19. Устройство и принцип работы предохранителей. [19] (Низковольтные)

Предохранители.

- это электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от токов перегрузок и токов К.З.-ия.

Основными элементами предохранителей являются:

1.Плавкая вставка, включаемая последовательно с защищаемой цепью;

2.Дугогасительная камера.

Требования, предъявляемые к предохранителям:

1.Времятоковая характеристика предохранителя должна проходить ниже, но возможно ближе к времятоковой характеристике защищаемого устройства.

2.Времясрабатывание предохранителя при К.З.-нии д.б. минимально возможным, особенно при защите полупроводниковых приборов.

3.При К.З.-нии предохранители должны обеспечивать селективность защиты.

4.Характеристики предохранителя д.б. стабильными, а разброс их параметров не должен нарушать надёжность защиты.

5.В связи с возросшей мощностью установок предохранители должны иметь высокую отключающую способность.

6.Конструкция предохранителя должна обеспечивать быструю и удобную замену плавкой вставки при её перегорании.

Особенности плавких вставок из легкоплавких металлов:

Процесс работы предохранителя:

На тонкую медную проволоку наносится шарик из олова. При нагреве вставки сначала плавится олово (t^o плавления 232^оС). В месте контакта олова с проволокой начинается растворение меди и уменьшение её сечения. Это вызывает увеличение сопротивления и повышение потерь в этой точке. Процесс длится до тех пор, пока медная проволока не расплавится в точке в точке расположения оловянного шарика. Возникшая при этом дуга расплавляет медную проволоку по всей длине.

Недостатки медной плавкой вставки:

При длительной работе и высокой температуре медная вставка интенсивно окисляется, сечение вставки постепенно уменьшается, что может привести к перегоранию вставки при номинальных токах.

Существуют серебряные плавкие вставки, которые не подвержены тепловому старению.

Предохранители с мелкозернистыми наполнителями. Тип ПН-2.

Корпус квадратного сечения изготавливается из прочного фарфора или стеатита. Внутри корпуса расположены ленточные плавкие вставки и наполнитель – кварцевый песок. Плавкие вставки привариваются к диску, который крепится к пластинам, связанными с ножевыми контактами. Пластины крепятся к корпусу винтами.

Для получения токоограничения вставка имеет суженные сечения. Плавкая вставка разделена на 3 параллельных ветви для более полного использования наполнителя.

Гашение дуги происходит за несколько миллисекунд.

Выпускаются на номинальный ток до 630А.

20. Устройство и принцип работы рубильников и переключателей. [20]

РУБИЛЬНИКИ И ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ (учебник Родштейн):

Р убильники и переключатели предназначены для неавтоматической коммута­ции электрических цепей с номинальным напряжением до 660 В переменного тока частотой 50 и 60 Гц и 440 В постоянного тока. При наличии соответствующих устройств они рассчитаны на отключение тока до 1 —1,5 номинального. Рубильни­ки, не рассчитанные для коммутации цепей под током, предназначены для работы в качестве разъединителей. Выполняются рубильники в основном на токи 80 — 1000 А, с коммутационной износостойкостью 2500 — 5000 циклов, механической износостойкостью до 10000 операций.

Рубильники (рис. 14-1) и переключатели выполняются одно-, двух- и трехполюсными.

Основными элементами их являются: неподвижные врубные контакты 4, подвижные контакты 5, закрепленные шарнирно в других неподвижных контактах б, дугогасительное устройство и привод. Монтируются рубильники на изоля­ционных деталях — плитах 7, каркасах, валах и т. п. Конструкция рубильника мо­жет выполняться для присоединения проводов сзади или спереди.

Привод может осуществляться при помощи центральной рукоятки, боковой рукоятки 3 через вал 2, центральной рукоятки 9 через систему рычагов 10.

Важнейшей частью рубильника являются контакты. Почти исключительное применение в этих аппаратах находят врубные контакты (см. гл. 4). В рубильниках на малые токи контактное нажатие обеспечивается за счет пружинящих свойств ма­териала губок, а на токи от 100 А и выше — стальными пружинами. С увеличением нажатия падает переходное сопротивление, но увеличивается износ контактов из-за трения, и это ограничивает нажатие.

Гашение дуги постоянного тока при малых токах (до 75 А) происходит за счет ее механического растягивания расходящимися ножами. При больших токах га­шение осуществляется в основном за счет перемещения дуги под действием элек­тродинамических сил контура тока (детали рубильника, дуга). Сокращение длины ножа ведет к возрастанию напряженности магнитного поля и электродинамических сил, что повышает отключающую способность рубильника. Предельным значе­нием, до которого рационально сокращать длину ножа, является такая длина, при которой обеспечивается надежное гашение тока до 75 А.

Г ашение электрической дуги при однофазном токе напряжением 220 В и при трехфазном токе напряжением 380 и 500 В осуществляется в основном за счет околокатодных явлений, имеющих место при переходе тока через нуль. Длину но­жа в рубильниках переменного тока ввиду этого следует выбирать не из условий гашения дуги, а из механических условий.

При монтаже рубильников в распределительных ящиках или в закрытых распределительных устройствах малого объема весьма актуальным становится огра­ничение размеров дуги. Необходимо, чтобы оставшиеся после погасания дуги иони­зированные газы не вызывали перекрытия на корпус или между токоведущими частями. В таких случаях рубильники снабжаются различного рода дугогасительными камерами 1. На переменном токе широко применяются камеры с дугогасительными решетками 8.

Исследования и опыт Показали, что для создания малогабаритных рубильни­ков и переключателей, обладающих надежной коммутационной способностью в пределах своих номинальных токов, необходимо применение дугогасительиых ка­мер. Весьма эффективной следует считать камеру с дугогасительной решеткой 8.

Дугогасительные контакты И могут применяться в рубильниках постоянного тока при токах свыше 100 А и во всех рубильниках переменного тока, где скорость расхождения контактов и их зазор не влияют заметно на условия гашения дуги. Дугогасительные контакты, выключаясь последними, служат здесь для защиты главных ножей от обгорания.

На большие токи (свыше 1000 А) рубильники выполняются с несколькими па­раллельными ножами. Такой способ блочного конструирования обладает тем до­стоинством, что требует отработки только одного блока. Набором соответствую­щего числа блоков компонуются рубильники на большие токи. При переменном токе следует учитывать, что вследствие эффекта близости ток между отдельными пластинами распределяется неравномерно. Номинальный ток рубильника растет при этом не пропорционально числу пластин, а медленнее. Например, при трех па­раллельных элементах каждый на 1000 А номинальный ток рубильника будет 2500 А.

Исполнение современного рубильника приведено ниже.

Рубильники и рубильники-переключатели серий Р и РП выполняются на напря­жения до 660 В частотой 50 и 60 Гц и токи 80 — 630 А. Электродинамическая стой­кость составляет 20 — 80 к А, термическая стойкость 50 — 512 А2-с.

Рубильник (рис. 14-2) собирается из унифицированных узлов. Корпус 4 предста­вляет собой набор пакетов (по числу полюсов) неподвижных контактов 3 плюс па­кет, в котором размещен механизм фиксации — толкатели 6 и пружина 7. Пакеты подвижных контактов 5 (по числу полюсов) собираются на пластмассовом валу 1. И те, и другие пакеты стягиваются шпильками 2. Привод осуществляется рукоят­кой 8.

Подвижные контакты составлены из двух параллельных пластин на каждый полюс. Пластины сжаты спиральными пружинами, осуществляющими контактное нажатие, и во включенном положении охватывают неподвижные контакты (ножи) 3. Гашение дуги происходит в камере.

Рубильники и переключатели. (лекции)

Рубильник – предназначен для ручного включения и отключения электрических цепей с постоянным напряжением до 440В и переменным до 500В.

Переключатель – в отличие от рубильника имеет 2 системы неподвижных контактов и 3 коммутационных положения. В среднем положении контакты переключателю разомкнуты. В каждом положении происходит фиксация контактов.

Пакетные выключатели и переключатели являются малогабаритными коммутационными аппаратами с ручным приводом, которые служат для одновременного управления большим числом цепей.

Пакетные выключатели и переключатели используются для нечастых коммутаций в цепях с небольшой мощностью (токи до 400А постоянное напряжение до 220В, переменное напряжение до 380В).

Они применяются как аппараты распред-устройства и в цепях автоматики.

Также применяются для пуска и реверса двигателей и переключения схемы соединения обмоток двигателя со звезды на треугольник.

В трёхфазном рубильнике при размыкании цепи между ножом и неподвижным контактом загорается дуга. Гашение дуги постоянного тока (до 75А) происходит за счёт механического удлинения дуги двигающимся ножом.

Рубильник не рекомендуется применять при коммутации больших токов нагрузки.

При отключении переменного тока дуга гасится за счёт возникновения электрической прочности.

Конструкция рубильников и переключателей.

Рубильники выпускаются в одно-, двух- и трёх-полюсном исполнении.

3-х полюсный рубильник состоят:

1.Рычажный привод (м.б. центральный и боковой);

2.Небольшая Дугогасительная камера;

3.Ножи.

При токе больше 100А в рубильники устанавливается несколько параллельных контактных пар.

В пакетном выключателе или переключателе каждый коммутируемый полюс конструктивно оформлен в виде отдельного элемента (пакета).

Марки переключателей:

ПКВ (пакетный кулачковый выключатель) число пакетов в нём может достигать 8.

ПВМ (пакетный выключатель механический).

Выключатель серии ПВМ имеет специальные фибровые пластины. Гашение дуги обеспечивается за счёт соприкосновения с фибровыми стенками, из которых выделяется газ. Давление внутри пакета повышается, что ведёт к гашению дуги.