В зависимости от способа установки выключатели делят на стационарные и выдвижные, а в зависимости от типа присоединения – на выключатели с передним, задним или комбинированным присоединением внешних проводников к контактам главной цепи.
1) Выключатели выдвижного исполнения.
Выключатели выдвижного исполнения рассчитаны для работы в комплекте с каркасом, устанавливаемым в ячейке распределительного устройства.
Выдвижное устройство обеспечивает:
- замыкание и размыкание врубных контактных зажимов только в отключенном положении выключателя;
- фиксацию выключателя в рабочем положении и в положении разъединителя.
Для оперирования выключателем выдвижного исполнения без электромагнитного привода предусмотрен ручной дистанционный привод, устанавливаемый на двери распределительного устройства, который обеспечивает оперирование выключателем в рабочем положении и в положении разъединителя при закрытой двери распределительного устройства. Рукоятка ручного дистанционного привода имеет устройство, позволяющее запереть ее в положениях «Включено» и «Отключено».
Выключатели выдвижного исполнения с электромагнитным приводом допускают дистанционное оперирование выключателем в рабочем положении и в положении разъединителя при открытой и закрытой двери распределительного устройства.
Выключатель состоит из следующих основных сборочных единиц: корпуса, контактной системы, механизма управления, максимальных расцепителей тока, дугогасительных камер, искрогасителя, зажимов для присоединения внешних проводников к главной цепи выключателя и дополнительных сборочных единиц.
На рис. 1.1 представлена конструкция выключателя выдвижного исполнения.
Полупроводниковый расцепитель РП (см. рис. 1.1) состоит из измерительных элементов 12, встраиваемых в каждый полюс выключателя, блока управления 13, блока гасящих резисторов (для выключателей постоянного тока) и независимого расцепителя 18.
В качестве измерительных элементов 12 у выключателей переменного тока применены трансформаторы тока, а у выключателей постоянного тока – магнитные усилители. Блок управления 13 представляет собой самостоятельный сменный блок, имеющий свой пластмассовый кожух, в котором размещены все его элементы. Лицевая панель БУРП закрыта прозрачной съемной крышкой. Под крышкой расположены необходимые элементы для проверки работоспособности и регулирования параметров в условиях эксплуатации. Блок управления 13 крепится к корпусу 15 выключателя двумя винтами. Электрическое соединение блока управления 13 с измерительными элементами 12, блоком гасящих резисторов, главной цепью выключателя и независимым расцепителем 18 (К1) осуществляется соединителем, розетка которого установлена на корпусе 15 выключателя, а вилка – на блоке управления 13. При возникновении в защищаемой цепи тока, равного или превышающего уставку по току срабатывания РП в зоне токов перегрузки, РП с обратно-зависимой от тока выдержкой времени выдает сигнал на срабатывание ИЭ БУРП. Установка по времени срабатывания при токе перегрузки 51 р постоянного и 61 р переменного тока устанавливается регулировочной ручкой для выключателей постоянного тока или переключателем – для выключателей переменного тока.
Рис. 1.1. Выключатель выдвижного исполнения: 1 – расцепитель нулевого напряжения; 2 – крышка выключателя; 3 – вывод верхний; 4 – искогаситель; 5 – камера дугогасительная; 6 – пластины стальные; 7 – контактодержатель контакта подвижного; 8 – контакт подвижный; 9 – траверса изоляционная; 10 – рукоятка; 11 – рейка отключающая; 12 – элемент измерительный; 13 – блок управления расцепителя полупроводникового; 14 – вывод нижний; 15 – корпус; 16 – расцепитель электромагнитный; 17 – соединение гибкое; 18 – расцепитель независимый; 19 – колодка зажимная; 20 – контакты вспомогательной цепи; 21 – контакт малоподвижный; 22 – контактодержатель контакта малоподвижного
2) Выключатели автоматические стационарного типа (рис. 1.2).
Выключатели имеют тепловые и электромагнитные максимальные расцепители тока для защиты в зоне токов перегрузки и короткого замыкания.
Выключатели могут иметь исполнение только с электромагнитными максимальными расцепителями тока для защиты в зоне токов короткого замыкания.
Независимый расцепитель обеспечивает отключение выключателя при подаче на выводы его катушки напряжения постоянного или однофазного переменного тока частотой 50 и 60 Гц.
Допустимые колебания рабочего напряжения от 0,7 до 1,2 от номинального. Номинальный режим работы независимого расцепителя – кратковременный.
Независимый расцепитель допускает 10 отключений выключателя подряд с холодного состояния его катушки с паузой между отключениями не менее 5 и не более 15 с.
Полное время отключения цепи выключателя при номинальном токе с момента подачи номинального напряжения на выводы катушки независимого расцепителя – не более 0,04 с.
Выключатели допускают не менее 2000 отключений независимым расцепителем из общего количества циклов износостойкости.
Свободные контакты допускают работу при напряжении от 0,7 до 1,2 номинального. Свободные контакты в продолжительном режиме допускают нагрузку током 4 А.
Ручные дистанционные приводы позволяют дистанционное оперирование только при закрытой двери распределительного устройства, электромагнитные приводы – как при закрытой, так и при открытой двери.
Электромагнитный привод обеспечивает включение и отключение выключателя, а также взвод механизма выключателя после его автоматического отключения.
Рис. 1.2. Выключатель стационарного типа: 1 – основание; 2 – камера дугогасительная; 3 – пластина искогасительная; 4 – пластины искогасительные; 5 – крышка; 6 – пластины; 7 – звено; 8 – звено; 9 – рукоятка; 10 – рычаг опорный; 11 – защёлка; 12 – рейка отключающая; 13 – пластина термобиметаллическая; 14 – расцепитель электромагнитный; 15 – проводник гибкий; 16 – токопровод; 17 – контактодержатель; 18 – контакты подвижные; 19 – щёки изоляционные
В зависимости от воздействующей величины автоматические выключатели делятся на максимальные выключатели по току, минимальные выключатели по току, минимальные выключатели по напряжению, выключатели обратного тока, максимальные выключатели, работающие по нарастанию производной тока, поляризованные максимальные выключатели, отключающие цепь при нарастании тока в прямом направлении, и неполяризованные, реагирующие на возрастание тока в любом направлении, выключатели, осуществляющие защиту от ряда воздействующих величин (например, максимальные по току и минимальные по напряжению).
Основные элементы автоматического выключателя и их взаимодействие рассмотрим по принципиальной схеме (рис. 1.3).
Контактная система выключателей на большие токи – двухступенчатая, состоит из главных 11, 5 и дугогасительных контактов 7. Главные контакты должны иметь малое переходное сопротивление, так как по ним проходит основной ток. Обычно это массивные медные контакты с серебряными накладками на неподвижных контактах и металлокерамическими накладками на подвижных контактах. Дугогасительные контакты замыкают и размыкают цепь, поэтому они должны быть устойчивы к возникающей дуге, поверхность этих контактов металлокерамическая.
При номинальных токах 630 А контактная система одноступенчатая, т.е. контакты выполняют роль главных и дугогасительных.
На рис. 1.3 выключатель показан в процессе отключения. Чтобы его включить, вращают рукоятку 2 или подают напряжение на электромагнитный привод 1 (УА). Возникающее усилие перемещает рычаги 3 вправо, при этом поворачивается несущая деталь 13, замыкаются сначала дугогасительные контакты 7 и создается цепь тока через эти контакты и гибкую связь 12, а затем главные контакты 5, 11. После завершения операции выключатель удерживается во включенном положении защелкой 14 с зубцами 15 и пружиной 16.
Отключают выключатель рукояткой 2, приводом 7 или автоматически при срабатывании расцепителей.
Максимальный расцепитель 17 срабатывает при протекании по его обмотке УАТ1 тока короткого замыкания. Создается усилие, преодолевающее натяжение Р пружины 16, рычаги 3 переходят вверх за мертвую точку, в результате чего автоматический выключатель отключается под действием отключающей пружины 4. Этот же расцепитель выполняет функции независимого расцепителя. Если на нижнюю обмотку УАТ2 подать напряжение кнопкой 5В, он срабатывает и осуществляет дистанционное отключение.
Рис. 1.3. Принципиальная схема автоматического выключателя: 1 – электромагнитный привод; 2 – рукоятка ручного включения; 3 – рычаги механизма свободного расцепления; 4 – отключающая пружина; 5 – главный подвижной контакт; 6 – пружина; 7 – дугогасительные контакты; 8 – дугогасительная камера; 9 – электродинамический компенсатор в виде шинок; 10 – пружина; 11 – главные неподвижные контакты; 12 – гибкая связь; 13 – несущая деталь; 14 – удерживающая защелка с зубцами 15 и пружиной 16; 17 – максимальный расцепитель; 18 – минимальный расцепитель
При снижении или исчезновении напряжения срабатывает минимальный расцепитель 18 и также отключается автоматический выключатель.
При отключении сначала размыкаются главные контакты, и весь ток переходит на дугогасительные контакты. На главных контактах дуга не образуется.
Дугогасительные контакты 7 размыкаются, когда главные находятся на достаточном расстоянии. Между дугогасительными контактами образуется дуга, которая выдувается вверх в дугогасительную камеру 8, где и гасится.
Дугогасительные камеры выполняются со стальными пластинами (эффект деления длинной дуги на короткие) и лабиринтнощелевыми (эффект гашения дуги в узкой щели). Втягивание дуги в камеру осуществляется магнитным дутьем. Материал камеры должен обладать высокой дугостойкостью.
При протекании тока короткого замыкания через включенный автоматический выключатель между контактами возникают значительные электродинамические силы, превышающие силы контактных пружин 6 и 10, которые могут оторвать один контакт от другого, а образовавшаяся дуга может сварить их. Чтобы избежать самопроизвольного отключения, применяют электродинамические компенсаторы в виде шинок 9, изогнутых петлей. Токи в шинках 9 имеют разное направление, что создает электродинамическую силу, увеличивающую нажатие в контактах.
Рычаги 3 выполняют роль механизма свободного расцепления, который обеспечивает отключение автоматического выключателя в любой момент времени, в том числе при необходимости и в процессе включения. Если выключатель включается на существующее короткое замыкание, то максимальный расцепитель 17 срабатывает и переводит рычаги 3 вверх за мертвую точку, нарушая связь привода 1 (или 2) с подвижной системой автоматического выключателя, который отключается пружиной 4, несмотря на то, что приводом будет передаваться усилие на включение. В реальных автоматических выключателях механизм свободного расцепления имеет более сложное устройство.
