Автоматические выключатели (АВ) предназначены для включения и отключения асинхронных электродвигателей и других приемников электроэнергии, а также для защиты их от токов перегрузки и короткого замыкания. 
  Автоматы обеспечивают одновременное отключение всех трех фаз в случае возникновения аварийных ситуаций. В рабочем режиме включение и отключение производится вручную, в аварийном режиме они отключаются автоматически электромагнитным, тепловым или электронным расцепителем.
    Важной составной частью автомата является расцепитель, который контролирует заданный параметр защищаемой сети и воздействует на расцепляющее устройство, отключающее автомат. Наибольшее распространение получили расцепители следующих типов: 
    1) электромагнитные (для защиты от токов КЗ);

    2) тепловые (для защиты от перегрузок);
    3) комбинированные, в том числе и электронные. 
    Электромагнитный расцепитель состоит из катушки с подвижным сердечником и возвратной пружины. При протекании по катушке тока КЗ сердечник мгновенно втягивается и воздействует на отключающую рейку механизма свободного расцепления. 
    Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, соединенную последовательно с контактом. При нагревании ее током перегрузки она изгибается и воздействует на отключающую рейку механизма свободного расцепления.

    Различают нетокоограничивающие и токоограничивающие автоматические выключатели. 
   Нетокоограничивающие выключатели не ограничивают ток КЗ в цепи, и он достигает максимального ожидаемого значения. 
    Токоограничивающие выключатели ограничивают ток КЗ с помощью быстрого введения в цепь дополнительного сопротивления дуги (в первый же полупериод, до того, как ток КЗ значительно возрастет) и последующего быстрого отключения КЗ. При этом ток КЗ не достигает ожидаемого расчетного максимального значения. Токоограничение начинается с некоторого значения тока, определяемого характеристикой токоограничения (рис.6.1). 

    Например, выключатели серии Compact NS (Merlin Gerin) обладают исключительной токоограничивающей способностью благодаря технологии двойного размыкания (очень быстрое разъединение контактов под действием электродинамических сил и возникновение двух последовательных напряжений дугового pазpяда с крутым волновым фронтом). 
    Выбор автоматических выключателей производится по номинальному току, времятоковой характеристике срабатывания (ВТХ), отключающей способности, условиям монтажа и эксплуатации. Правильный выбор характеристики автоматического выключателя является залогом его своевременного срабатывания. 
    Номинальным током Iн и напряжением Uн автоматического выключателя называют значения тока и напряжения, которые способны выдержать главные токоведущие части выключателя в длительном режиме. Номинальный ток расцепителя Iн.расц может отличаться от номинального тока автомата, поскольку в автомат могут быть встроены расцепители с меньшим номинальным током. 
    Другой, не менее важной, характеристикой автоматического выключателя является его предельная коммутационная способность (ПКС). ПКС называют максимальное значение тока КЗ, которое выключатель способен включить и отключить несколько раз, оставаясь в исправном состоянии. 

       Автоматические выключатели могут иметь следующие времятоковые защитные характеристики (ВТХ) (рис.6.2) [11]: 

    1) зависимую от тока ВТХ; такие выключатели имеют только тепловой расцепитель и применяются редко вследствие недостаточной ПКС и быстродействия; 
    2) независимую от тока ВТХ; такие выключатели имеют только токовую отсечку, выполненную с помощью электромагнитного или полупроводникового расцепителя, действующего без выдержки или с выдержкой времени; 
    3) ограниченно зависимую от тока двухступенчатую ВТХ; в зоне токов перегрузки выключатель отключается с зависимой от тока выдержкой времени, в зоне токов КЗ выключатель отключается токовой отсечкой с независимой от тока заранее установленной выдержкой времени (для селективных выключателей) или без выдержки времени (для неселективных выключателей); выключатель имеет либо тепловой и электромагнитный расцепитель (комбинированный), либо двухступенчатый электромагнитный, либо полупроводниковый расцепитель; 
    4) трехступенчатую защитную ВТХ; в зоне токов перегрузки выключатель отключается с зависимой от тока выдержкой времени, в зоне токов КЗ – с независимой, заранее установленной, выдержкой времени (зона селективной отсечки), а при близких КЗ – без выдержки времени (зона мгновенного срабатывания); зона мгновенного срабатывания предназначена для уменьшения длительности воздействия токов при близких КЗ. Такие выключатели имеют полупроводниковый расцепитель и применяются для защиты вводов в КТП и отходящих линий. 
    В соответствии со стандартами международной электротехнической комиссии (МЭК) по времятоковым характеристикам срабатывания выключатели бывают трех типов: B, C, D (рис.6.3). 
    Рис.6.2. Защитные характеристики автоматических выключателей: 
    а) – зависимая; б) – независимая; в) – ограниченно зависимая; г) – трехступенчатая; 
    1 – с выдержкой времени при КЗ; 2 – без выдержки времени при КЗ.

   



    Времятоковые характеристики автоматических выключателей

       t – время срабатывания электромагнитного расцепителя, k = I/Iн – кратность тока к номинальному значению. 
    Тип B – величина тока срабатывания электромагнитного расцепителя кратности k = 3 – 6. Для бытового применения, где ток нагрузки невысокий и ток КЗ может попасть в зону работы теплового, а не электромагнитного расцепителя. 
    Тип C – величина тока срабатывания электромагнитного расцепителя кратности k = 5 – 10. Для бытового и промышленного применения: для двигателей со временем пуска до 1 с, нагрузок с малыми индуктивными токами (холодильных машин и кондиционеров). 
    Тип D – величина тока срабатывания электромагнитного расцепителя кратности k > 10. Применяется для мощных двигателей с затяжным временем пуска. 

Характеристики автоматических выключателей

Рисунок - Характеристики автоматических выключателей B, C, D, Z, K и S

    Тепловые расцепители, используемые в автоматических выключателях, чувствительны к нагреву от посторонних источников. В практике нередко случается, что расцепитель промежуточного полюса при номинальном режиме отключается только из-за нагрева соседних полюсов. Это приводит к ограничению области его работы и к коррекции номинального тока с учетом графика рис.6.4. 

         Рис.6.4. Зависимость нагрузочной способности АВ при их близком расположении: Кн = I/Iн – коэффициент нагрузки, N – количество автоматических выключателей при их размещении рядом. 

    Нагрузочная характеристика большинства автоматических выключателей зависит от температуры окружающей среды: при ее снижении коэффициент нагрузки увеличивается, при повышении – падает (рис.6.5). Это ограничивает возможность их использования в условиях жесткого температурного режима эксплуатации, особенно в горячих цехах или на открытом воздухе. 
    Рис.6.5. Зависимость нагрузочной способности АВ от температуры окружающей среды 

    Разнесение функций защитных устройств на несколько независимых устройств создает массу неудобств при монтаже и эксплуатации. Каждое из них не обладает универсальностью и подходит только к конкретному автоматическому выключателю. Поэтому перед разработчиками остро встала проблема создания универсального устройства. 

Типовая рабочая характеристика асинхронного двигателя, совмещенная с кривой срабатывания электронного расцепителя Iсп – <a href=ток срабатывания защиты от перегрузки" style="letter-spacing: 0px; line-height: 1.5em; word-spacing: 0.1em; float: none; margin: 5px auto; display: block;" title="Типовая рабочая характеристика асинхронного двигателя, совмещенная с кривой срабатывания электронного расцепителя Iсп – ток срабатывания защиты от перегрузки" />

    Последние поколения автоматических выключателей снабжены так называемыми электронными расцепителями, осуществляющими комплексную защиту электродвигателя и объединяющими в одном устройстве функции всех вышеперечисленных расцепителей. Они выполнены на базе микропроцессорной техники, гарантируют высокую точность срабатывания, надежность и устойчивость к температурным режимам. Электропитание, необходимое для правильной работы, обеспечивается непосредственно трансформаторами тока расцепителя. 
    Защитные расцепители состоят из трех или четырех трансформаторов тока (в зависимости от типа сети), электронного блока и механизма расцепления, который воздействует непосредственно на механизм выключателя. 
    Кривая срабатывания выключателя, максимально приближенная к рабочей характеристике асинхронного электродвигателя (рис.6.6), определяет следующие виды защит [19]: 
    - защита от перегрузки с обратнозависимой выдержкой по времени; 
    - защита от заклинивания ротора электродвигателя с определенной выдержкой времени; 
    - защита от короткого замыкания с мгновенным срабатыванием.


Рекомендуйте эту статью другим!



urov 1
мая 25, 2017 1332

УРОВ – устройство резервирования отказа выключателя, принцип действия, реализация

Одно из обязательных требований к релейной защите – возможность резервирования…
О метрологии электронных электросчетчиков
янв 22, 2015 6535

Метрология электронных электросчетчиков

Точность средства измерения (СИ) отражает возможную близость его погрешности к нулю при…
рис. 2.45
нояб 09, 2016 825

Бестрансформаторные усилители мощности

Рассмотрим двухтактный усилитель мощности на биполярных транзисторах различного типа…
провод
июль 07, 2013 4096

Провод электрический, краткое описание, классификация

Провод – это одна неизолированная или несколько изолированных жил, которые сверху могут…
Защитные оболочки кабелей 2
фев 27, 2014 3955

Защитные оболочки кабелей

От внешних воздействий высокой влажности, кислот, газов внутренние элементы кабелей…