АВТОМАТИЧЕСКИЕ  ВЫКЛЮЧАТЕЛИ (АВТОМАТЫ)

АП-50, АЕ-20

Общие сведения

Автомат служит для отключения элек­трической цепи при ненормальных и ава­рийных режимах — перегрузках, коротких замыка­ниях, чрезмерном понижении напряжения питания изменении направления мощности и т. п. Автоматом можно также пользоваться для редких включений и от­ключений номинальных токов нагрузки.

К автоматам предъявляются следующие требования.

1. Токоведущая цепь автомата должна пропускать но­минальный ток в течение сколь угодно длительного времени. Режим продолжительного включения для автомата

система автомата подвергается воздействию больших токов короткого замыкания как при замкнутом положе­нии контактов, так и при включении на существующее короткое замыкание.

2. Автомат должен обеспечивать многократное отклю­чение предельных токов короткого замыкания, которые могут достигать десятков и даже сотен килоампер. Пос­ле отключения этих токов автомат должен быть приго­ден для длительного пропускания номинального тока.

3. Для повышения электродинамической и термиче­ской стойкости энергоустановок, уменьшения разруше­ний, вызываемых токами короткого замыкания, автома­ты должны иметь малое время отключения. С целью уменьшения габаритов распределительного устройства и повышения безопасности обслуживания необходимо сокращение зоны выхлопа нагретых и ионизированных газов в процессе гашения дуги.

Принципиальная схема автомата на ток более 200А приведена на рис. 18-1.

 Токоведущая цепь имеет основ­ные (3) и дугогасительные (1) контакты. Включение ав­томата может производиться вручную (рукояткой 12) или электромагнитом 4. Звенья 6, 7 и упор 13 являются механизмом свободного расцепления .Отключе­ние автомата может производиться вручную (12) или от расцепителей 5, 8, 10, 11. Скорость расхож­дения контактов обеспечивается пружиной 9.  Гашение

дуги, образующейся при отключении, происходит в камере 2 .

Наиболее ответственной частью токоведущей цепи ав­томатов являются контакты. При номинальных токах до 200 А применяется одна пара контактов, которые для увеличения дугостойкости могут быть облицованы ме­таллокерамикой. Большие номинальные токи требуют применения двухступенчатого контакта типа перекатыва­ющегося моста или пары основных и дугогасительных контактов. На рис. 18-1 контактная система имеет основ­ные 3 и дугогасительные контакты 1. Основные контакты облицовываются либо серебром, либо металлокерамикой (серебро, никель, графит). Дугогасительный неподвиж­ный контакт покрывается металлокерамикой СВ-50 (се­ребро, вольфрам), подвижный СН-29ГЗ. Применяется металлокерамика других марок. В автоматах на большие номинальные токи применя­ется включение нескольких параллельных пар основных контактов.

Расцепители автоматов.

Отключение автомата происходит под действием эле–тов защиты — разцепителей. Наиболее распространены максимальные расцепители. Для защиты оборудования от перегрузок необходимо, чтобы время–токовая характеристика расцепителя шла возможно ближе к характеристике защищаемого объекта. В максимальных расцепителях широкое распространение получили электромагнитная система и тепловая с использованием биметаллической пластины. Электромагитный расцепитель (поз. 8, рис. 18-1) прост по конструкции, имеет высокую термическую и электродинамическую стойкость, не боится вибраций. До момента воздействия на механизм свободного расцепления якорь сцепителя обычно имеет значительный свободный ход 5-10 мм). Расцепление происходит за счет удара, при котором основную роль играет кинетическая энергия, накопленная в якоре к моменту удара. Все это обеспечи­вает четкую работу автомата. Регулирование тока сра­батывания может производиться за счет натяжения пру­жины или изменения числа витков обмотки, обтекаемой током нагрузки.

Для создания выдержек времени между электромаг­нитом и механизмом свободного расцепления ставят уст­ройство задержки. Для селективно работающих автома­тов нужна строгая согласованность во времени, которая достигается применением часового механизма. Выдерж­ка времени такого устройства не зависит от тока, а сле­довательно, такое устройство от перегрузок не защищает.

Выдержки времени, зависимые от тока нагрузки, соз­даются разнообразными замедляющими устройствами, осуществляющими демпфирование за счет вязкости пе­ретекающей жидкости или газа.

Однако эти расцепители имеют ряд недостатков, ограничивающих их применение.

а) Недостаточная термическая стойкость требует мгновенного отключения при больших токах. В этих слу­чаях обычно применяется комбинация из электромаг­нитного и теплового расцепителя. Электромагнитный расцепитель работает при коротких замыканиях, тепло­вой — при перегрузках.

б) С ростом тока автомата растет усилие, необходи­мое для расцепления. Поэтому тепловой расцепитель применяется при токах до 200 А.

в) Выдержка времени теплового расцепителя зави­сит от температуры окружающей среды. Это не дает возможности полностью использовать оборудование.

г) Погрешность в токе срабатывания у тепловых рас­цепителей примерно в 2 раза больше, чем у электромаг­нитных.

д) Создание тепловых расцепителей на большие токи связано со значительными трудностями. Применение шунтов и трансформаторов тока увеличивает габариты автомата.

е) Из–за малой термической стойкости тепловые рас­цепители допускают малую длительность короткого замыкания, что затрудняет получение необходимых ступеней селективности.

Для дистанционного отключения автомата устанавливается независимый электромагнитный расцепитель, который может быть выполнен как для питания постоянным током, так и для питания переменным током. Обмотка электромагнита рассчитывается на кратковременный режим работы. Номинальное напряжение расцепителя не берется выше 220 В. Если источник питания имеет более высокое напряжение, то ставится добавочное сопротивление. Минимальный расцепитель выполняется также электромагнитного типа. Для того чтобы избежать нагрева катушки в отключенном положении, она питается через  замыкающий блок–контакт. Этот контакт при включении замыкается раньше, чем главные контакты. Благодаря этому механизм подготавливается к работе в процессе самого включения. Напряжение отпадания электромагнита регулируется в пределах 35— 70% номинального. При снижении напряжения ниже напряжения уставки пружина отрывает якорь от магнитной цепи и воздействует на механизм свободного расцепления. Ввиду того что электромагнит не может притягивать якорь при имеющемся большом начальном зазоре, в процессе включения механизм автомата либо подводит якорь к сердечнику, либо уменьшает натяжение пружины расцепителя. После окончания процесса  включения восстанавливается натяжение пружины расцепителя.