1.1.2. Виды автоматических выключателей

1.1.2.1. Автоматы серии а3000

Автоматы серии А3000 относятся к классу установочных автоматов на напряжение до 500 В (переменный ток) и 220 В (постоянный ток), на номинальные токи отключения от 50 до 600 А при постоянной времени (при постоянном токе) 10 мс и коэффициенте мощности (при переменном токе) 0,5. Автоматы изготовляются пяти типоразмеров: А3160, А3110, А3120, А3130, А3140; снабжены тепловыми или электромагнитными расцепителями, возможно также исполнение без разделителей (неавтоматический выключатель). Автоматы выполняются в однополюсном, двухполюсном или трехполюсном исполнениях и допускают 10 000 циклов включений-отключений (ВО) номинального тока при номинальном напряжении и коэффициенте мощности нагрузки переменного тока 0,8 и постоянной времени индуктивной нагрузки постоянного тока 8 мс. В режиме пуска асинхронных двигателей (включение шестикратного тока при номинальном напряжении и отключение номинального тока при напряжении, равном 0,2 номинального) допустимое число циклов ВО снижается до 1500. Основные данные автоматов серии A3100 приведены в табл. П1.1 [3] приложения 1.

Защитные характеристики и предельная коммутационная способность автоматов серии А3100 приведены в табл. П1.2 [3] приложения 1.

Автоматы данной серии могут исполняться с тепловыми, комбинированными или электромагнитными расцепителями максимального тока. Электромагнитный расцепитель срабатывает без выдержки времени под действием электромагнитных элементов, реагирующих на токи короткого замыкания. Тепловой расцепитель срабатывает под действием тепловых элементов, реагирующих на токи перегрузки. Комбинированный расцепитель имеет тепловые и электромагнитные элементы и срабатывает в режиме перегрузки с выдержкой времени (тепловой элемент) и в режиме короткого замыкания без выдержки времени (электромагнитный элемент).

Расцепители выполняются с нерегулируемыми уставками на ток и время срабатывания.

Номинальные уставки на ток срабатывания электромагнитных элементов расцепителей приведены в табл. П1.1 [3] приложения 1. Допускается отклонение фактических значений от номинальных в пределах от ±15 до ±30%.

Номинальная уставка на ток срабатывания тепловых элементов – это расчетная величина, представляющая собой среднее значение между нормируемыми токами срабатывания (1,35I_ном – для автоматов А3160, 1,45I_ном – для других автоматов серии A3100) и несрабатывания (1,1I_ном – для всех автоматов серии A3100). При калибровке автоматы регулируют так, чтобы при токе 1,1I_ном они не срабатывали, а при токах 1,35I_ном или 1,45I_ном в зависимости от типа срабатывали в течение часа.

Например [3], необходимо определить номинальную уставку на ток срабатывания тепловых элементов для автомата A3160 с расцепителем на номинальный ток 40 А. Ток несрабатывания расцепителя равен 1,1I_ном = 1,1·40 = 44 А, ток срабатывания составляет 1,35I_ном = 1,35·40 = 54 А. Тогда номинальная уставка на ток срабатывания теплового элемента расцепителя для автомата А3160 равна:

А.

Ближайшее нормированное значение номинальной уставки для данной серии автоматов равно 48 А [4]. Защитные (время-токовые) характеристики автоматов с тепловыми расцепителями приведены на рис. 7, а, б, в, г, д, е:

а) А3161 – I_н=150÷50 А;

б) А3163 – I_н = 15÷50 А;

в) А3110 – I_н = 15÷100 А;

г) А3120 – 1 – I_н = 15÷50 А, 2 – I_н = 60÷100 А;

д) А3130 – I_н = 120÷200 А;

е) A3140 – I_н = 250÷600 А.

Значения времени срабатывания при перегрузке автоматов из холодного состояния при окружающей температуре +25°С лежат в пределах заштрихованных областей.

Характеристики показывают зависимость времени срабатывания автомата от кратности номинального тока расцепителя I / Iн. По заданному току перегрузки определяют его кратность относительно номинального тока расцепителя и по защитной характеристике автомата данной серии определяют пределы времени срабатывания для заданного тока перегрузки. Если температура окружающей среды изменилась, ток срабатывания теплового расцепителя оценивается по формуле , где I – ток перегрузки, А; θ – превышение температуры теплового элемента расцепителя в момент его

Рис. 7

срабатывания при токе I и температуре окружающей среды +25°С; – температура нагрева теплового элемента [4].

После срабатывания теплового элемента автомат можно включить лишь через промежуток времени, равный: для автоматов А3160 и А3110 – 1 мин, А3120 – 2,5 мин, А3130 – 3 мин, А3140 – 4 мин.

Предельная коммутационная способность автоматов на переменном токе при cosφ=0,5 и на постоянном токе при постоянной времени цепи короткого замыкания 0,01 с определяется допустимым количеством отключений (см. табл. П1.2 приложения 1).

Автоматы серии А3700 по ряду показателей превосходят автоматы серии A3100. Так, они имеют меньшие габариты, меньшую массу, бóльшую (в 1,6 раза) износоустойчивость, возможность эксплуатации в цепях 660 В переменного тока и 440 В постоянного тока, бóльшую предельную коммутационную способность. В автоматах данной серии имеется возможность регулирования защитной характеристики, изменения расцепителей максимального тока, реализации селективных и токоограничивающих функций.

Токоограничивающая способность выключателей серии А3700 приводит к значительному (в 2 – 3 раза) снижению токов короткого замыкания, что позволяет уменьшить сечение токопроводов, снизить требования к прочности крепления обмоток трансформаторов и ошиновки. Это приводит к существенной экономии материалов.

Серия автоматов А3700 состоит из выключателей четырех величин (1, 2, 3, 4) на номинальные токи соответственно 160, 250, 400 и 630 А. Выключатели допускают нечастые пуски короткозамкнутых асинхронных электродвигателей. Количество циклов ВО для выключателей категории 1 – 300, категории 2 – 200, категории 3 – 1600, категории 4 – 1000.

Автоматы выполняются с максимальной токовой защитой в зонах перегрузки и короткого замыкания. Расцепители токовой защиты выполнены на полупроводниковых (РП) и электромагнитных (РЭ) элементах. Автоматы выпускаются также и в неавтоматическом исполнении.

Автоматы серии А3700 выпускаются в селективном исполнении (с регулируемым временем срабатывания в зоне короткого замыкания в пределах 0,1 – 0,4 с) и токоограничивающем исполнении (в основном).

Для селективной защиты выпускаются выключатели величин 3 и 4 с номинальными токами расцепителей от 160 до 630 А, причем максимальная защита автомата выполняется только на полупроводниковых расцепителях. Наличие полупроводникового расцепителя делает возможным быстрое повторное включение после отключения аварийного тока и позволяет регулировать время срабатывания расцепителя.

Блок управления полупроводникового максимального токового расцепителя выполнен в отдельной пластмассовой оболочке и является легкосъемным, взаимозаменяемым с любым блоком аналогичного исполнения.

Уставки по току срабатывания и по времени срабатывания в зоне перегрузки у автоматов, оборудованных только электромагнитными максимальными токовыми расцепителями, при эксплуатации не регулируются.

Автоматы могут исполняться с дополнительными узлами: вспомогательными контактами, независимым расцепителем для дистанционного отключения автомата, нулевым расцепителем напряжения, электромагнитным приводом для дистанционного включения и отключения. В табл. П1.3 – П1.5 приложения 1 приведены основные типы и параметры автоматов серии А3700.

Потребитель может регулировать номинальный ток защитного полупроводникового устройства таким образом, что значения времени срабатывания tc автомата сохраняются неизменными (при данной кратности тока перегрузки относительно номинального I / Iн). Защитные характеристики автомата приведены на рис. 8 (сплошные линии – для переменного тока, пунктирные – для постоянного тока), а пределы регулировки уставок даны в табл. 4.

Рис. 8

Таблица 4