряжении и параллельном соединении обеих секций - 80 а.

Рис. 3. Электрическая схема управления выключателем ВАБ-2: Откл. - кнопка отключения, ДК - удерживающая катушка, СД - добавочное сопротивление, CP - разрядное сопротивление, БА- блок-контакты выключателя, ЛK, ЛЗ - красная и зеленая сигнальные лампы, Вкл. - кнопка включения, К - контактор и его контакт, РБ - реле блокировки и его контакт, ВК - включающая катушка, АП - автоматический переключатель

Допустимы колебания напряжения оперативных цепей от - 20% до + 10% от номинального напряжения.

Полное время отключения цепи выключателем ВАБ-2 составляет 0,02-0,04 сек.

Гашение дуги при разрыве выключателем цепи под нагрузкой происходит в дугогасительной камере с помощью магнитного дутья.

Катушка магнитного дутья обычно включена последовательно главному неподвижному контакту выключателя и представляет собой виток главной токоведущей шины, внутри которого находится сердечник, выполненный из стальной ленты. Для концентрации магнитного поля в зоне образования дуги на контактах сердечник катушки магнитного дутья у выключателей имеет полюсные наконечники.

Камера дугогашения (рис. 4) представляет собой плоскую коробку, выполненную из асбестоцемента, внутри которой сделаны две продольные перегородки 4. В камере установлен рог 1, внутри которого проходит ось вращения камеры. Этот рог электрически связан с подвижным контактом. Другой рог 7 укреплен на неподвижном контакте. Для обеспечения быстрого перехода дуги с подвижного контакта на рог 1 расстояние рога от контакта должно быть не более 2-3 мм.

Возникшая при отключении между контактами 2 и 6 электрическая дуга под действием сильного магнитного поля катушки магнитного дутья 5 быстро выдувается на рога 1 и 7, удлиняется, охлаждается встречным потоком воздуха и стенками камеры в узких щелях между перегородками и быстро гаснет. Рекомендуется в стенки камеры в зоне дугогашения вставлять керамические плитки.

Камеры дугогашения выключателей на напряжение 1500 в и выше (рис. 5) отличаются от камеры на напряжение 600 в большими габаритными размерами и наличием в наружных стенках отверстий для выхода газов и устройства дополнительного магнитного дутья.

Рис. 4. Камера дугогашения выключателя ВАБ-2 для напряжения 600 в: 1 и 7 - рога, 2 - подвижный контакт, 3 - наружные стенки, 4 - продольные перегородки, 5 - катушка магнитного дутья, 6 - неподвижный контакт

Рис. 5. Камера дугогашения выключателя ВАБ-2 для напряжения 1500 в: а - устройство камеры, б - схема дугогашения с дополнительным магнитным дутьем; 1 - подвижный контакт, 2 - неподвижный контакт, 3 - катушка магнитного дутья, 4 И 8 - рога, 5 и 6 - вспомогательные рога, 7 - вспомогательная катушка магнитного дутья, I, II, III, IV - положение дуги в процессе гашения

Устройство дополнительного магнитного дутья представляет собой два вспомогательных рога 5 и 6, между которыми включена катушка 7. По мере удлинения дуги она начинает замыкаться через вспомогательные рога и катушку, которая вследствие протекания через нее тока создает дополнительное магнитное дутье. Во всех камерах снаружи имеются металлические полюсные накладки.

Для быстрого и устойчивого гашения дуги расхождение контактов должно быть не менее 4-5 мм.

Корпус выключателя выполнен из немагнитного материала - силумина - и соединен с подвижным контактом, поэтому во время работы находится под полным рабочим напряжением.

Выключатель автоматический быстродействующий постоянного тока ВАТ-42

Эксплуатация автоматических выключателей постоянного тока

В эксплуатации необходимо следить за состоянием главных контактов. Падение напряжения между ними при номинальной нагрузке должно быть в пределах 30 мв.

Зачистку контактов от окиси производят проволочной щеткой (крацовкой). При появлении наплывов их снимают напильником, однако опиливать контакты для восстановления их первоначальной плоской формы не следует, так как это приводит к быстрому их износу.

Необходимо периодически очищать стенки камеры дугогашения от медных и угольных налетов.

При ревизии выключателя постоянного тока производят проверку изоляции держащей и включающей катушек по отношению к корпусу, а также сопротивления изоляции стенок камеры дугогашения. Изоляция камеры дугогашения проверяется приложением напряжения между главными подвижным и неподвижным контактами при закрытой камере.

Перед вводом выключателя в эксплуатацию после ремонта или длительного хранения камера его должна подвергнуться сушке в течение 10-12 ч при температуре 100-110° С.

После сушки камера устанавливается на выключатель и измеряется сопротивление изоляции между двумя точками камеры, расположенными против подвижного и неподвижного контактов, когда они разомкнуты. Это сопротивление должно быть не менее 20 мом.

Калибровка уставок выключателей производится в лаборатории током, получаемым от низковольтного генератора номинальным напряжением 6-12 в.

На подстанции калибровка выключателей производится током нагрузки или при помощи нагрузочного реостата при номинальном напряжении 600 в. Может быть рекомендован способ калибровки выключателей постоянного тока при помощи калибровочной катушки из 300 витков провода ПЭЛ диаметром 0,6 мм, насаженной на сердечник катушки главного тока. Пропуская через катушку постоянный ток, по количеству ампервитков в момент отключения выключателя устанавливают величину токовой уставки. Выключатели первого исполнения, выпускавшиеся ранее, отличаются от выключателей второго исполнения наличием масляного демпфера.

• 0,4кВ
• выключатель
• предохранитель

Страница 31 из 75

4-13. АВТОМАТЫ ЗАЩИТЫ СЕТЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА НА НОМИНАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ДО 24 в

Для защиты от сверхтоков цепей, питаемых маломощными источниками постоянного тока напряжением до 24 в, применяются однополюсные автоматы (рис. 4-40) иа номинальный постоянный ток от 2 до 50 а. Они выпускаются одного габарита и имеют обратно зависимую от тока выдержку времени при всех токах, больших пограничного, который находится между номинальным током и 120-130% номинального.

Рис. 4-40. Автомат защиты сетей постоянного тока на 50 а, 24 в.

При токе, равном 200% номинального, выдержка времени у разных исполнений находится в пределах 25 - 80 сек при нагреве с холодного состояния и не менее 5 сек после прогрева номинальным током. Разрывная способность равна 10,00 а при номинальном токе расцепителей до 10 а и 1 500 а для исполнений на большие номинальные токи. Гарантируемый срок службы 10 000 включений.

Характерной особенностью конструкции является отсутствие свободного расцепления, что в некоторых случаях целесообразно, так как дает возможность удержать автомат в замкнутом состоянии, несмотря на наличие сверхтока.

При положении рукоятки «включено» подвижной контакт 1 всегда прижимается к неподвижному 2 с помощью штифта 8, на который действует пружина 9. При этом колодка 3 сжимает пружину 4. Она удерживается благодаря тому, что ее зуб 5 заскочил за зуб 6 термобиметаллической пластины 7. При перегрузках термобиметаллическая пластина выгибается, зубья 5 и 6 выходят из зацепления, и если рукоятка не удерживается во включенном положении, то происходит отключение, так как под влиянием пружины 4 рукоятка переходит в отключенное положение и находящийся внутри ее штифт 8 размыкает контакт.

4-14. ПОЛУБЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ АВТОМАТ АБ-45-1/6000

Автомат АБ-45-1/6000 на напряжение 750 в, ток 6 000 а постоянного тока - однополюсный, с электромагнитным приводом, отключающим расцепителем и максимальным расцепителем мгновенного действия с регулируемой уставкой 6 000- 12 000 а. Он был разработан для защиты мощных установок постоянного тока, главным образом металлургических. Принципиальная кинематическая схема автомата приблизительно такая же, как и у универсальных автоматов; однако собственное время его срабатывания снижено, для чего применен максимальный расцепитель с индуктивным шунтом (рис. 4-41).

Рис. 4-41. Максимальный расцепитель с индуктивным шунтом для автомата АБ-45-1/6000 на 6 000 я, 750 в постоянного тока.

Часть магнитного потока, созданного током, проходящим через окно 1 магнитопровода, проходит через шунт 2 и удерживает якорь 3 от включения. При больших скоростях роста тока поток через удерживающий шунт медленно растет из-за влияния медной гильзы 4, что приводит к ускоренному притяжению якоря расцепителя.

При испытании {Л. 4-9], несмотря на огромную скорость нарастания тока (25-10+6 а/сек), собственное время срабатывания было 10 — 15 мсек, ток не ограничивался автоматом и достигал 200 кА, автомат разрушился от электродинамических сил. В аналогичных условиях автомат ВАБ-2 ограничивал ток до 42 кА. Разрывная способность АВ-45-1/6000 проверялась до 90 кА при напряжении 500 в. Такой ток автомат отключал с собственным временем 20-35 мсек и полным временем порядка 40 мсек.Вперёд

Содержание:

Во всех электрических сетях используется большое количество приборов, основной функцией которых является защита линий и оборудования от токовых перегрузок и коротких замыканий. Среди них широкое распространение получил автомат защиты сети, выполняющий не только защиту, но и коммутацию цепей. Таким образом, автоматические выключатели обеспечивают включение и выключение конкретных участков, защищают их от токовых перегрузок путем отключения защищаемых цепей при возникновении аварийных ситуаций.

Типы электрических автоматов

Автоматические выключатели широко используются в системах электроснабжения, обеспечивая надежную защиту электрическим цепям и сетям, бытовым приборам и электрооборудованию. Их основной задачей является обесточивание цепи в нужный момент путем отключения подачи электрического тока. Срабатывание автомата защиты происходит при коротких замыканиях, а также при нагреве проводов из-за перегрузок в сети.

Автоматы защиты сети могут работать в цепях постоянного и переменного тока, а универсальные конструкции способны работать при наличии в сети любого электрического тока. В соответствии с конструкцией, они разделяются на три типа, которые служат основой для других разновидностей автоматических выключателей:

• Воздушные автоматы. Используются в промышленном производстве, где токи в цепях могут достигать нескольких тысяч ампер.
• Автоматы в литом корпусе. Отличаются широким рабочим диапазоном, составляющим от 16 до 1000 А.
• Модульные автоматы. Именно они широко используются в квартирах и частных домах. Их название связано со стандартной шириной, составляющей кратность в 17,5 мм, в зависимости от количества полюсов. То есть, в одном блоке может использоваться сразу несколько выключателей.

Все автоматы защиты разделяются в соответствии с показателями номинального тока и напряжения, поскольку большинство защитных устройств устанавливаются в сетях 220 или 380В.

Автоматические выключатели могут быть токоограничивающими и не токоограничивающими. В первом случае автомат представляет собой выключатель, в котором время отключения установлено на чрезвычайно малую величину, в течение которой токи короткого замыкания не успевают достичь максимума.

Автоматы классифицируются по числу полюсов и могут быть одно-, двух-, трех- и четырехполюсными. Они оборудуются максимальными, независимыми, минимальными или нулевыми расцепителями напряжения. Большое значение имеет скорость срабатывания, когда устройства могут быть нормальными, быстродействующими и селективными. В некоторых приборах допускается сочетание технических характеристик. Некоторые модели оборудуются свободными контактами, а проводники подключаются к ним разными способами.

Существует разделение на различные типы по конструкции расцепителя или размыкателя, установленного в автомате. Данные элементы играют важную роль и разделяются как магнитные и тепловые. В первом случае размыкатель относится к быстродействующим и обеспечивает защиту при коротких замыканиях. Время срабатывания составляет от 0,005 до 3-4 секунд. Работа теплового расцепителя происходит гораздо медленнее, поэтому он используется в основном для защиты от перегрузок. Основой элемента является биметаллическая пластина, нагревающаяся при возрастающих нагрузках. Период срабатывания находится в пределах от 3-4 секунд до нескольких минут.

Кроме того, автоматы разделяются по типам отключения или по . Каждый тип А, В, С, D, К, Z. Например, тип А используется при размыкании цепей, имеющих значительную длину проводки, хорошо защищает полупроводниковые устройства. Предел срабатывания составляет 2-3 номинальных тока. Тип В применяется в системах освещения общего назначения и обладает порогом срабатывания 3-5 номинальных тока. Более подробные сведения о каждом типе автомата можно взять из таблицы.

Типы расцепителей автоматических выключателей

Все расцепители, используемые в автоматических выключателях, можно условно разделить на две группы. В первую группу входят устройства, защищающие электрические цепи и способные распознавать наступление критической ситуации, когда появляются сверхтоки. В результате срабатывания дальнейшее развитие аварии пресекается за счет расхождения главных рабочих контактов.

Вторая группа расцепителей представлена дополнительными устройствами, не входящими в базовую комплектацию автоматов. Под заказ могут устанавливаться:

• Независимые расцепители, способные дистанционно отключать автоматы при поступлении сигнала из вспомогательной цепи.
• Расцепитель минимального напряжения. Выполняет отключение автомата в случае падения напряжения ниже допустимых пределов.
• Расцепитель нулевого напряжения. Его контакты размыкаются при наступлении значительного падения напряжения.

Тепловой расцепитель

Образец теплового расцепителя, представленный на рисунке, выполнен в виде биметаллической пластины. В процессе нагревания она изгибается, меняет форму и оказывает воздействие на расцепляющий механизм. Для изготовления пластины две металлические ленты соединяются между собой механическим путем. Материал каждой ленты имеет разный коэффициент температурного расширения. Соединение выполняется методом пайки, сварки или заклепывания. Изгиб пластины образуется за счет разного изменения длины во время нагревания. Тепловые расцепители обеспечивают защиту от перегрузочных токов и могут быть настроены на заданный режим срабатывания.

Главным преимуществом теплового расцепителя является высокая устойчивость к вибрациям, отсутствие трущихся деталей и возможность работы в загрязненном виде. Они отличаются простотой конструкции и низкой стоимостью. В качестве недостатков следует отметить постоянное потребление электроэнергии, чувствительность к перепадам температур, возможность ложных срабатываний при нагревании посторонними источниками.

Такое же широкое применение получили электромагнитные расцепители, обладающие мгновенным действием. Конструктивно они выполнены в виде соленоида с сердечником, воздействующим на расцепляющий механизм. Когда по обмотке соленоида протекает сверхток, это приводит к созданию магнитного поля, перемещающего сердечник, и одновременно преодолевающего сопротивление возвратной пружины.

Настройка электромагнитного расцепителя производится на срабатывание при коротком замыкании, значение которого составляет 2-20 ln. В свою очередь значение ln = 200 А. Погрешность настроек может составлять 20% в ту или иную сторону от заданной величины. Поэтому уставки срабатывания для силовых автоматов указываются в амперах или в кратном значении номинального тока. Модульные автоматические выключатели имеют защитные характеристики, обозначаемые В (3-5), С (5-10) и D (10-50), где цифровые значения соответствуют предельному номинальному току ln, при котором наступает расхождение контактов.

Электромагнитный расцепитель

Основными плюсами электромагнитных расцепителей являются устойчивость к вибрациям, ударам и прочим механическим воздействиям, а также простота конструкции, облегчающая ремонт и обслуживание устройства. К недостаткам можно отнести мгновенное срабатывание, без задержек по времени, а также создание магнитного поля во время работы.

Выдержка времени имеет большое значение, поскольку за счет нее обеспечивается селективность. При наличии селективности или избирательности, вводным автоматом распознается наличие короткого замыкания, но оно пропускается на определенное установленное время. В течение этого временного промежутка должно успеть сработать нижестоящее защитное устройство, отключающее не весь объект, а лишь поврежденный участок.

Довольно часто тепловой и электромагнитный расцепители применяются совместно, путем последовательного соединения обоих элементов. Такая связка получила название комбинированного или термомагнитного расцепителя.

Полупроводниковый расцепитель

К более сложным устройствам относятся полупроводниковые расцепители. В состав каждого из них входит блок управления, измерительные трансформаторы при переменном токе или магнитные усилители при постоянном токе, а также исполнительный электромагнит, выполняющий функцию независимого расцепителя. С помощью блока управления настраивается программа, определенная пользователем, под руководством которой будут расцепляться главные контакты.

В процессе настроек выполняются следующие действия:

• Регулируется номинальный ток автомата
• Настраивается выдержка времени в зонах перегрузок и коротких замыканий.
• Определяется уставка срабатывания при коротком замыкании.
• Настройка защитных переключателей на срабатывание от однофазного включения.
• Настройка переключателя, отключающего задержку по времени, когда при коротком замыкании режим селективности изменяется на режим мгновенного действия.

Электронный расцепитель

Конструкция электронного расцепителя напоминает устройство аналогичного полупроводникового прибора. Он также состоит из электромагнита, измерительных устройств и блока управления. Значение рабочего тока и время выдержки устанавливается ступенчато, обеспечивая гарантированное срабатывание при коротком замыкании и пусковых токах.

Достоинствами этих приборов являются разнообразие настроек и возможность выбора, работа установленной программы с высокой точностью, наличие индикаторов работоспособности и причин срабатывания, логическая селективная связь с выключателями, расположенными выше и ниже автомата.

К недостаткам можно отнести высокую цену, хрупкость блока управления и чувствительность к влиянию электромагнитных полей.

Многие знают из школьного курса физики, что ток бывает переменным и постоянным. Если о применении переменного тока мы еще что-то можем с уверенностью сказать (все бытовые электроприемники питаются от переменного тока), то о постоянном мы не знаем практически ничего. Но раз существуют сети постоянного тока, значит есть и потребители, и соотвественно защита таким сетям тоже нужна. Где встречаются потребители постоянного тока и в чем отличие аппаратов защиты для этого рода тока мы рассмотрим в этой статье.

Ни один из типов электрического тока не «лучше», чем другой - каждый подходит для решения определенных задач: переменный ток идеален для генерации, передачи и распределения электроэнергии на большие расстояния, в то время как постоянный ток находит свое применение на специальных промышленных объектах, установках солнечной энергии, центрах обработки данных, электрических подстанциях и пр.

Шкаф распределения постоянного оперативного тока электрической подстанции

Понимание отличий переменного и постоянного тока дает четкое представление о задачах, с которыми сталкиваются автоматические выключатели постоянного тока. Переменный ток промышленной частоты (50 Гц) меняет свое направление в электрической цепи 50 раз в секунду и столько же раз «переходит» через нулевое значение. Этот «переход» значения тока через ноль способствует скорейшему гашению электрической дуги. В цепях постоянного тока значение напряжения постоянно - также как и направление тока постоянно во времени. Этот факт существенно затрудняет гашение дуги постоянного тока, и потому требует специальных конструкторских решений.

Совмещенные графики нормального и переходного режимов при отключении: а) переменного тока; б) постоянного тока

Одно из таких решений - использование постоянного магнита (3). Движение дуги в магнитном поле является одним из способов гашения в аппаратах до 1 кВ и находит применение в модульных автоматических выключателях. На электрическую дугу, которая по своей сути является проводником, воздействует магнитное поле, и та затягивается в дугогасительную камеру, где окончательно затухает.

1 - подвижный контакт
2 - неподвижный контакт
3 - серебросодержащая контактная напайка
4 - магнит
5 - дугогасительная камера
6 - скоба

Полярность надо соблюдать

Еще одним и, пожалуй, ключевым отличием между автоматическими выключателями переменного и постоянного тока, является у последних наличие полярности.

Схемы подключения однополюсного и двухполюсного автоматического выключателя постоянного тока

Если вы защищаете однофазную сеть переменного тока при помощи двухполюсного автоматического выключателя (с двумя защищенными полюсами), то нет разницы в какой из полюсов подключать фазный или нулевой проводник. При подключении же в сеть постоянного тока автоматических выключателей необходимо соблюдать правильную полярность. При подключении однополюсного выключателя постоянного тока питающее напряжение подается на клемму «1», а при подключении двухполюсного - на клеммы «1» и «4».

Почему это так важно? Смотрите видео . Автор ролика проводит несколько тестов с 10-ти амперным выключателем:

1. Включение выключателя в сеть с соблюдением полярности - ничего не происходит.
2. Выключатель установлен в сеть обратной полярностью; параметры сети U=376 В, I=7,5 А. Как итог: сильное дымовыделение с последующим воспламенением выключателя.
3. Выключатель установлен с соблюдением полярности, а ток в цепи составляет 40 А, что в 4 раза превышает его номинал. Тепловая защита, как это и должно быть, разомкнула защищаемую цепь через несколько секунд.
4. Последний и самый жесткий тест проводился с таким же 4-х кратным превышением по току и обратнойполярностью. Результат не заставил себя долго ждать - мгновенное воспламенение.

Таким образом, автоматические выключатели постоянного тока - это устройства защиты, применяемые для объектов альтернативной энергетики, систем автоматизации и управления промышленных процессов и пр. Специальные исполнения защитных характеристик Z, L, K позволяют защищать высокотехнологичное оборудование промышленных предприятий.

Впервые в ассортименте МПО Электромонтаж появились автоматические выключатели для коммутации и защиты цепей постоянного тока от коротких замыканий и перегрузок.

В принципе, в случае крайней необходимости, в «постоянную» цепь можно поставить и «переменный» автомат, но тщательно пересчитать номинал по току в 1,3–1,9 раз больше, т. к. при протекании постоянного тока происходит заметно больший нагрев проводников, в том числе и внутри прибора. Но зачем, если они теперь уже есть специально рассчитанные и предназначенные.

Это модели Schneider Electric С32 Н-DC, двухполюсные, с отключающей способностью 10 кА, рассчитанные на номинальные токи 2, 3, 6 и 10 А (№№ К8012–К8015 по нашему прайс-листу). Характеристика отключения - С (тип мгновенного расцепления, или зависимость времени отключения нагрузки от величины тока в главной цепи автомата), то есть уставка электромагнитного расцепителя - в пределах от 5 до 10 значений номинального тока - Iн. Уставка тепловая - (1,13–1,45) Iн. Такие параметры характерны для осветительных сетей и установок с умеренными пусковыми токами. Это могут быть системы автоматизации и управления промышленными процессами, транспорт, возобновляемая энергия.

Для выключателей постоянного тока есть незыблемое требование: соблюдать поляpность подключения питания, как указано на аппаpате.

Автоматы для постоянного и переменного тока отличаются не только размерами контактов - у первых они мощнее, и конструкция защиты (число витков и диаметр проволоки) несколько иная.

Но главное - постоянное магнитное поле в катушках устройства защиты воздействует на сердечник не только в разы сильнее, чем переменное, меняющее напряжённость с частотой 50 Гц. Оно создаёт, в зависимости от полярности, либо втягивающий, либо выталкивающий механический момент. Ошибиться нельзя.

Крепятся наши новые автоматы на DIN-рейку, размер - 2 модуля (36 мм), габариты 81х76 мм, масса 250 г.