Выключатели реферат на тему

Обновлено: 05.07.2024

В настоящее время для защиты сетей и электрических приемников от повреждений, вызываемых током, превышающим допустимую величину, все шире применяются автоматические выключатели. Они служат для проведения, включения и автоматического размыкания электрических цепей при аномальных явлениях, (например при токах перегрузки, КЗ, недопустимых снижения напряжения), а также для нечастого включения цепей вручную. Выключатели выпускаются с тепловыми, электромагнитными и комбинированными (тепловыми и электромагнитными) расцепителями с различным числом полюсов — одним, двумя и тремя. В однофазных цепях применяют одно- и двухполюсные, а в трехфазных — трехполюсные.

1. Автоматические выключатели

Автоматические выключатели с электромагнитными расцепителями применяются для защиты сети и электрического приемника от повреждений, вызываемых током короткого замыкания, действующим даже кратковременно. Принципиальная схема такого выключателя изображена на рис 1,а.

Контакт главной цепи замыкается нажатием на кнопку или поворотом рукоятки. При этом преодолевается усилие размыкающей пружины и контакт удерживается в замкнутом положении защелкой 3. Как только ток в защищаемой цепи превысит определенную величину, сердечник 6 втянется в катушку 5 и через рычаг 4 освободит защелку 5. Под действием пружины 1 контакт 2 разомкнётся. На схеме изображен один контакт главной цепи, а практически их может быть два или три, столько же может быть и катушек 5 с сердечниками 6. Всё сердечники при втягивании действуют на одну и ту же защелку 3. Увеличение тока в любом проводе (катушке) до величины, превышающей величину установки тока срабатывания, влечет за собой размыкание всех главных контактов.

Электромагнит с механизмом отключения называется электромагнитным расцепителем. Время отключения автоматических выключателей с электромагнитными расцепителями незначительное (доли секунды), поэтому они относятся к аппаратам максимальной защиты мгновенного действия.

Преимущество автоматических выключателей перед плавкими предохранителями состоит в том, что они обладают многократностью действия. После срабатывания плавкого предохранителя требуется замена плавкой вставки. Автоматический же выключатель после устранения причины срабатывания можно подготовить для повторной работы нажатием на кнопку или поворотом рукоятки.

Автоматические выключатели применяются не только для отключения приемников при токах короткого замыкания, но и для нечастых включений и отключений их вручную при нормальной работе. Возникающая при размыкании цепи электрическая дуга гасится в воздухе или масле. В зависимости от этого автоматические выключатели называются воздушными или масляными. В цепях с напряжением до 500 В применяются в основном воздушные выключатели.

2. Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями

Металлы имеют разные коэффициенты линейного расширения и поэтому при нагревании удлиняются неодинаково. Если две металлические пластины с различными коэффициентами расширения наложить одну на другую и прочно соединить вместе, получится биметаллическая пластина. При нагревании она деформируется выпуклостью в сторону активного слоя металла. Активным называется слой металла, обладающий большим коэффициентом расширения. Другой слой называют пассивным. Активный слой делают из стали, а пассивный — из инвара (сплав, состоящий из 64 % железа и 36% никеля). Коэффициент линейного расширения инвара в 12 раз меньше стали.

Если один конец биметаллической пластины закрепить, то другой при нагревании будет изгибаться в сторону пассивного слоя. Это свойство пластины используется для освобождения защелки автоматического выключателя. Степень деформации пластины зависит от температуры ее нагрева.

Применяются два способа нагревания пластины: непосредственный и косвенный. При первом ток проходит непосредственно через пластину. При этом количество теплоты, которое выделяется в ней, пропорционально квадрату величины тока, времени его прохождения и сопротивлению пластины. При втором способе ток проходит по нагревательному элементу (небольшой спирали), выполненному из нихрома или другого сплава. Спираль располагают рядом с пластиной или наматывают на нее. Выделяющаяся в этой спирали теплота и нагревает биметаллическую пластину. Перед намоткой спирали биметаллическая пластина покрывается электроизоляцией, например слюдой.

На рис.1,6 изображена схема автоматического выключателя с тепловым расцепителем. Контакт 2 главной цепи замыкают вручную кнопкой или рукояткой, g замкнутом положении он удерживается защелкой 3. При прохождении по сети тока, величина которого меньше определенного значения, биметаллическая пластина 7 нагревается незначительно, и ее изгиба вверх недостаточно для того, чтобы передать усилие на защелку 3. Если же по спирали 8 будет проходить ток, величина которого превысит это определенное значение, то через некоторое время правый конец пластины 7 изогнется вверх настолько, что через толкатель 4 поднимет рычаг защелки 3. Под действием пружины 1 разомкнётся контакт 2. Время, через которое произойдет размыкание контакта, зависит от степени перегрузки сети. Тепловые расцепители не могут срабатывать мгновенно, особенно при косвенном нагреве биметаллической пластины. Нагрев и деформация ее не происходят мгновенно даже при очень большом выделении теплоты в спирали.

Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями отключают сеть с выдержкой времени в обратной зависимости от величины тока перегрузки. При больших перегрузках отключение происходит быстрее. На схеме изображен один контакт выключателя, а их может быть два или три.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

по дисциплине "Электрооборудование"

на тему "Автоматические выключатели"

1. Автоматические выключатели

2. Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями

3. Автоматические выключатели с комбинированным расцепителем

4. Выбор автоматических выключателей

1. Автоматические выключатели

2. Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями

3. Автоматические выключатели с комбинированным расцепителем

В этих выключателях устанавливают как электромагнитные, так и тепловые расцепители. Обмотки электромагнитов и нагревательные элементы тепловых расцепителей включают последовательно электрическому приемнику. Электромагнитные расцепители мгновенно отключают электроприемник при токе короткого замыкания хотя бы в одном проводе сети. Тепловые же расцепители отключают электроприемник при незначительных, но длительных токах перегрузки. Последние превышают номинальный ток приемника, но значительно меньше токов короткого замыкания.

Автоматические выключатели с комбинированным расцепителем получили широкое применение в сетях с различными электроприемниками. В сетях с электродвигателями они незаменимы.

Величина тока электродвигателя зависит от нагрузки на его валу и колебания напряжения сети. Она увеличивается при обрыве провода в процессе работы трехфазного электродвигателя. Во время холостого хода двигателя потребляемая им мощность и ток наименьшие. С возрастанием нагрузки на валу до номинальной величины Р2н ток I и подводимая мощность Р1 увеличиваются до номинальной величины.

Если нагрузка на валу выше номинальной, то потребляемая мощность и ток также превышают номинальную величину. В этом случае обмотки электродвигателя через некоторое время перегреваются, и изоляция начинает разрушаться и может даже воспламениться. Тепловые расцепители должны предотвратить это, несколько ранее отключив двигатель от сети. При кратковременных небольших перегрузках, которые неопасны для двигателя, тепловые расцепители не успевают срабатывать и отключить его.

Если нагрузка остается неизменной, но произошел обрыв одного провода, то по двум проводам будет проходить ток, значительно превышающий номинальную величину. При этом обмотки двигателя быстро перегреваются. Отключение двигателя в этом случае должны производить тепловые расцепители.

Уменьшение напряжения на двигателе также влечет за собой увеличение тока в его обмотках.

Для защиты двигателя от перегрева при пониженном напряжении кроме автоматических выключателей с тепловыми расцепителями применяются выключатели с расцепителями минимального напряжения. При значительном снижении или исчезновении напряжения якорь расцепителя минимального напряжения отпадает и, воздействуя на защелку, размыкает главные контакты автоматического выключателя. При нормальном напряжении якорь втянут, а контакты выключателя замкнуты.

Наряду с автоматическими выключателями серии АП50Б на предприятиях торговли и общественного питания применяются новые автоматические выключатели серии АЕ20, устройство и принцип действия которых те же, что и АП50Б. В этих автоматических выключателях буквы характеризуют условное обозначение серии, а первые две цифры (20) — порядковый номер разработки. Следующая цифра обозначает номинальный ток (цифра 3—25 А, 4—63 А и 5—100 А). Четвертая цифра обозначает число полюсов и максимальную токовую защиту; цифры 1, 2, 3 соответствуют электромагнитным расцепителям; 4, 5, 6 — комбинированным (электромагнитным у тепловым) расцепителям; 7, 8 , 9 — отсутствию расцепителей. При этом цифры 1, 4, 7 обозначают однополюсное исполнение, цифры 2, 5, 8 — двухполюсное и 3, 6, 9 — трехполюсное исполнение. Пятая цифра обозначает наличие или отсутствие контактов вспомогательной цепи. При этом цифра 1 показывает отсутствие контактов, цифра 2 — наличие одного замыкающего, 3 — одного размыкающего и 4 — одного замыкающего и одного размыкающего контактов.

Шестая цифра обозначает наличие или отсутствие дополнительных расцепителей. При этом цифра 0 показывает на отсутствие дополнительного расцепителя, Цифра 1 — на наличие расцепителя минимального напряжения, а 2 — независимого расцепителя.

Буквы, следующие за шестой цифрой, обозначают: К — наличие температурной компенсации; Р — наличие температурной компенсации и регулирования тока срабатывания тепловых расцепителей.

Условное обозначение автоматического выключателя ДЕ203610Р на 2,5 А расшифровывается: серия АЕ, Номер разработки — 20, номинальный ток выключателя 25 А (3) с тремя полюсами и комбинированными расцепителями (6), без контактов вспомогательной цепи без дополнительных расцепителей (0), с температурной компенсацией и регулированием тепловых расцепителей (Р), номинальный ток расцепителей 2,5 А. Регулировать тепловой расцепитель этого выключателя можно от 2,0 до 2,5 А.

Автоматический выключатель АЕ20 (на 25 А) выпускается на номинальные токи расцепителей 0,6; 0,8; 1,0 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10; 12,5; 16,0; 20; 25,0 А.

Если автоматические выключатели серий АП50Б ц АЕ20 в основном устанавливают в электрошкафах обору, дования, например холодильных прилавках, то в групповых и распределительных щитах цехов и предприятий устанавливают автоматические выключатели серии A3100. Они выпускаются одно-, двух- и трехполюсными с тепловыми, электромагнитными и комбинированными расцепите-лями. Автоматические выключатели A3161 (однополюсные), A3162 (двухполюсные) и A3163 (трехполюсные) на номинальный ток 50 А имеют тепловые разделители на 15, 20, 25, 30, 40, 50 А, которые срабатывают при токах, в 1,25. 1,35 раза превышающих номинальный ток расцепителей. Автоматические выключатели А3113, АЗП4, A3123, A3124 на ток 100 А выпускаются двух- и трехполюсными с электромагнитными и комбинированными разделителями на различные номинальные токи. Выключатели с последней цифрой 3 — двухполюсные, с цифрой 4 — трехполюсные. Первые два автоматических выключателя отличаются от двух других различным превышением тока срабатывания относительно номинального тока разделителя.

Одно- и двухполюсные автоматические выключатели применяются в однофазных цепях, трехполюсные — в трехфазных.

4. Выбор автоматических выключателей

Для всех видов электрических приемников номинальный ток расцепителя должен быть

Iи. р?Imax

где Iи. р— номинальный ток расцепителя, A; Imax — максимальный номинальный ток цепи (электроприемника), А.

Для сетей с осветительной нагрузкой и электротепловыми аппаратами, защищаемых от повреждений при токах короткого замыкания, рекомендуется применять автоматические выключатели с токами уставки расцепителей, не превышающими 4,5-кратного значения максимально допустимого значения тока провода. Этим требованиям удовлетворяют автоматические выключатели с тепловыми или комбинированными расцепителями, а также выключатели с электромагнитными расцепителями, ток 5 уставки которых в 3—4 раза превышает номинальный.

Поскольку пусковой ток электрических двигателей в 5 – 7 раз превышает номинальное значение, то выбор автоматического выключателя производится с учетом этих токов. Ток срабатывания электромагнитного расцепителя Iэ.р должен быть не менее 1,25 пускового тока двигателя

Для защиты цепи двигателя от перегрузки, т. е. от повреждений, вызываемых длительным превышением величины тока, допустимой по нагреву, применяют тепловые расцепители. Для цепей с одиночным двигателем используют в основном автоматические выключатели с комбинированными расцепителями. Номинальный ток расцепителя определяется по формуле

где в — коэффициент, принимаемый равным 1,2. 1,25 при Гтяжелых условиях пуска и равным 1 при легких условиях пуска.

Для цепей с группой двигателей используют в основном автоматические выключатели с электромагнитными расцепителями. При этом величина тока срабатывания расцепителей должна превышать максимальную величину кратковременного тока, который определяется суммой номинальных токов наибольшего количества включенных двигателей (приемников) при условии пуска двигателя с максимальным пусковым током:

Iэ. р ? Iкр; Iкр = Kодн Iраб + Iпуск.max

где Iкр — максимальный кратковременный ток, А; n — число всех электроприемников (двигателей); Кодн — коэффициент одновременной работы электрических приемников (двигателей).

При установке автоматических выключателей с тепловыми или комбинированными расцепителями в закрытом шкафу ток расцепителя должен быть

Промышленностью выпускаются различные серии автоматических выключателей. На предприятиях торговли и общественного питания наиболее широко применяются автоматические выключатели серий АБ25М, АП50Б, АЕ20, A3100. Кроме того, в последнее время стали поступать в эксплуатацию автоматические выключатели серий ВА14-26, ВА16-25, ВА51-25, ВА51-29, ВА51-31, ВА51-33. Масса выключателей новых серий меньше, чем старых.

Автоматический выключатель серии АП50Б предназначен для нечастых включений и отключений электрических приемников вручную. Если в нем установлены тепловые или электромагнитные расцепители либо те и другие, то будет происходить также автоматическое отключение приемников при превышении установленной величины тока.

В цепях электродвигателей широко применяются автоматические выключатели типа АП50БЗМТ с установленным в них комбинированным расцепителем (тремя электромагнитными и тремя тепловыми расцепителями). При срабатывании любого из них происходит размыкание всех контактов и полное отключение двигателя. При значительных превышениях тока цепи (токах короткого замыкания) срабатывают электромагнитные расцепители, а при небольших, но длительных токах перегрузки — тепловые.

Рябов В.И. Электрооборудование: Учеб. для сред. спец. учеб. заведений. – 5-е изд., перераб. – М.: Экономика, 1990.

Лихачев В.Л. Электротехника. Справочник. Том 1./В.Л. Лихачев. – М.: СОЛОН-Пресс, 2003.

Жданов Л.С., Жданов Г.Л. Физика для средних специальных учебных заведений: Учебник. – 4-е изд., испр. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984.

Цель данного реферата – показать какова сейчас обстановка на рынке автоматических выключателей. Какие выключатели пользуются большим спросом (отечественные или зарубежные)? В чём их главное отличие? И вообще, что такое автоматический выключатель, из чего он состоит, где используется, его основные характеристики, варианты исполнения и т.д.

Содержание

I. Цель реферата
II. Введение
III. Автоматические выключатели:
1. Устройство
2. Классификация:
a) ГОСТ
б) Структура условного обозначения
3. Характеристики
4. Варианты исполнения:
a) Расцепители
б) Отключение
5. Особенности рынка автоматических выключателей
IV. Заключение
V. Использованная литература

Работа содержит 1 файл

Реферат по ЭиЭ аппаратам (Глеб).docx

Государственное Образовательное Учреждение Высшего

Реферат на тему:

Автоматические выключатели отечественных и иностранных производителей

Студент группы 7А84 _____________ Лесников Г.А.

Руководитель: _____________ Сипайлова Н.Ю.

Цель реферата
Введение
Автоматические выключатели:

Устройство

Классификация:

ГОСТ

б) Структура условного обозначения

Характеристики
Варианты исполнения:

Расцепители

Особенности рынка автоматических выключателей

Заключение

Использованная литература

Именно на этих вопросах я заострил своё внимание в данной работе, поэтому ниже идущие пункты реферата являются ответами на поставленные вопросы.

Сегодня строят много. Как строить – известно: фундамент, стены, крыша, коммуникации, отделка и т.д. А вот с электроснабжением часто бывает труднее всего.

Во-первых, огромная ответственность - один неправильно выбранный или некачественный автоматический выключатель, или же не соответствующее нагрузке сечение проводника могут стать причиной перегрузки проводов и даже короткого замыкания, и, как следствие, пожара.

Во-вторых, в последние годы в правилах устройства электроустановок произошли большие изменения - российские нормы приводятся в соответствие с международными. И, в первую очередь, стали более жесткими требования к безопасности электроустановок. Появились новые устройства, прежде всего устройства защитного отключения (УЗО), ограничители перенапряжений (ОПН), различные устройства автоматики. Изменились требования к автоматическим выключателям - теперь они должны иметь строго регламентированные характеристики. Появились новые типы системы заземления сетей -TN-S, TN-C-S, TT, новые системы защиты - УЗО, двойная изоляция.

При правильной эксплуатации автоматические выключатели должны служить 15-20 лет. Потребность в автоматах постоянно растет из-за ввода в действие новых промышленных и бытовых объектов.

Автоматические выключатели являются устройствами, предназначенными для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания (КЗ), перегрузок, колебаний электрического напряжения и других сбоев, возникающих в электроцепи. Функционально они выполняют роль технического приспособления, предназначенного для оперативного выключения/включения линий и электропотребителей ручным методом.

Рис. 1. Автоматические выключатели

Используя на выходе автоматические выключатели, электроцепь запитывают вручную, а выключают как ручным методом, так и автоматическим; с использованием расцепителя. Вручную автоматические выключатели отключают от сети подачи электротока при нечастой необходимости оперативного вмешательства. Монтированный в корпус автомата расцепитель позволяет, чтобы автоматические выключатели срабатывали незамедлительно на любые нарушения в электролинии и оперативно отключали подачу тока по дальнейшей цепи (обычно при возникновении электрического тока, который по действию превосходит ток настройки).

Расцепитель, которым оснащаются автоматические выключатели всех типов, разработан подобным образом, чтобы при возникающих в электроцепи нарушениях рабочего режима, ничто не могло препятствовать соединительным контактам размыкать электрическую цепь, находящуюся под защитой. Конструктивно автоматические выключатели исключают вероятность того, что при возникновении опасной ситуации оператор при помощи кнопки, рукояти или дистанционного привода сумеет удерживать их контакты во включенном режиме. Разновидностью расцепителей, которыми оснащаются автоматические выключатели, определяется такой параметр, как скорость отключения цепи.

В отличие от плавких предохранителей автоматические выключатели работают более надежно. При защите трехфазных электрических устройств предохранители не способны предотвратить функционирование оборудования в режиме неполной фазы, а автоматические выключатели могут; они размыкают контакты трех фаз незамедлительно при возникновении токов КЗ или при перегрузке. Еще один немаловажный фактор; сокращение вынужденных простоев электрооборудования. Это связано с тем, что сработавшие на перегрузку или короткое замыкание автоматические выключатели куда быстрее включить повторно, чем поменять плавкие предохранители. Поэтому их замена на такие устройства, как автоматические выключатели, решает множество проблем.

Автоматический выключатель для монтажа на DIN-рейку конструктивно выполнен в диэлектрическом корпусе. Включение-отключение производится рычажком (1 на рисунке), провода подсоединяются к винтовым клеммам (2). Защелка (9) фиксирует корпус выключателя на DIN-рейке и позволяет при необходимости легко его снять (для этого нужно оттянуть защелку, вставив отвертку в петлю защелки). Коммутацию цепи осуществляют подвижный (3) и неподвижный (4) контакты. Подвижный контакт подпружинен, пружина обеспечивает усилие для быстрого расцепления контактов. Механизм расцепления приводится в действие одним из двух расцепителей: тепловым или магнитным.

Рис. 2. Устройство автоматического выключателя

Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину (5), нагреваемую протекающим током. При протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепления. Время срабатывания зависит от тока (времятоковая характеристика) и может изменяться от секунд до часа. Минимальный ток, при котором должен срабатывать тепловой расцепитель, составляет 1,45 от номинального тока предохранителя. Настройка тока срабатывания производится в процессе изготовления регулировочным винтом (6). В отличие от плавкого предохранителя, автоматический предохранитель готов к следующему использованию после остывания пластины.

Магнитный (мгновенный) расцепитель представляет собой соленоид (7), подвижный сердечник которого также может приводить в действие механизм расцепления. Ток, проходящий через предохранитель, течет по обмотке соленоида и вызывает втягивание сердечника при превышении заданного порога. Мгновенный расцепитель, в отличие от теплового, срабатывает очень быстро (доли секунды), но при значительно большем превышении тока: в 2÷10 раз от номинала, в зависимости от типа (автоматические выключатели делятся на типы A, B, C и D в зависимости от чувствительности мгновенного расцепителя).

Во время расцепления контактов может возникнуть электрическая дуга, поэтому контакты имеют особую форму и находятся рядом с дугогасительной решёткой (8).

1. По роду тока главной цепи: постоянного тока; переменного тока; постоянного и переменного тока.

Номинальные токи главных цепей выключателей, предназначенных для работы при температуре окружающего воздуха 40 °C, должны соответствовать ГОСТ 6827. Номинальные токи для главных цепей выключателя выбирают из ряда: 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300 А. Дополнительно могут выпускаться выключатели на номинальные токи главных цепей выключателей: 1500; 3000; 3200 А.

Номинальные токи максимальных расцепителей тока выключателей, предназначенных для работы при температуре окружающего воздуха 40 °C, должны соответствовать ГОСТ 6827. Допускаются номинальные токи максимальных расцепителей тока: 15; 45; 120; 150; 300; 320; 600; 1200; 1500; 3000; 3200 А

2. По числу полюсов главной цепи: однополюсные; двухполюсные; трехполюсные; четырехполюсные.

3. По наличию токоограничения: токоограничивающие; нетокоограничивающие.

4. По видам расцепителей: с максимальным расцепителем тока; с независимым расцепителем; с минимальным или нулевым расцепителем напряжения.

5. По характеристике выдержки времени максимальных расцепителей тока: без выдержки времени; с выдержкой времени, независимой от тока; с выдержкой времени, обратно зависимой от тока; с сочетанием указанных характеристик.

7. По способу присоединения внешних проводников: с задним присоединением; с передним присоединением; с комбинированным присоединением (верхние зажимы с задним присоединением, а нижние — с передним присоединением или наоборот); с универсальным присоединением (передним и задним).

8. По виду привода: с ручным; с двигательным; с пружинным.

9. По наличию и степени защиты выключателя от воздействия окружающей среды и от соприкосновения с находящимися под напряжением частями выключателя и его движущимися частями, расположенными внутри оболочки в соответствии с требованиями ГОСТ 14255.

б) Структура условного обозначения

АЕ 20Х1Х2Х3 – Х4Х5Х6 – Х7Х8 – Х9Х10 – Х11:

АЕ - выключатель автоматический;

20 - номер серии;

Х1 - величина выключателя в зависимости от номинального тока

1- 10А; 2 - 16 А; 3 - 25 А; 4 - 63 А; 5 - 100 А; 6 – (изначально - 160 А, в настоящее время АЕ206Х выпускают с номинальным током до 250А); автоматы АЕ201Х АЕ202Х не выпускаются, их можно заменить на АЕ203Х.

Х2 – условное обозначение числа полюсов и наличия расцепителей:

2 – в трех полюсном корпусе, в двух фазах электромагнитный расцепитель;

3 – трехполюсные с электромагнитными расцепителями тока;

4 - однополюсные с электромагнитными и тепловыми расцепителями тока;

5 – в трёх полюсном корпусе, в двух фазах тепловой и электромагнитные расцепители;

Высоковольтные выключатели: классификация, устройство, принцип действия

Требования, предъявляемые к выключателям, заключаются в следующем:

1) надежность в работе и безопасность для окружающих;

2) быстродействие – возможно малое время отключения;

3) удобство в обслуживании;

4) простота монтажа;

5) бесшумность работы;

6) сравнительно невысокая стоимость.

Применяемые в настоящее время выключатели отвечают перечисленным требованиям в большей или меньшей степени. Однако конструкторы выключателей стремятся к более полному соответствию характеристик выключателей выдвинутым выше требованиям.

Различают масляные выключатели двух видов – баковые и маломасляные. Методы деионизации дугового промежутка в этих выключателях одинаковы. Различие заключается лишь в изоляции контактной системы от заземленного основания и в количестве масла.

До недавнего времени в эксплуатации находились баковые выключатели следующих типов: ВМ-35, С-35, а также выключатели серии У напряжением от 35 до 220 кВ. Баковые выключатели предназначены для наружной установки, в настоящее время не производятся.

Основные недостатки баковых выключателей: взрыво- и пожароопасность; необходимость периодического контроля за состоянием и уровнем масла в баке и вводах; большой объем, масла, что обусловливает большую затрату времени на его замену, необходимость больших запасов масла; непригодность для установки внутри помещений.

Маломасляные выключатели (горшковые) получили широкое распространение в закрытых и открытых распределительных устройствах всех напряжений. Масло в этих выключателях в основном служит дугогасящей средой и только частично изоляцией между разомкнутыми контактами.

Изоляция токоведущих частей друг от друга и от заземленных конструкций осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами. Контакты выключателей для внутренней установки находятся в стальном бачке (горшке), отсюда сохранилось название выключателей "горшковые".

Маломасляные выключатели напряжением 35 кВ и выше имеют фарфоровый корпус. Самое широкое применение получили выключатели 6-10 кВ подвесного типа (ВМГ-10, ВМП-10). В этих выключателях корпус крепится на фарфоровых изоляторах к общей раме для всех трех полюсов. В каждом полюсе предусмотрен один разрыв контактов и дугогасительная камера.

Конструктивные схемы маломасляных выключателей 1 – подвижный контакт; 2 – дугогасительная камера; 3 – неподвиж-ный контакт; 4 – рабочие контакты

При больших номинальных токах обойтись одной парой контактов (которые выполняют роль рабочих и дугогасительных) трудно, поэтому предусматривают рабочие контакты снаружи выключателя, а дугогасительные – внутри металлического бачка. При больших отключаемых токах на каждый полюс имеется два дугогасительных разрыва. По такой схеме выполняются выключатели серий МГГ и МГ на напряжение до 20 кВ включительно. Массивные внешние рабочие контакты 4 позволяют рассчитать выключатель на большие номинальные токи (до 9500 А). При напряжениях 35 кВ и выше корпус выключателя выполняется фарфоровым, серия ВМК – выключатель маломасляный колонковый). В выключателях 35, 110 кВ предусмотрен один разрыв на полюс, при больших напряжениях – два разрыва и более.

Недостатки маломасляных выключателей: взрыво- и пожароопасность, хотя и значительно меньшая, чем у баковых выключателей; невозможность осуществления быстродействующего АПВ; необходимость периодического контроля, доливки, относительно частой замены масла в дугогасительных бачках; трудность установки встроенных трансформаторов тока; относительно малая отключающая способность.

Область применения маломасляных выключателей – закрытые распределительные устройства электростанций и подстанций 6, 10, 20, 35 и 110 кВ, комплектные распределительные устройства 6, 10 и 35 кВ и открытые распределительные устройства 35 и 110 кВ.

Воздушные выключатели на напряжение от 35 кВ и выше предназначены для отключения больших токов короткого замыкания. Воздушные выключатели на напряжение 15 кВ применяются на электростанциях как генераторные. Их преимущества: быстродействие, большая отключающая способность, незначительное обгорание контактов, отсутствие дорогих и недостаточно надежных вводов, пожаробезопасность, меньшая масса по сравнению с баковыми масляными выключателями. Недостатки: наличие громоздкого воздушного хозяйства, опасность взрыва, отсутствие встроенных трансформаторов тока, сложность устройства и эксплуатации.

В воздушных выключателях гашение дуги происходит сжатым воздухом при давлении 2-4 МПа, а изоляция токоведущих частей и дугогасительного устройства осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами. Конструктивные схемы воз-душных выключателей различны и зависят от их номинального напряжения, способа создания изоляционного промежутка между контактами в отключенном положении, способа подачи сжатого воздуха в дугогасительное устройство.

В выключателях на большие номинальные токи имеется главный и дугогасительный контур подобно маломасляным выключателям МГ и МГГ. Основная часть тока во включенном положении выключателя проходит по главным контактам 4, расположенным открыто. При отключении выключателя главные контакты размыкаются первыми, после чего весь ток проходит по дугогасительным контактам, заключенным в камере 2. К моменту размыкания этих контактов в камеру подается сжатый воздух из резервуара 1, создается мощное дутье, гасящее дугу. Дутье может быть продольным или поперечным.

Необходимый изоляционный промежуток между контактами в отключенном положении создается в дугогасительной камере путем разведения контактов на достаточное расстояние. Выключатели, выполненные по конструктивной схеме с открытым отделителем, изготовляются для внутренней установки на напряжение 15 и 20 кВ и ток до 20000 А (серия ВВГ). В данном типе выключателей после отключения отделителя 5 прекращается подача сжатого воздуха в камеры и дугогасительные контакты замыкаются.

Конструктивные схемы воздушных выключателей 1 – резервуар со сжатым воздухом; 2 – дугогасительная камера; 3 – шунтирующий резистор; 4 – главные контакты; 5 – отделитель; 6 – емкостный делитель напряжения на 110 кВ – два разрыва на фазу (г)

В воздушных выключателях для открытой установки на напряжение 35 кВ (ВВ-35) достаточно иметь один разрыв на фазу.

В выключателях напряжением 110 кВ и выше после гашения дуги размыкаются контакты отделителя 5 и камера отделителя остается заполненной сжатым воздухом на все время отключенного положения. При этом в дугогасительную камеру сжатый воздух не подается и контакты в ней замыкаются.

По данной конструктивной схеме созданы выключатели серии ВВ на напряжение до 500 кВ. Чем выше номинальное напряжение и чем больше отключаемая мощность, тем больше должно быть разрывов в дугогасительной камере и в отделителе.

По конструктивной схеме рис, г выполняются воздухонаполненные выключатели серии ВВБ. Напряжение модуля ВВБ 110 кВ при давлении сжатого воздуха в гасительной камере 2 МПа. Номинальное напряжение модуля выключателя серии ВВБК (крупномодульного) составляет 220 кВ, а давление воздуха в гасительной камере 4 МПа. Аналогичную конструктивную схему имеют выключатели серии ВНВ: модуль напряжением 220 кВ при давлении 4 МПа.

Для выключателей серии ВВБ количество дугогасительных камер (модулей) зависит от напряжения (110 кВ – одна; 220 кВ – две; 330 кВ – четыре; 500 кВ – шесть; 750 кВ – восемь), а для крупномодульных выключателей (ВВБК, ВНВ) количество модулей соответст-венно в два раза меньше.

Элегаз (SF6 – шестифтористая сера) представляет собой инертный газ, плотность которого превышает плотность воздуха в 5 раз. Электрическая прочность элегаза в 2 – 3 раза выше прочности воздуха; при давлении 0,2 МПа электрическая прочность элегаза сравнима с прочностью масла.

В элегазе при атмосферном давлении может быть погашена дуга с током, который в 100 раз превышает ток, отключаемый в воздухе при тех же условиях. Исключительная способность элегаза гасить дугу объясняется тем, что его молекулы улавливают электроны дугового столба и образуют относительно неподвижные отрицательные ионы. Потеря электронов делает дугу неустойчивой, и она легко гаснет. В струе элегаза, т. е. при газовом дутье, поглощение электронов из дугового столба происходит еще интенсивнее.

В элегазовых выключателях применяют автопневматические (автокомпрессионные) дугогасительные устройства, в которых газ в процессе отключения сжимается поршневым устройством и направляется в зону дуги. Элегазовый выключатель представляет со-бой замкнутую систему без выброса газа наружу.

В настоящее время элегазовые выключатели применяются на всех классах напряжений (6-750 кВ) при давлении 0,15 – 0,6 МПа. Повышенное давление применяется для выключателей более высоких классов напряжения. Хорошо зарекомендовали элегазовые выключа-тели следующих зарубежных фирм: ALSTOM; SIEMENS; Merlin Gerin и др. Освоен выпуск современных элегазовых выключателей ПО "Уралэлектротяжмаш": баковые выключатели серии ВЭБ, ВГБ и колонковые выключатели серии ВГТ, ВГУ.

В качестве примера рассмотрим конструкцию выключателя серии LF фирмы Merlin Gerin напряжением 6-10 кВ.

Базовая модель выключателя состоит из следующих элементов:

– корпуса выключателя, в котором расположены все три полюса, представляющего собой "сосуд под давлением", заполненный элегазом под низким избыточным давлением (0,15 МПа или 1,5 атм.);

– механического привода типа RI;

– передней панели привода с рукояткой для ручного взвода пружин и индикаторами состояния пружины и выключателя;

– высоковольтных силовых контактных площадок;

– многоштырьевого разъема для подключения цепей вторичной коммутации.

Электрическая прочность вакуума значительно выше прочности других сред, применяемых в выключателях. Объясняется это увеличением длины среднего свободного пробега электронов, атомов, ионов и молекул по мере уменьшения давления. В вакууме длина свободного пробега частиц превышает размеры вакуумной камеры.

Восстанавливающаяся электрическая прочность промежутка длиной 1/4" после отключения тока 1600 А в вакууме и различных газах при атмосферном давлении

В этих условиях удары частиц о стенки камеры происходят значительно чаще, чем соударения между частицами. На рисунке показаны зависимости пробивного напряжения вакуума и воздуха от расстояния между электродами диаметром 3/8" из вольфрама. При столь высокой электрической прочности расстояние между контактами может быть очень малым (2 – 2,5 см), поэтому размеры камеры могут быть также относительно небольшими.

Процесс восстановления электрической прочности промежутка между контактами при отключении тока протекает в вакууме значительно быстрее, чем в газах. Уровень вакуума (остаточное давление газов) в современных промышленных дугогасительных камерах обычно составляет Па. В соответствии с теорией электропрочности газов, не-обходимые изоляционные качества вакуумного промежутка достигаются и при меньших уровнях вакуума (порядка Па), однако для современного уровня вакуумных технологий, создание и поддержание в течение времени жизни вакуумной камеры уровня Па не составляет проблемы. Это обеспечивает вакуумным камерам запасы электропрочности на весь срок эксплуатации (20-30 лет).

Типовая конструкция вакуумной дугогасительной камеры приведена на рисунке.

Конструктивная схема вакуумной дугогасительной камеры

Конструкция вакуумной камеры состоит из пары контактов (4; 5), один из которых является подвижным (5), заключенных в ваккумноплотную оболочку, спаянную из керамических или стеклянных изоляторов (3; 7), верхней и нижней металлических крышек (2; 8) и металлического экрана (6). Перемещение подвижного контакта относительно неподвижного обеспечивается путем применения сильфона (9). Выводы камеры (1; 10) служат для подключения ее к главной токоведущей цепи выключателя.

Надо отметить, что для изготовления оболочки вакуумной камеры применяются только специальные вакуумноплотные, очищенные от растворенных газов металлы – медь и специальные сплавы, а также специальная керамика. Контакты вакуумной камеры изготавливаются из металлокерамической композиции (как правило, это медь-хром в соотношении 50 %-50 % или 70 %-30 %), обеспечивающей высокую отключающую способность, износостойкость и препятствующей возникновению точек сваривания на поверхности контактов. Цилиндрические керамические изоляторы, совместно с вакуумным промежутком при разведенных контактах обеспечивают изоляцию между выводами камеры при отключенном положении выключателя.

Таврида-электрик выпустила новую конструкцию вакуумного выключателя с магнитной защелкой. В основу его конструкции заложен принцип соосности электромагнита привода и вакуумной дугогасительной камеры в каждом полюсе выключателя.

Включение выключателя осуществляется в следующей последовательности.

В исходном состоянии контакты вакуумной дугогасительной камеры разомкнуты за счет воздействия на них отключающей пружины 7 через тяговый изолятор 5. При прикладывании напряжения положительной полярности к катушке 9 электромагнита, в зазоре магнитной системы нарастает магнитный поток.

В момент, когда сила тяги якоря, создаваемая магнитным потоком, превосходит усилие пружины отключения 7, якорь 11 электромагнита вместе с тяговым изолятором 5 и подвижным контактом 3 вакуумной камеры начинает движение вверх, сжимая пружину отключения. При этом в катушке возникает двигательная противо-ЭДС, которая препятствует дальнейшему нарастанию тока, и даже несколько уменьшает его.

В процессе движения якорь набирает скорость около 1 м/с, что позволяет избежать предпробоев при включении и исключить дребезг контактов ВДК. При замыкании контактов вакуумной камеры, в магнитной системе остается зазор дополнительного поджатия равный 2 мм. Скорость движения якоря резко падает, так как ему приходится преодолевать еще и усилие пружины дополнительного контактного поджатия 6. Однако под воздействием усилия, создаваемого магнитным потоком и инерцией, якорь 11 продолжает двигаться вверх, сжимая пружину отключения 7 и пружину 6 дополнительного контактного поджатия.

В момент замыкания магнитной системы якорь соприкасается с верхней крышкой привода 8 и останавливается. После окончания процесса включения ток катушки привода отключается. Выключатель остается во включенном положении за счет остаточной индукции, создаваемой кольцевым постоянным магнитом 10, который удерживает якорь 11 в притянутом к верхней крышке 8 положении без дополнительной токовой подпитки.

Для отключения выключателя необходимо приложить к выводам катушки напряжение отрицательной полярности.

В настоящее время вакуумные выключатели стали доминирующими аппаратами для электрических сетей с напряжением 6-36 кВ. Так, доля вакуумных выключателей в общем количестве выпускаемых аппаратов в Европе и США достигает 70 %, в Японии – 100 %. В России в последние годы эта доля имеет постоянную тенденцию к росту, и в 1997 году превысила 50 %-ю отметку. Основными преимуществами ВВ (по сравнению с масляными и газовыми выключателями), определяющими рост их доли на рынке, являются:

Читайте также: