Автоматический воздушный выключатель (автомат)

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 является нормальным. С другой стороны, токоведущая 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.

4. Элементы автомата должны обеспечивать необходимые токи и времена срабатывания и селективность.

Принципиальная схема автомата на ток более 200А приведена на рис.17.1. 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, 9, 10, 11. Скорость расхож­дения контактов обеспечивается пружиной 9. Гашение дуги, образующейся при отключении, происходит в камере 2.

Основными параметрами автоматов являются: номинальный длительный ток, номинальное напряжение, предельный ток отключения, собственное и полное время отключения.

Под собственным временем автомата понимают время от момента наступления условия срабатывания до момента прекращения соприкосновения его контактов. После расхождения контактов возникающая электрическая дуга должна быть погашена за наименьшее время с перенапряжением, не представляющим опасности для остального оборудования.

Собственное время автомата зависит от способа расцепления, конструкции контактов, массы подвижных частей и других факторов. Если собственное время больше 0,01 с, то автомат называется обыкновенным (небыстродействующим). В этом случае, как правило, к моменту размыкания ток в цепи достигает установившегося значения. Такой автомат не облегчает работу аппаратуры и оборудования при коротких замыканиях. Самому аппарату также приходится отключать установившийся ток короткого замыкания.

В быстродействующих автоматах собственное время автомата сокращается до 0,002-0,008 с. К моменту расхождения контактов ток не достигает установившегося значения. Такой автомат, как правило, отключает ток значительно меньший, чем установившийся ток короткого замыкания. Благодаря этому облегчается работа самого автомата, уменьшается термическая и динамическая нагрузка ап­паратуры и оборудования. С увеличением скорости воз­растания тока эффект токоограничения уменьшается, так как к моменту расхождения контактов ток достигает больших значений.

Для получения токоограничения в настоящее время в этих автоматах применяются устрой­ства, реагирующие не на ток, а на скорость его нараста­ния. В зависимости от вида воздействующей величины автоматы делятся на максимальные автоматы по току, минимальные автоматы по току, минимальные автоматы по напряжению, автоматы обратного тока, максималь­ные автоматы, работающие по производной тока, поля­ризованные максимальные автоматы (отключают цепь при нарастании тока в одном — прямом направлении) и неполяризованные, реагирующие на возрастание тока в любом направлении.

Рис.17.1 Принципиальная схема автомата.

Для построения селективно дейст­вующей защиты автоматы должны иметь регулировку тока срабатывания и времени срабатывания.

В некоторых случаях требуется комбинированная за­щита — максимальная по току и минимальная по напря­жению. Автоматы, удовлетворяющие этим требованиям, называются универсальными.

Автоматы общепромышленного и бытового примене­ния обычно имеют лишь максимально-токовую защиту, отрегулированную на заводе. В эксплуатации характе­ристики автомата не могут быть изменены. Для умень­шения возможности соприкосновения персонала с дета­лями, находящимися под напряжением, эти автоматы закрыты пластмассовым кожухом и практически не вы­брасывают дугу из-под кожуха. Такие автоматы называ­ются установочными. Во всяком автоматическом выключателе можно найти следующие основные узлы:

токоведущую цепь, дугогасительную систему, привод ав­томата, механизм автомата, механизм свободного расцеп­ления и элементы защиты— расцепители.