Автоматические выключатели

Автоматический выключатель предназначен для коммутации цепей при аварийных режимах, а также нечастых (от 6 до 30 в сутки) оперативных включений и отключений электрических цепей.

Автоматические выключатели, не обладая недостатками плав­ких предохранителей, обеспечивают быструю и надежную защиту электрической сети от токов перегрузки и короткого замыкания. Таким образом, автоматические выключатели выполняют одновременно функции защиты и управления.

Автоматические выключатели имеют реле прямого действия, на­зываемые расцепителями, которые обеспечивают отключение при пере­грузках, КЗ. Отключение может происходить без выдержки времени или с выдержкой. Автоматические выключатели характеризуются соб­ственным временем отключения t_c._откл - это промежуток времени от момента, когда контролируемый параметр превзошел установленное для него значение, до момента начала расхождения контактов. Разли­чают нормальные выключатели t_c. _откл = 0,2 - 0,7 с, а некоторые серии и до 1 с, с выдержкой времени - (селективные) и быстродействующие выключатели t_c. _откл < 0,005 с.

Нормальные и селективные выключатели не обладают токоограничивающим действием. Токоограничивающим действием обла­дают быстродействующие автоматические выключатели, так как от­ключают цепь до того, как ток в ней достигает максимального значения ударного тока i_у.

Селективные автоматические выключатели позволяют осущест­вить селективную защиту сетей путем установки автоматических вы­ключателей с разными выдержками времени: наименьший у потреби­теля и ступенчато возрастающей к источнику питания.

Для выполнения защитных функций выключатели снабжаются тепловыми расцепителями или электромагнитными, либо комбиниро­ванными (тепловые и электромагнитные) расцепителями. Тепловые расцепители предназначены для защиты цепей от токов длительной перегрузки, а электромагнитные от токов короткого замыкания. В за­висимости от характера изменения режима работы элемента сети от нормального режима срабатывают встроенные в аппарат тепловые или электромагнитные расцепители.

Действие тепловых расцепителей, встраиваемых в выключатель, основано на использовании нагрева биметаллической пластинки, изготовленной из спая двух металлов с различными коэффициентами теплового линейного расширения. В расцепителе при токе, превы­шающем ток, на который они рассчитаны, одна из пластин при нагре­ве удлиняется больше, в результате чего воздействует на отключаю­щий пружинный механизм и коммутирующие контакты размыкаются.

Тепловой расцепитель автоматического выключателя не защи­щает электрическую сеть или электродвигатель от короткого замыка­ния. Это объясняется тем, что они, обладая большой тепловой инерцией, не успевают нагреться за столь малое время от тока короткого замыкания или пускового тока электродвигателя.

Электромагнитный расцепитель представляет собой электро­магнит, воздействующий на отключающий пружинный механизм. Ес­ли ток в катушке электромагнита превышает определенное, заранее установленное значение, то электромагнитный расцепитель отключа­ет коммутирующее устройство и в результате отключает линию мгновенно.

Схема автоматического выключателя с комбинированным расцепителем приведена на рис. 1. Для включения автоматического выключателя нажимают кнопку (выключатели серии АП50Б) или по­ворачивают рычаг (выключатели серии АЕ1000, АЕ2000, А3700, ВА), при этом замыкаются контакты 1 и защелка 3, 4 входит в зацепление.

Рис. 1. Схема автоматического выключателя.

При номинальном режиме ток нагрузки проходит по контактам 1, нагревательному элементу 6 теплового биметаллического расцепителя, катушке 9 электромагнитного расцепителя к электроприемнику.

При возникающей перегрузке ток, проходя по нагревателю теп­лового реле, нагревает биметаллическую пластинку 7, которая изги­бается и действует на рычаг 5, рычаг приподнимает защелку 4, за­щелка освобождается и при этом под действием пружины 2 контакты 1 выключателя размыкаются.

При коротком замыкании электромагнит 9 электромагнитного расцепителя мгновенно втягивает сердечник 10 и толкателем 8 воздействует на рычаг 5 - происходит автоматическое отключение выключателя.

Автоматические выключатели характеризуются номинальным напряжением (максимальное напряжение сети, при котором еще до­пускается применять данный аппарат) и номинальным током (макси­мальный ток, указанный в паспорте, который выдерживает выключа­тель неограниченное время).

Расцепители, встроенные в выключатель, характеризуются но­минальным током, который они выдерживают длительное время. Наименьший ток, вызывающий отключение выключателя, называют током трогания или срабатывания, а настройку расцепителя на задан­ный ток срабатывания - уставкой тока. Уставку тока электромагнит­ного расцепителя, настроенную на мгновенное срабатывание, назы­вают отсечкой.

Автоматические выключатели характеризуются временем сра­батывания. Времятоковая характеристика (защитная характеристика) автоматического выключателя приведена на рис. 2. Защитная харак­теристика имеет два участка АВ и СD. Электромагнитные расцепите­ли имеют обратнозависимую от тока выдержку времени при пере­грузках (участок АВ) и независимую выдержку времени при токах КЗ (участок CD).

Рис. 2. Защитная характеристика автоматического выключателя.

В системах электроснабжения промышленных предприятий, общественных и жилых зданий, в схемах управления станков, меха­низмов, машин широко применяются автоматические выключатели серий АП50Б, АЕ1000, АЕ2000, А3700 и полностью заменяющие их автоматические выключатели серии ВА51, ВА52, ВА53, ВА55, ВА75.