Файл: И электроснабжение.pdf

41
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
Рис. 3.1. Конструкция однополюсного автоматического
выключателя: 1- ручка взвода; 2 - механизм включения; 3-
контакты; 4 - клеммы подключении; 5-биметаллическая
пластина теплового расцепителя; 6-колибровочный винт; 7-
катушка
электромагнитного
расцепителя;
8
-
дугогасительная камера.
На рис. 3.2 выключатель показан в процессе отключения.
Чтобы его включить, вращают рукоятку 2 или подают напряжение на электромагнитный привод
1
(YA).
Возникающее усилие перемещает рычаги 3 вправо, при этом поворачивается несущая деталь 13, замыкаются сначала дугогасительные контакты 7 и создается цепь тока через эти контакты и гибкую связь 12, а затем главные контакты 5, 11.
После завершения операции выключатель удерживается во

42
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
включенном положении защелкой 14 с зубцами 15 и пружиной
16.
Отключают выключатель рукояткой 2, приводом 1 или автоматически при срабатывании расцепителей.
Рис. 3.2. Принципиальная схема автоматического
выключателя: 1 — электромагнитный привод: 2 — рукоятка
ручного включения; 3 — рычаги механизма свободного
расцепления; 4 — отключающая пружина; 5 — главный
подвижной контакт; 6 — пружина; 7 — дугогасительные
контакты;
8
—
дугогасительная
камера;
9
—
электродинамический компенсатор в виде шинок; 10 —
пружина; II — главные неподвижные контакты; 12 — гибкая
связь; 13 - несущая деталь; N — удерживающая защелка с
зубцами 15 и пружиной 16; 17 — максимальный расцепитель;
18 — минимальный расцепитель.

43
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
Максимальный расцепитель 17 срабатывает при про- текании по его обмотке YAT1 тока КЗ. Создастся усилие, преодолевающее натяжение Р пружины 16, рычаги 3 переходят вверх за мертвую точку, в результате чего автоматический выключатель отключается под действием отключающей пружины 4. Этот же расцепитель выполняет функции независимого расцепителя. Если на нижнюю обмотку YAТ2 подать напряжение кнопкой SB, он срабатывает и осуществляет дистанционное отключение [12].
Выбор автоматических выключателей производится: по напряжению установки:
�
ном.
≥ �
сет.
,
(2.1) роду тока и его величине:
I
ном
≥ I
норм.расч.
; К
нг
I
ном
≥ I
прод.расч
,
(2.2) конструктивному исполнению; коммутационной способности
I
отк.ном.
≥ I
пт
= I
по
,
(2.3) где I
отк.ном.
- ток предельной коммутационной способности автомата; ????
�????
- ток КЗ в момент расхождения контактов (если в расчете отсутствует, то принимают ????
�????
≈ ????); включаемому току:
�
вкл
≥ �
уд
,
(2.4) где �
уд
— ударный ток КЗ; �
вкл
— амплитудное значение номинального тока включения; термической стойкости:

44
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
I
2
тер
t
тер
≥ �
к
,
(2.5) где I
2
тер
- ток термической стойкости автомата (если нс задан, то принимают t
тер
= I
откл.ном
); t
тер
- время термической

42
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
рез стойкости, можно принять равным 1 с; постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ
Т
а.ном
≥ Т
а
(2.6) где Т
а.ном
- значение по каталогу (0,005 — 0,015 с),
????рез
�
????
=
????????
определяется в расчете токов КЗ.
3.3. Рубильники
Рубильники в основном предназначены для осуществления ручного включения или отключения электрических цепей с рабочим напряжением до 440В постоянного тока и до 500В переменного тока [9, 12].
В трехфазном рубильнике с центральной рукояткой (рис.
3.3) подвижный контакт - нож 1 вращается в шарнирной стойке 2. При размыкании цепи между ножом и неподвижным контактом стойки 3 загорается дуга. Гашение дуги постоянного тока при токе до 75 А происходит за счет механического удлинения дуги двигающимся ножом. Чем больше скорость движения контакта, тем больше скорость растяжения дуги и меньше время ее горения. При отключении больших токов решающим фактором является электродинамическая сила.
Рис. 3.3. Трехфазный рубильник с центральной
рукояткой
Эта сила, действующая на единицу длины дуги, примерно обратно пропорциональна длине ножа. Для безопасности

43
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
ремонта расстояние между контактными стойками 3 делается не менее 0,05 м.
В электрической сети однофазного исполнения с помощью двухполюсных рубильников можно гасить дугу с номинальным током при напряжении до 380 В.
Однополюсный рубильник с одним разрывом надежно работает в цепи с напряжением до 220 В. Рубильники и переключатели с центральной рукояткой приведенные на рис.
3.3. разрешается применять только для отключения обесточенной цепи. В некоторых рубильниках при отключении электрических цепей, находившихся под нагрузкой, возникающая дуга не сможет воздействовать на руку оператора, так как рукоятка таких аппаратов конструктивно расположена с боковой стороны или применяется привод рычажного типа. Конструкция такого рубильника показана на рис. 3.4 [12].
Рис. 3.4. Рубильник с рычажным приводом и
дугогасительной камерой.
Для рубильников с боковой рукояткой или рычажным приводом отношение отключаемого тока к номинальному составляет 0,2 при постоянном напряжении 220 В и 0,3 при переменном напряжении 380 В. При постоянном напряжении
440 и переменном 500 В указанные аппараты используются только для отключения обесточенных цепей. Для увеличения отключающей способности рубильник снабжается дугогасительной решеткой. При этом отключающая

44
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
способность рубильников увеличивается до 0,5U
ном при постоянном напряжении 440 и переменном 500 В, и до I
ном в цепях с постоянным напряжением 220 и переменным 380 В.
Заводами изготовителями рубильники выпускаются в основном однополюсные, двухполюсные и трехполюсные рубильники. На рис. 3.4 представлен трехполюсный рубильник с центральным рычажным приводом 1 и дугогасительной камерой 2. Ножи 3 всех трех полюсов соединены изоляционным валиком, на который действует тяга рычажного привода. Рукоятка привода монтируется на лицевой стенке шкафа распредустройства. Такая конструкция обеспечивает безопасность обслуживающего персонала [10].
В рубильниках контактное соединение ножа и неподвижных контактов определяют общее качество самого рубильника. Все современные рубильники снабжены линейным контактом. Причина широкого применения линейных контактов в современных рубильниках объясняется их относительно меньшим переходным сопротивлением по сравнению с плоскими контактами. Контактное нажатие обеспечивается с стальными пружинами.
В рубильнике на рис. 3.3 нажатие в стойке 3 создается с пружиной в виде разрезанного кольца 4, концы которого действуют на эластичные губки. Нажатие губок в шарнирной стойке 2 осуществляется пружинами в виде выпуклых шайб 5.
При токе, большем 100 А, устанавливается несколько параллельных контактных пар.
Выбор рубильников производится по: напряжению установки:
U
ном
≥ U
сет.ном.
,
(2.7) току нагрузки:
I
ном
≥ I
норм.расч
К
ПГ
· I
НОМ
≥ I
прод.расч
,
(2.8) конструктивному выполнению;

45
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
электродинамической стойкости:
I
пр.с
≥ i
уд
,
(2.9) термической стойкости:
I
2
терм
t
терм
≥ В
к
(2.10)
Номинальный ток I
ном
, предельный сквозной ток I
прс
, ток и время термической стойкости I
терм
, t
терм
приводятся в каталогах и справочниках. Определение I
норм.расч
и I
прод.расч.
, коэффициент перегрузки К
пг
[1].
3.4. Пакетные переключатели
Пакетные электрические переключатели предназначены для осуществления различных переключений в электрических цепях напряжением до 1000 В. Таки пакетные переключатели в отличие от рубильника конструктивно состоят из двух неподвижных контактов и трёх положений коммутации. в конструкции таких переключателей имеется средняя точка
(контакт). В положении среднего контакта все контакты разомкнуты и специальным устройством такое положение переключателя будет фиксироваться.
Пакетные коммутационные аппараты, такие как выключатели и переключатели имеют малые габариты. Такие малогабаритные пакетные аппараты управляются ручным приводом, который способен управлять большим количеством цепей.
Пакетные коммутационные выключатели и переключатели предназначены в основном с целью нечастых коммутаций в цепях с небольшой мощностью (токи до 400 А, постоянное напряжение 220 и переменное 380В). Пакетные аппараты применяются также для прямого и реверсивного пуска двигателей, а также для переключения схемы соединения обмоток двигателя со треугольника на звезду.
Для переключателей с боковой рукояткой или рычажным приводом отношение отключаемого тока к номинальному

46
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
составляет 0,2 при постоянном напряжении 220 В и 0,3 при переменном напряжении 380 В. При постоянном напряжении
440 и переменном 500 В указанные аппараты используются только для отключения обесточенных цепей.
В переключателях контактное соединение ножа и неподвижных контактов определяют общее качество самого рубильника. Все переключатели снабжены линейным контактом. Причина широкого применения линейных контактов в современных переключателях объясняется их относительно меньшим переходным сопротивлением по сравнению с плоскими контактами. Контактное нажатие обеспечивается с стальными пружинами.
В пакетном выключателе или переключателе каждый коммутируемый полюс конструктивно оформлен в виде отдельного элемента — пакета. На рис. 3.5 аппарат имеет три полюса (три пакета), а на рис. 3.6 - два полюса. Число пакетов в выключателе серии ПКВ может достигать 8.
Рис. 3.5. Пакетный выключатель серии ПВМ.
Пакетный выключатель ПВМ (рис. 3.5) состоит из отдельных связанных вместе пакетов 5 и приводного механизма 4. Каждый полюс имеет два разрыва. Неподвижные контакты 1 выполнены в виде массивных пластин из латуни.
Подвижный контакт 2 насажен на квадратный изолированный

47
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
вал выключателя и имеет вращательное движение. Нажатие контактов создается за счет упругих свойств губок подвижного контакта 2. К подвижному контакту прикреплены две щечки 3 из фибровых пластин. Расстояние между щечками несколько больше толщины неподвижного контакта, что позволяет подвижному контакту свободно вращаться внутри пакета. Подвижный контакт перемещается с помощью приводного механизма. При вращении рукоятки сначала заводится пружина, а затем эта пружина сообщает необходимую скорость контакту. Такой привод работает недостаточно надежно.
При расхождении контактов дуга загорается в двух разрывах, что обеспечивает надежное гашение дуги переменного тока за счет околокатодной электрической прочности. Дуга гаснет при первом прохождении переменного тока через нуль.
При гашении дуги в цепи постоянного тока дуга гасится за счет ее горения и распределение в пространстве между фибровыми стенками, где при появлении дуги начинается выделяться специальный газ. Поскольку внутренняя полость пакета достаточно герметична, внутри пакета повышается давление. Это ведет к подъему вольтамперной характеристики и гашению дуги. Однофазные цепи должны отключаться двухполюсным выключателем.
В качестве недостатков пакетных электрических переключателей можно назвать их склонность к износу
(примерно до 20∙10 3 циклов) и низкая надёжность элементов привода аппарата.
Из всех известных на данный момент пакетных переключателей самым совершенным считается пакетный кулачковый выключатель серии ПКВ, представленный на рис.
3.6. На валу 1 укреплены кулачки 2 (по одному на пакет).
Каждая цепь имеет два разрыва, образуемые мостиками 3 и контактами 4. При вращении вала кулачок поворачивается и в его углубление попадает шток 5. При этом цепь замыкается.
Нажатие контактов создается стальной пружиной 6. Для

48
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
повышения износостойкости используются метал- локерамические контакты. Наибольший ток выключателей серии ПКВ составляет 160 А. Электрическая износостойкость достигает 2∙10 5 циклов. Все пакетные выключатели используются для коммутации токов, равных номинальному
[10].
Рис. 3.6. Пакетный кулачковый выключатель серии ПКВ.
Если сравнить пакетных переключателей или выключателей с рубильниками, то можно убедиться, что переключатели имеют меньшие габариты. Кроме того, пакетные переключатели намного удобнее в монтаже по сравнению с рубильниками. В пакетных аппаратах возникающая дуга гасится в замкнутой пространстве, не выделяя при этом пламени и газа. Как уже было отмечено, пакетные аппараты позволяют управлять большое количество цепей одновременно.

49
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
3.5. Предохранители
Предохранитель
– это электрический аппарат, защищающий электрических сетей и их элементов от токов короткого замыкания, и перегрузок. Все предохранители конструктивно состоят из плавкой вставки и механизм гашения дуги. Как правило предохранитель включается в защищаемую сеть последовательно.
Чтобы предохранители надежно выполняли свои задачи, они должны отвечать следующим требованиям [10]:
1. Времятоковая характеристика элемента или участка сети, который подлежит защите должна располагаться выше, но как можно ближе к времятоковой характеристике защищающего предохранителя.
2. При коротких замыканиях время их срабатывания должно быть наименьшим. Минимальное время срабатывания предохранителя особо важно при защите современных полупроводниковых устройств.
3. При защите плавкими предохранителями от токов КЗ должно обеспечиваться селективность их защиты.
4.
Защищающие предохранители должны иметь стабильными характеристиками и быть весьма надежными в защите.
5.
Из-за увеличения единичной мощности электроустановок, защищающие предохранители должны обладать высокую отключающую способность.
6.
В случае необходимости при перегорании предохранители должны заменяться быстро, удобно и безопасно.
Как было отмечено выше, плавкий предохранитель является однополюсным коммутационным аппаратом.
Основное его назначение – это защита элементов электрических сетей от больших токов короткого замыкания и перегрузки. Принцип действия плавких предохранителей заключается в расплавлении плавкой вставки током КЗ или перегрузки и последующее гашение появившейся дуги.