3.7.2. Автоматический воздушный выключатель

Автоматический воздушный выключатель предназначен для отключения поврежденного участка сети при возникновении в нем аварийного режима (короткое замыкание, ток перегрузки, пониженное напряжение).

В автомат имеет встроенный узел элементов защиты, автоматически обнаруживающий появление в сети аварийных режимов и дающий сигнал на отключение.

Если контактор рассчитывается лишь на отключение токов перегрузки, которые могут достигать нескольких тысяч ампер, то автомат должен отключать токи короткого замыкания, достигающие десятков и даже сотен килоампер. Автомат предназначен для редкого отключения электрической цепи.

Разновидности автоматов

• универсальные автоматы – для работы на постоянном и переменном токе;

• установочные автоматы – предназначены для установки в общедоступных помещениях и выполняются по типу установочных изделий;

• быстродействующие автоматы постоянного тока – осуществляют защиту электрических цепей с полупроводниковыми коммутирующими устройствами.

Конструкция автоматического выключателя с устройством защиты от токов перегрузки и короткого замыкания с устройствами дистанционного включения и отключения показана на рис. 3.50.

Рис. 3.50. Конструктивная схема автомата

В автомате на ток более 200 А (рис. 3.50) токоведущая цепь имеет главные 3 и дугогасительные 1 контакты. Включение автомата может производиться вручную рукояткой 12 или электромагнитом 4. Звенья 6, 7 и упор 13 образуют механизм свободного расцепления. Отключение автомата может производиться рукояткой 12 или с помощью тепловых и электромагнитных расцепителей 5, 8, 10, 11. Необходимая скорость расхождения контактов обеспечивается пружиной 9. Гашение дуги происходит в камере 2.

При достижении током значения равного току уставки электромагнитной защиты происходит перемещение сердечника катушки 8 в направлении указанном стрелкой. Сердечник переводит рычаги в верхнее положение, что снимает усилие с детали 14. Под действием отключающей пружины 9 происходит размыкание сначала главных контактов 3, затем дугогасительных контактов 1. Зажигание и гашение дуги происходит на дугогасительных контактах, выполненных из дугостойкого материала. Гашением дуги завершается процесс отключения.

Рычаги 6 и 7 образуют механизм свободного расцепления, который предотвращает возможность следующих друг за другом циклов включения – отключения автомата («прыганье автомата»), что возможно при включении автомата на существующее в цепи короткое замыкание.

Защита от токов перегрузки осуществляется тепловым реле 5, при снижении напряжения ниже допустимого значения катушка 10 перестает удерживать сердечник, который под действием возвратной пружины производит отключение автомата. Электромагнит 11 служит для дистанционного отключения.

Быстродействующие автоматы – предназначены для защиты установок постоянного тока. Время срабатывания таких автоматов доли миллисекунды, время срабатывания обычных автоматов достигает сотен миллисекунд секунды.

Способы повышения быстродействия автомата:

1. применение в приводе поляризованных электромагнитных устройств;

2. установка интенсивных дугогасительных устройств;

3. устранение замедляющего действия вихревых токов, путем исключения короткозамкнутых витков и применение шихтованных магнитопроводов;

4. применение максимально упрощенной кинематической схемы;

5. устранение промежуточных звеньев между измерительным органом (расцепителем) и контактами.

На рис. 3.51 показана схема быстродействующего автомата, в котором использованы электродинамические силы для мгновенного отключения цепи.

Рис. 3.51. Быстродействующий автомат

При возникновении короткого замыкания в защищаемой цепи возникают мощные электродинамические силы (F_эд). Происходит отбрасывание подвижной токоведущей детали (1) от неподвижного контакта (2). Под действием силы F₂, вызываемой пружиной защелка (3) устанавливается на выступ (4) и автомат фиксируется в отключенном состоянии. В замкнутом состоянии надежный контакт обеспечивается контактной пружиной, вызывающей силу F1.