9.4.3 Автоматические воздушные выключатели. Выбор автоматических выключателей

В зависимости от типа автоматического выключателя в нем устанавливаются различные реле защиты прямого действия, так называемые разделители.

Электромагнитный разделитель для защиты от КЗ представляет собой электромагнит, который при определенном токе мгновенно притягивает якорь, вследствие чего происходит отключение автоматического выключателя.

Рис.9.25. Принципиальная схема теплового реле

Тепловой разделитель представляет собой тепловое реле, принципиальная схема которого показана на рис. 9.25. Тепловое реле реагирует на количество тепла, выделяемое в его нагреватель­ном элементе 6 при прохождении тока. Под действием этого тепла нагревается биметаллическая пластинка 1, выполненная из двух различных металлов а и б, которые при нагревании удлиняются

в разной степени. Поскольку металл б удлиняется больше металла а, пластинка 1 изгибается в сторону металла а и, выходя из зацепления, освобождает защелку 2, которая, поворачиваясь под воздействием пружины 3 вокруг оси 5, производит отключе­ние автоматического выключателя и замыкание контакта 4. Время срабатывания тепловых расцепителей, с помощью которых осуществляется защита от перегрузки, тем больше, чем меньше перегрузка.

Комбинированный расцепитель, осуществляющий защиту от перегрузки и от КЗ, представляет собой комбинацию из двух расцепителей: теплового и электромагнитного.

Существуют автоматические выключатели, в которых действие электромагнитного расцепителя замедляется до 0,18—0.63 с, что позволяет осуществлять с их помощью селективную защиту отдельных участков сети.

В автоматических выключателях могут устанавливаться расцепители минимального напряжения, срабатывающие при исчезновении напряжения или при снижении его до уставки срабатывания расцепителя, а также независимый разделитель для отключения автоматического выключателя при подаче импульса от ключа или кнопки управления.

Автоматические выключатели характеризуются следующими параметрами:

номинальным током I_а.ном прохождение которого допустимо в течение неограниченно длительного времени;

номинальным напряжением, при котором может применяться автоматический выключатель данного типа;

предельным отключаемым током I_пред, т. е. током КЗ. который может быть отключен автоматическим выключателем.

Расцепители характеризуются следующими основными параметрами:

номинальным током I_{расц.ном}, прохождение которого в течение неограниченного времени не вызывает срабатывания расцепителя:

током уставки I_уст— наименьшим значением тока, при прохождении которого разделитель срабатывает.

Выбор автоматических выключателей производится по приведенным ниже условиям .

Номинальное напряжение автоматического выключателя должно быть выше или равно напряжению сети

(9.42)

Предельный допустимый ток автоматического выключателя должен быть больше максимального тока КЗ, который может проходить по защищаемому участку сети:

(9.43)

Номинальный ток расцепителя должен быть не меньше расчетного тока, равного максимальному току, который может длительно проходить по защищаемому участку цепи с учетом возможной перегрузки:

(9.44)

Автоматический выключатель с таким расцепителем способен, не перегреваясь, как угодно долго пропускать расчетный ток нагрузки.

Ток уставки I_уст электромагнитного расцепителя, с помощью которого осуществляется защита от КЗ, определяется по выражению:

(9.45)

где k_р — коэффициент разброса срабатывания электромагнитных расцепителей, равный 1,15—1,2; k_H — коэффициент надежности, который принимается равным: для защиты электродвигателей 1,8—2, для защиты цепей напряжения не менее 2; для остальных цепей 1,5; I_п — максимально возможный кратковременный расчетный ток перегрузки.

Для цепей постоянного тока расчетный ток уставки принимается на 30 % больше определенного по выражению (2.14).

Уставка тока мгновенного срабатывания (отсечка), кратная номинальному току автоматического выключатели (расчетная кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя), определяется из выражения:

(9.46)

где I_ном— номинальный ток автоматического выключателя.

За действительную уставку отсечки k_уст.д принимается ближайшее большее значение по паспортным данным соответствующего автоматического выключателя. При этом действительный ток срабатывания электромагнитного расцепителя будет равен:

(9.47)

Ток уставки теплового расцепителя I_уст,д выбирается по выражению

(9.48)

где — 1,1; принимается равным: 1 — 1,1 для неперегружаемых цепей (нагревательных элементов, оперативных цепей постоянного тока и т. п.), 1,1—1.3 для цепей, в которых возможны кратковременные перегрузки (например, при пуске электродвигателей). 0,15—0,25 для цепей, в которых ток проходит кратковременно (например, цепи электромагнитов включения выключателей); ток нагрузки или номинальный ток цепи. А.

Время срабатывания теплового расцепителя для определенного значения тока I_k определяется по защитной характеристике аналогично плавким предохранителям.

Для обеспечения селективной защиты характеристики автоматических выключателей, установленных последовательно в защищаемой сети, не должны пересекаться.

Расцепители должны обеспечивать надежную защиту от КЗ, что необходимо проверить по току, проходящему через расцепитель при КЗ в самой удаленной точке защищаемой цепи.

Чувствительность электромагнитных разделителей проверяется у автоматических выключателей, установленных в сетях с изолированной нейтралью, по двухфазному КЗ в конце защищаемой зоны, а у автоматических выключателей, установленных в сетях с глухо-заземленной нейтралью, — по однофазному и двухфазному КЗ.

Кратность тока КЗ к уставке электромагнитного расцепителя, определяющая его чувствительность, должна быть не меньше 1,5. Допускается не проверять чувствительность защиты от КЗ, поскольку она, как правило, обеспечивается в следующих случаях:

если ток уставки автоматического выключателя, имеющего только электромагнитный расцепитель, действующий мгновенно, не более чем в 4,5 раза превышает длительно допустимый ток нагрузки защищаемой линии;

если ток уставки расцепителя автоматического выключателя (с регулируемой обратно зависимой от тока характеристикой) не более чем в 1,5 раза превышает длительно допустимый ток нагрузки защищаемой линии.