16 Автоматические выключатели

Автомат служит для отключения элек­трической цепи при ненормальных и ава­рийных режимах — перегрузках, коротких замыка­ниях, чрезмерном понижении напряжения питания, изменении направления мощности и т. п. Автоматом можно также пользоваться для редких включений и от­ключений номинальных токов нагрузки.

К автоматам предъявляются следующие требования.

1. Токоведущая цепь автомата должна пропускать но­минальный ток в течение сколь угодно длительного времени. Режим продолжительного включения для автомата является нормальным. С другой стороны, токоведущая система автомата подвергается воздействию больших токов короткого замыкания как при замкнутом положе­нии контактов, так и при включении на существующее короткое замыкание.

2. Автомат должен обеспечивать многократное отклю­чение предельных токов короткого замыкания, которые могут достигать десятков и даже сотен килоампер. Пос­ле отключения этих токов автомат должен быть приго­ден для длительного пропускания номинального тока.

3. Для повышения электродинамической и термиче­ской стойкости энергоустановок, уменьшения разруше­ний, вызываемых токами короткого замыкания, автома­ты должны иметь малое время отключения. С целью уменьшения габаритов распределительного устройства и повышения безопасности обслуживания необходимо сокращение зоны выхлопа нагретых и ионизированных газов в процессе гашения дуги.

4. Элементы автомата должны обеспечивать необходимые токи и времена срабатывания и селективность.

Принципиальная схема автомата на ток более 200А приведена на рис.17.1. Токоведущая цепь имеет основ­ные 3 и дугогасительные 1 контакты. Включение ав­томата может производиться вручную (рукояткой 12 или электромагнитом 4. Звенья 6, 7 и упор 13 являются механизмом свободного расцепления. Отключе­ние автомата может производиться вручную 12 или от расцепителей 5, 9, 10, 11. Скорость расхож­дения контактов обеспечивается пружиной 9. Гашение дуги, образующейся при отключении, происходит в камере 2.

Основными параметрами автоматов являются: номинальный длительный ток, номинальное напряжение, предельный ток отключения, собственное и полное время отключения.

Рис.17.1 Принципиальная схема автомата.

17 Предохранители

Предохранитель — это коммутационный электрический аппарат, предназначенный для отключения защищаемой цепи разрушением специально предусмотренных для этого токоведущих частей под действием тока, превышающего определенное значение.

В большинстве предохранителей отключение цепи происходит за счет расплавления плавкой вставки, которая нагревается про­текающим через нее током защищаемой цепи. После отключения цепи необходимо заменить перегоревшую вставку на исправную. Эта операция производится вручную или автоматически заменой всего предохранителя.

Основными элементами предохранителя являются: корпус, плавкая вставка (плавкий элемент), контактная часть, дугогасительное устройство и дугогасительная среда.

Предохранители характеризуются номинальным током плавкой вставки, т.е. током, на который рассчитана плавкая вставка для длительной работы. В один и тот же корпус предохра­нителя могут быть вставлены плавкие элементы на различные но­минальные токи, поэтому сам предохранитель характеризуется номинальным током предохранителя (основания), кото­рый равен наибольшему из номинальных токов плавких вставок, предназначенных для данной конструкции предохранителя.

В нормальном режиме теплота, выделяемая током нагрузки в плавкой вставке, передается в окружающую среду и температура всех частей предохранителя не превышает допустимую. При пере­грузках или КЗ температура вставки увеличивается и она расплав­ляется. Чем больше протекающий ток, тем меньше время плавления. Эта зависимость называется защитной (времятоковой) характеристикой предохранителя.

Предохранители не должны отключать электрическую цепь при протекании условного тока неплавления и должны отклю­чать цепь при протекании условного тока плавленияв тече­ние определенного времени, зависящего от номинального тока.

Чтобы уменьшить время срабатывания предохранителя, при­меняются плавкие вставки из разного материала, специальной формы, а также используется металлургический эффект. Наиболее распространенными материалами плавких вставок являются медь, цинк, алюминий, свинец и серебро.

При больших номинальных токах плавкая вставка выполняется из параллельных проволок или тонких медных полос. Для ускорения плавления вставок из меди и серебра использу­ется металлургический эффект — явление растворения тугоплав­ких металлов в расплавленных, менее тугоплавких. Обычно для создания металлургического эффекта на медных и серебряных вставках применяют чистое олово, обладающее более стабильны­ми свойствами. В нормальном режиме работы шарик практически не влияет на температуру вставки.

Гашение электрической дуги, возникающей после перегорания плавкой вставки, должно осуществляться в возможно короткое время. Время гашения дуги зависит от конструкции предохранителя.

Наибольший ток, который плавкий предохранитель может от­ключить без каких-либо повреждений или деформаций, называ­ется предельным током отключения.

Предохранители получили широкое применение в промыш­ленных электроустановках, на электростанциях, подстанциях, в быту и имеют различную конструкцию.