Автоматические выключатели

Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для защиты потребителей электроэнергии от короткого замыкания и перегрузки, от снижения напряжения в сети до значения, ниже допустимого. Они могут применяться также в качестве коммутиру­ющих устройств при сравнительно редких включениях и отключе­ниях потребителей, например, для включения трехфазных асинх­ронных двигателей с короткозамкнутым ротором в электроприво­дах компрессоров, воздуходувок, вентиляторов, насосов и т. п.

Отключение автоматических выключателей при возникновении короткого замыкания или перегрузки потребителя происходит под воздействием специальных устройств, называемых механизмами свободного расцепления. Если автоматический выключатель исполь­зуется для защиты потребителя от короткого замыкания, то в нем используется электромагнитный расцепитель, состоящий из систе­мы рычагов, пружин и электромагнита. Катушка электромагнита включена последовательно в цепь главных контактов автомата, и по ней проходит рабочий ток потребителя, например двигателя. В верхнем положении рукоятки 6 (рис.5 а) автомат включен, его контакты 1 и 2 замкнуты и удерживаются в таком состоянии рычагами 5, соединенными шарнирно, и упора 4; при этом пру­жина 3 растянута.

в)

б)

а)

Рис.5. Электромагнитный механизм свободного расцепления

При коротком замыкании в сети или в устройстве, получаю­щем питание через главные контакты автомата, ток в катушке 8 достигает значения, при котором якорь 9 выталкивается вверх и своим штоком 7 ударяет по рычагам 5, «переламывая» их в шарни­ре. Пружина 3, лишенная упора рычагами 5, сжимается и размы­кает контактные детали 1 и 2 (рис.5 б). До тех пор пока ток в катушке не снизится до значения менее уставки автомата, шток 7 не допустит включения автомата. После устранения короткого замыкания ав­томат следует включить. Для этого рукоятку 6 необходимо отвести вниз (рис.5 в), при этом рычаги 5 выпрямятся, а упор 4 будет удерживать их в таком состоянии. Затем рукоятку следует перевес­ти в верхнее положение, при котором контакты 1 и 2 замкнутся, а пружина 3 окажется натянутой. В некоторых конструкциях возмож­но дистанционное управление автоматом посредством электромаг­нита или двигателя. В этом случае включение и отключение авто­мата выполняются кнопками «Пуск» и «Стоп» (красного цвета). Для защиты электродвигателей от перегрева, вызванного боль­шим током перегрузки, автоматические выключатели снабжаются тепловым расцепителем. Основным элементом такого расцепителя является биметаллическая пластина; его работа аналогична тепло­вому реле (см. 6.2.2).

Рассмотрим работу автомати­ческого выключателя с комбини­рованным расцепителем, обеспе­чивающего защиту потребителя как от короткого замыкания, так и от перегрузки (рис.6).

Рис.6. Комбинированный расцепитель

Ток I главных контактов / последовательно проходит через нагреватель 6 биметаллической пластины 7 и катушку 9 элект­ромагнита с сердечником 10. В рабочем состоянии автомати ческого выключателя цепь тока замкнута мостиковым контак­том 1, который удерживается в этом состоянии защелками 3. Комбинированный рас- и 4, а пружина 2 остается в рас цепитель стянутом состоянии. При коротком замыкании сердечник 10 втягивается в катушку 9 электро­магнита и толкатель 8 через Т-образный рычаг 5 разъединяет за­щелки 3 и 4. Освободившаяся пружина 2 размыкает мостиковый силовой контакт 1, т. е. размыкает цепь тока I. Если же произой­дет перегрузка потребителя, то ток I, величина которого превы­сила допустимое длительное значение, проходя по нагревателю 6, вызовет интенсивный нагрев биметаллической пластины 7. Эта пластина, изогнувшись вверх, поднимет Т-образный рычаг 5, ко­торый разъединит защелки 3 и 4. Пружина 2 разомкнет силовой мостиковый контакт автомата и потребитель будет отключен. В не­которых конструкциях нагреватель 6 отсутствует, а ток I пропус­кают непосредственно через биметаллическую пластину 7, вызы­вая ее нагрев.

Автоматы разных типов отличаются числом полюсов (фаз), но­минальными значениями токов и напряжений, видами защит (толь­ко от коротких замыканий или еще и от перегрузки), быстродей­ствием.

Автоматы могут быть укомплектованы расцепителями минималь­ного напряжения, и тогда при напряжении сети ниже уставки по минимальному напряжению автомат будет отключен. Для гашения дуги на размыкающихся силовых контактах автоматы снабжаются дугогасительными устройствами.

Расцепители минимального напряжения выполняются элект­ромагнитного типа и регулируются на напряжение отключения от 0,3 до 0,7 U_HOM. Автоматические выключатели серий АК, АЕ, АС и АП с тепловыми, электромагнитными и комбинированными рас­цепителями получили широкое применение в электроприводах. Технические данные автоматических выключателей некоторых ти­поразмеров указанных серий приведены в табл.

А втоматический выключатель серии АП-50 (пример, рис. 7).

Рис.7. Устройство автомата серии АП-50

Все части автомата крепятся на пластмас­совом основании (цоколе) 1. Кроме основного коммутирующего устройства, состоящего из неподвижных контактов 3, подвижных контактов 5 и дугогасительной камеры 4, автомат снабжен допол­нительным устройством с блок-контактами, используемыми в цепях управления. Гибкие проводники 6 соединяют подвижные контак­ты 5 с тепловыми расцепителями (биметаллическими пластина­ми) 11, которые, в свою очередь, соединены с электромагнитны­ми расцепителями 10. Корпус автомата 2 пластмассовый, управле­ние — кнопочное. Если в какой-либо фазе защищаемой цепи воз­никнет перегрузка или короткое замыкание, срабатывает соответ­ствующий тепловой расцепитель 11. При этом рейка 9 поворачива­ется и вызывает срабатывание свободного электромагнитного расцепителя 10, общего для всех фаз. Для включения автомата следует нажать кнопку 7. При этом пружина, отключающая автомат, взводится и удерживается в этом состоянии. Для размыкания силовых контактов, т. е. для отключения электродвигателя, следует нажать кнопку 8.

Номинальный ток тепловых расцепителей можно регулировать в сторону уменьшения на 30—40% относительно номинального значения. При выборе автомата следует иметь в виду кратность пус­кового тока асинхронного двигателя с короткозамкнутым рото­ром, чтобы кратность срабатывания электромагнитного расцепителя составляла 6 — 8. При несоблюдении этого условия пуск дви­гателя будет вызывать отключение автомата.

Автоматы серии АП-50 применяют на напряжение до 500 В пе­ременного тока и до 220 В постоянного тока; номинальный ток расцепителей до 50 А.

Автоматы выбирают по числу полюсов, по номинальным зна­чениям тока и напряжения. Уставки токов обычно определяют сле­дующим образом:

для теплового расцепителя (защита от перегрузок) — по номи­нальному току I _ном двигателя:

I _у.т. > (1,2-1,4) I _ном ;

для электромагнитного расцепителя (защита от короткого за­мыкания) — по наибольшему значению тока какого-либо пере­ходного процесса /_пер (пуск, реверс, торможение):

I _у..э. ≥ (1,5-2,0) I _пер.

Дата добавления: 2015-07-15