Файл: Хайдуков, О. П. Электрооборудование судов учебник.pdf

при размыкании электрической цепи под током. Для этой цели на контакты надеваются дугогасительные камеры. Контакты рубиль­ ников имеют врубную конструкцию. Подвижные контакты выпол­ няются в виде ножей, разрезанных вдоль на две половины. Обе половины соединены между собой шарнирно и при помощи пружин. При выключении рубильника одни половины подвижных контактов (моментные ножи) остаются замкнутыми, а затем растянутыми пружинами вырываются. Таким образом, достигается быстрое рас­ хождение контактов независимо от скорости движения ручки ру­ бильника, что очень важно для быстрого гашения дуги и сохранения контактов от обгорания.

’ Р а з ъ е д и н и т е л и — рубильники, не имеющие дугогаситель­ ных устройств. Они служат для размыкания электрических цепей без тока. На судах в настоящее время рубильники находят ограни­ ченное применение из-за больших габаритов.

П а к е т н ы е в ы к л ю ч а т е л и и п е р е к л ю ч а т е л и (рис. 81) получили очень широкое распространение. Они состоят из набора колец (пакетов), сделанных из изоляционного материала. Внутри каждого кольца располагается контактное устройство. Неподвиж­ ные контакты закреплены на самом кольце, а подвижные — на вер­ тикальном валике, который поворачивается рукояткой управления через специальный механизм мгновенного переключения и фикса­ ции. У пакетных выключателей на каждом кольце располагаются только два неподвижных контакта, а подвижный контакт имеет ди­ аметральную конструкцию. У пакетных переключателей на каждом кольце располагается несколько неподвижных контактов, а под­ вижные имеют сложную конфигурацию.

При размыкании цепи на каждом полюсе образуется сразу два разрыва и дуга гасится в закрытой камере, образованной внутрен­ ней полостью кольца (пакета). В каждой такой камере укладыва­ ется шайба из материала (например, фибра), генерирующего газ при высокой температуре электрической дуги. Повышение давления в камере способствует быстрому гашению дуги, возникающей при размыкании контактов под током.

Пакетные выключатели и переключатели выпускаются до 400 А при напряжении 220 и 380 В. Они компактны и удобны для

133

Рис. 81. Пакетный выключатель:

монтажа, безопасны в эксплуатации. Однако надежность их часто

оказывается недостаточной.

Как уже отмечалось выше, рубильники и пакетные выключа­ тели не выполняют функций защиты электрических установок и поэтому применяются всегда совместно с плавкими предохраните­

лями.

П л а в к и й п р е д о х р а н и т е л ь автоматически отключает цепь при коротком замыкании или при перегрузке. Ток, превышающий допустимое значение, расплавляет плавкую вставку, за счет чего и

происходит отключение цепи.

Материалом плавкой вставки может служить свинец, сплав свинца с оловом, цинк, медь, серебро и др. Недостатком меди и серебра как материала для плавкой вставки является высокая тем­ пература плавления, что приводит каждый раз к перегреву корпу­ са предохранителя. Кроме того, медная вставка со временем окис­ ляется и токопроводящее сечение ее уменьшается. Происходит преждевременное перегорание медной вставки. Легкоплавкие ма­ териалы имеют невысокую электропроводность и поэтому плавкие вставки из них получаются относительно большого сечения. Широ­ кое распространение получили цинковые вставки. Они имеют фи­ гурную конфигурацию (рис. 82). При коротком замыкании расплав­ ление происходит сразу в двух узких местах и средняя часть выпа­ дает, что способствует лучшему гашению дуги. При перегрузке вставка расплавляется в одном узком месте.

134

лей располагается внутри фарфорового цилиндра, заполненного кварцевым песком. При перегорании плавкой вставки специаль­ ной пружиной выбрасывается контрольный глазок.

К достоинствам плавких предохранителей следует отнести про­ стоту конструкции и невысокую стоимость, быстроту срабатывания при токах короткого замыкания, отсутствие светового и звукового эффектов при срабатывании.

Вместе с тем при защите электроустановок плавкими предо­ хранителями существует опасность отключения лишь одной фазы при трехфазном питании асинхронных двигателей, что ставит электродвигатель в аварийные условия работы. Замена сработав­ ших предохранителей происходит относительно долго, а значит, удлиняется перерыв в питании потребителей. Применение плав­

ких предохранителей и пакетных выклю­ чателей или рубильников затрудняет или делает невозможной автоматизацию коммутационных процессов и примене­ ние дистанционного управления.

А в т о м а т и ч е с к и е в о з д у ш н ы е в ы к л ю ч а т е л и (автоматы) получили широкое распространение. Воздушными

135

Рис. 85. Механизм свободного расцепления:

воздуха, в отличие от выключателей, у которых дуга гасится в масле или в специальном газе.

Автоматические выключатели выпускаются одно-, двух- и трех­ полюсными на номинальные токи до 6000 А, напряжение до 660 В переменного тока и до 440 В постоянного.

Существует большое разнообразие конструкций автоматов. Однако при любом варианте конструктивного исполнения автома­ тический выключатель состоит из следующих основных частей: контактной системы, приводного механизма, механизма свободно­ го расцепления, расцепителей, дугогасительного устройства.

Контактная система состоит из главных контактов, предназна­ ченных для замыкания и размыкания силовой электрической цепи, и вспомогательных контактов (блок-контактов), предназначенных

включения могут использоваться электромагнит, серводвигатель или пневматический привод.

матическое отключение как раз и происходит воздействием на ме­ ханизм свободного расцепления (рис. 85). Жесткость системы рычагов при включении обеспечивается упором 3 и тем, что центр 4 лежит несколько ниже линии, соединяющей оси 1 и 6 ры­ чагов 2 и 5. Если толкатель 7 поднимет центр 4 выше, тогда си­ стема станет гибкой и контакты 8 и 9 разомкнутся под действием отключающей пружины. Рукоятка ручного включения при этом останется в положении «включено», и для последующего включе­ ния автомата ее нужно отвести.

136

Расцепителями называются устройства, которые реагируют на тот или иной ненормальный режим в электрической цепи и, воз­ действуя на механизм свободного расцепления, отключают авто­ мат. Автоматические выключатели могут иметь следующие рас­ цепители: независимый, максимальный, минимальный, тепловой,

обратного тока.

Независимый расцепитель состоит из электромагнитной ка­ тушки, при подаче питания на которую притягивается якорь и че­ рез рычаг воздействует на толкатель 7. Питание на катушку неза­ висимого расцепителя подается при нажатии кнопки дистанцион­ ного выключения или при срабатывании каких-либо реле, если

при этом требуется отключение цепи.

Максимальный расцепитель отличается от независимого тем, что его катушка включается в главную цепь последовательно, а поэтому она имеет мало витков, выполненных толстым проводом. Если ток в цепи превысил допустимое значение (перегрузка или короткое замыкание), то притягивается якорь и воздействует на механизм свободного расцепления. Применяются максимальные расцепители с замедлением, у которых якорь связан с часовым

механизмом.

Минимальный расцепитель включается в главную цепь парал­ лельно. Если напряжения в цепи нет или оно недостаточно, то якорь минимального расцепителя не притягивается и толкатель 7 находится в верхнем положении. Включить автомат невозможно.

Тепловой расцепитель состоит из биметаллической пластины, подогреваемой током, протекающим в главной цепи. Если ток пре­ высит допустимое значение (перегрузка), то биметаллическая пластина прогибается и воздействует на механизм свободного рас­ цепления.

Для защиты генераторов на судовых электростанциях приме­ няются универсальные селективные автоматические выключатели. Максимальный расцепитель срабатывает с выдержкой времени (24-120 с), зависящей от степени перегрузки. При коротком же замыкании он срабатывает с минимальной выдержкой времени (0,18; 0,38 и 0,63 с), необходимой для обеспечения избирательно­ сти защиты.

Для защиты потребителей электроэнергии широко применя­ ются установочные автоматические выключатели, которые имеют только максимальный и тепловой расцепители. Максимальный расцепитель реагирует на токи короткого замыкания, а тепло­ вой— на токи перегрузки. Однополюсные установочные автоматы на токи 10; 15 и 25 А применяются для защиты цепей освещения и в бытовом электрооборудовании.

§ 31. Защита судовых электрических установок

Устройства защиты должны реагировать на ненормальные режимы электрических установок и либо отключать их, либо пода­ вать сигнал о неисправности,- К ненормальным режимам

137

ется такое ее действие, когда отключается только поврежденный участок электроэнергетической системы. Совершенно недопустимо, если при коротком замыкании, скажем, в патроне электрической лампочки под полубаком сработает защита генератора и отклю­ чит его, обесточив все судно. Селективная настройка всей защиты связана с определенными трудностями.

При коротком замыкании, например в точке К1 (рис. 86), ток протекает через плавкий предохранитель В, установочный авто­ мат Б и генераторный селективный автомат А (работает генера­ тор Г1). Это значит, что принципиально любой из указанных эле­ ментов защиты может сработать первым и отключить цепь. Совер­ шенно ясно, что срабатывание автоматов Б и особенно А крайне нежелательно. При правильной настройке защиты в данном слу­ чае должен сработать плавкий предохранитель В.

Для настройки защиты можно было бы использовать то обстоя­ тельство, что ток короткого замыкания зависит, при всех прочих равных условиях, от длины кабеля до точки К З. Очевидно, при ко­ ротком замыкании в точке К1 ток Iki будет меньше, чем ток 1Б2 при коротком замыкании в точке К2, т. е. /ду < IK2 < Iкз■ Тогда при настройке защиты необходимо, чтобы токи срабатывания плавкого

предохранителя В (/я), автомата Б (1Б ) и автомата А (1а ) удовлет­ воряли следующим условиям:

/ в ^ / к ь I К 1 < / £ < 1 К 2 ,

1кг < /л < Iиз ■

При такой настройке' сохраняется предельно возможное быстро­ действие всех элементов защиты. Однако в судовых условиях так настроить защиту не удается. Длина кабельной сети относитель­ но мала, и токи при коротких замыканиях в точках К1, К2, КЗ отличаются очень мало.

Остается второй путь обеспечения избирательности защиты, при котором устанавливается различное время срабатывания эле­ ментов. защиты. Так, в нашем примере должно выполняться ус­ ловие

te < ts < (д .

138