Устройство и принцип работы автоматического выключателя

Устройство и принцип работы автоматического выключателя

Многих интересует, для чего нужен автоматический выключатель, а также устройство и принцип действия автоматического выключателя. Сегодня в нашей статье мы постараемся ответить на эти вопросы.

Итак, начнем с первого вопроса. Автоматический выключатель устанавливают для того, чтобы защитить кабели, провода, а также электроприборы от короткого замыкания (к.з.) и перегрузки.

Устройство автоматического выключателя

Модульный автоматический выключатель внешне представлен в виде корпуса и рычага управления, которые выполнены из ПВХ-пластиката пониженной горючести. Также невооруженным взглядом можно определить клеммы (нижняя и верхняя) для подключения кабеля или провода. Внутри же корпуса защитного аппарата размещаются следующие элементы:

• силовые контакты (подвижный и неподвижный), обеспечивающие коммутацию;
• механизм взвода и расцепления, который взаимосвязан с рычагом управления;
• катушка (электромагнит) и подвижный сердечник (якорь), выполняющий функцию толкателя. Эти элементы являются электромагнитным расцепителем и обеспечивают защиту от токов к.з.;
• дугогасительная камера. Данное устройство выполняет быстрое гашение дугового разряда, который образуется при размыкании контактов;
• биметаллическая пластина. Данный элемент является тепловым расцепителем и обеспечивает защиту от повышенной нагрузки. Также имеется регулировочный винт, при помощи которого обеспечивается регулировка значения тока, при котором данный расцепитель должен сработать.

Принцип работы автоматического выключателя

Работа автоматического выключателя в различных режимах происходит по такому принципу:

1. Нормальный режим.

Во время взвода рычага управления выключателем приводится в движение механизма взвода и расцепления, тем самым осуществляя коммутацию силовых контактов.
После коммутации ток протекает от питающего провода или кабеля, подключенного к винтовому зажиму, через этот зажим по контактам, сначала по неподвижному, а затем и по подвижному. Далее ток проходит через гибкую связь, катушку электромагнита, снова через гибкую связь и биметаллическую пластину, и в конце через нижний винтовой зажим к отходящей линии, "питающей" электроприбор.

2. Короткое замыкание.

В данном режиме электромагнитный расцепитель автоматического выключателя должен произвести мгновенное отключение нагрузки. Принцип действия заключается в следующем: при значительном превышении номинального тока, протекающего через обмотку электромагнита, возникает мощное магнитное поле, которое тянет вниз якорь с подвижным контактом. Якорь в свою очередь надавливает на рычажок спускового механизма, в результате чего происходит отключение нагрузки.
Необходимо отметить, что в результате мгновенного возникновения магнитного поля автоматический выключатель успевает отключиться до появления нежелательных последствий.
Однако во время размыкания возможно возникновение дугового разряда между подвижным и неподвижным контактами. Дуга движется в сторону дугогасительной камеры. Попадая на пластины, дуга расщепляется, завлекается внутрь камеры и тухнет. Образовавшиеся продукты горения вместе с избыточным давлением выходят наружу через специальное отверстие в корпусе автомата.

За защиту от перегрузки отвечает тепловой расцепитель. Принцип работы данного расцепителя заключается в следующем: когда ток, протекающий через биметаллическую пластину, становится равным или больше установленного значения, пластина нагревается и постепенно изгибается. Достигнув определенного угла изгиба, она надавливает своим кончиком на рычажок спускового механизма. Таким образом автомат отключается.

Стоит отметить, что терморасцепитель, в отличие от магнитного, является более медлительным. Для его срабатывания требуется больше времени, но зато он более точный и легче поддается настройке.

Мы рассказали об устройстве и принципе работы автоматического выключателя. Также вы можете посмотреть наше видео, в котором детально показано, как устроен автомат и принцип его работы.

Эксплуатация электроустановок в сельском хозяйстве — Неавтоматические выключатели, применяемые в электроустановках

Любая электрическая сеть комплектуется аппаратами управления и аппаратами защиты, которые обеспечивают включения, переключения и выключения электрических цепей в нормальных и аварийных режимах.
Аппараты управления (рубильники, выключатели, контакторы, магнитные пускатели и т. п.) устанавливают в цепи каждого токоприемника, а также в узловых пунктах сети, где повседневно потребители включаются под нагрузку. Исключением являются токоприемники малой мощности (с аппаратом защиты до 15 А) и переносные мощностью до 0,5 кВт, включаемые в сеть с помощью штепсельных розеток.
Аппараты защиты (плавкие предохранители, автоматические выключатели и т. п.) устанавливают в местах присоединения токоприемников, а также на вводах в здания и в местах, где снижаются сечения проводников (в направлении от источника питания к потребителям). Групповую осветительную или силовую сеть защищают предохранителями на групповых щитках, которые располагают в центре нагрузок и размещают в местах, доступных для обслуживания.

Неавтоматические выключатели.

Неавтоматические выключатели — это коммутационные аппараты, как правило, с ручным приводом, предназначенные для сравнительно редких включений и отключений электрических цепей, а также для переключения участка цепи с одного источника питания на другой. Некоторые виды выключателей используются также для редких пусков и остановов электродвигателей. К неавтоматическим выключателям относятся рубильники и переключатели, пакетные выключатели.

Рубильники и переключатели.

Рубильники применяют в цепях переменного и постоянного тока
в качестве входного аппарата, позволяющего отключить электроустановку или отдельные ее участки от сети питания. Рубильники подразделяют по следующим признакам:
по числу полюсов — одно-, двух- и трехполюсные;
по расположению зажимов для присоединения проводов или шин — с задним или передним присоединением;
по роду привода — с центральной или боковой рукояткой, с центральным или боковым рычажным приводом;
по наличию разрывных контактов — с разрывными искрогасительными контактами и без них.
Рубильники без разрывных контактов имеют контактную систему, состоящую из неподвижно укрепленных пружинящих губок и плоских рубящих ножей. Последние жестко соединены изолирующей траверсой, на которой укреплена рукоятка привода. Такие рубильники применяют только в тех установках переменного тока напряжением до 220 В, в которых при отключении не возникает электрической дуги. В установках постоянного тока напряжением 220 В и переменного тока напряжением 380 В и выше их используют только для включения и отключения обесточенных цепей. При отключении токов нагрузки при указанных напряжениях рубильники снабжают съемными дугогасительными камерами в виде решеток со стальными пластинками.
Таблица 1. Классификация рубильников и переключателей единой серии

У рубильников, имеющих разрывные искрогасительные контакты, в момент отключения сначала разрывается цепь на главных контактах, а затем разрываются искрогасительные контакты.
В настоящее время выпускаются рубильники единой серии (табл. 1) на токи 100—600 А. В обозначениях рубильников принято: РБ — рубильник с боковой рукояткой, РПБ — рубильник с боковым рычажным приводом, РПЦ — рубильник с центральным рычажным приводом. На рис. 28, а показан рубильник РБ, а на рис. 28, б — рубильник РПЦ.
Кроме рубильников единой серии выпускаются рубильники серии РО с центральной рукояткой на ток 100—400 А и серии РП с центральным рычажным приводом на ток 600 и 1000 А. В обозначениях рубильников серий РО и РП первая цифра указывает габарит, вторая — номинальный ток (например, РП-5-600).

Рис. 28. Трехполюсные рубильники:
а — рубильник РБ с боковой рукояткой; б —рубильник РПЦ с центральным рычажным приводом; 1 — траверса; 2 — рукоятка; 3 — основание привода; 4 — изолирующее основание; 5 — контактная стойка; 6 — дугогасительная камера; 7 — нож; 8 — шарнирная стойка; 9 — тяга
Рубильники-переключатели используются для переключения установки или отдельных ее участков с одного источника питания на другой, для переключения электродвигателя с одной панели на другую (резервную) или для изменения схемы установки. Переключатели имеют на каждый полюс по три контактных стойки в отличие от рубильников, имеющих две стойки. В остальном все сказанное выше о рубильниках в равной мере относится к переключателям. В обозначениях переключателей единой серии (табл. 1) принято: П — переключатель, ППБ — переключатель с боковым приводом, ППЦ — переключатель с центральным рычажным приводом.
При установке рубильников и переключателей необходимо, чтобы: рубильники и переключатели, предназначенные для отключения цепей под нагрузкой, монтировались только в вертикальном положении; в установках напряжением 380 В и выше применялись рубильники и переключатели только с рычажным приводом или с защитными кожухами; при монтаже был обеспечен надежный контакт в местах присоединения шин и проводов; металлические нетоковедущие части рубильников и переключателей были заземлены; контакты были смазаны тонким слоем смазки ЦИАТИМ-201.

Пакетные выключатели и переключатели.

Пакетные выключатели и переключатели применяются для редких включений и переключений электрических цепей под нагрузкой, а также для ручного включения, выключения и реверсирования короткозамкнутых асинхронных двигателей. • Пакетные выключатели, как правило, имеют клиновые контакты и контактные шайбы с пружинящими контактными губками. Контактные узлы находятся внутри невысоких изоляционных цилиндров, называемых пакетами и устанавливаемых один над другим; в каждом пакете располагается контактный узел одной коммутируемой цепи. Неподвижные контакты 7 пакетного выключателя (рис. 29), к которым присоединяются подводящие провода, устанавливаются в пазах наружного кольца пакета 2. В центре пакета проходит четырехгранный изолированный валик 9, на который насаживаются подвижные
контакты 10. При установке валика в определенное положение неподвижные контакты перемыкаются подвижным контактом. В крышке 4 пакетного выключателя установлены ось 6 с рукояткой 5 и механизмом, который служит для поворота контактного валика 9. Механизм состоит из заводной спиральной пружины с двумя поводками; один из поводков жестко связан с осью, а другой — с контактным валиком через фасонную шайбу, фиксирующую положение валика по отношению к упорам, выполненным в виде выступов на крышке.

Рис. 29. Пакетный выключатель: а— общий вид: б — пакет (секция)
При повороте рукоятки 5 сначала натягивается заводная пружина, а затем освобождается фиксирующая шайба. Под действием пружины контактный валик с большой скоростью, не зависящей от скорости поворота рукоятки, поворачивается на заданный угол, определяющий переход одного контактного узла из включенного положения в отключенное и наоборот.
Возникающая при операциях пакетным выключателем электрическая дуга гасится углекислым газом, который выделяется из искрогасительной фибровой шайбы 8. Все элементы пакетного выключателя собираются на скобе 1 стяжными шпильками и закрепляются крышкой 4 с помощью гаек 3. Скоба имеет монтажные пазы для установки и монтажа пакетного выключателя.
Собирая пакеты с подвижными контактными шайбами разной конфигурации и располагая по-разному неподвижные контакты, можно получить различные схемы
выключателя. Наибольшее распространение имеют одно-, двух- и трехполюсные пакетные выключатели и трехполюсные переключатели на два направления.
В табл. 2 приведены данные о некоторых распространенных пакетных выключателях и переключателях. Кроме указанных в таблице, выпускаются также кулачковые пакетные выключатели с мостиковыми контактами серий ПКВ и ПКП. В отличие от выключателей серий ПВ и ПП контакты здесь мостиковые и управляются фигурными кулачками без моментного переключения.

Таблица 2. Пакетные выключатели и переключатели открытого исполнения

Устройство ЭС, ПС и ЛЭП — Неавтоматические выключатели

Рис. 32. Рубильники и переключатель:
а — двухполюсный рубильник Р с центральной рукояткой (без плиты); б — трехполюсный рубильник РБ с боковой рукояткой; в — трехполюсный переключатель ППЦ с центральным рычажным приводом; 1 — неподвижные контактные стойки; 2 — ножи; 3 — шарнирные контактные стойки; 4 — центральная рукоятка; 5 — боковая рукоятка; 6 — центральный рычажный привод; 7 — контактные зажимы; 8 — плита

В качестве неавтоматических выключателей для коммутации электрических цепей в таких распределительных устройствах, как центральные распределительные щиты, распределительные пункты, вводные устройства и т. п., применяют рубильники, рубящие переключатели, специальные блоки, пакетные выключатели и переключатели и другие аппараты.
Рубильники и переключатели на номинальное напряжение до 500 в с двух-или трехполюсной контактной системой на номинальные токи от 60 до 600 а показаны на рис. 32.

Рис. 33. Блок предохранитель—выключатель БПВ-2

Открытые рубильники и переключатели с центральной рукояткой типов Р и П обычно применяют для коммутации цепи при
отсутствии в ней тока. Рубильники и переключатели с боковой рукояткой типов РБ и ПБ, а также с центральным или боковым рычажным приводом типов РПЦ, РПБ ППЦ и ППБ позволяют коммутировать цепи под нагрузкой.
Блоками называют коммутационные и защитные аппараты, смонтированные в металлических ящиках, которыми комплектуют блочные распределительные щиты и пункты (см. рис. 27).
Наименование и тип блока соответствуют наименованию и типу установленных в нем аппаратов. Так, блок со встроенным предохранителем называют блоком БП, а со встроенным выключателем — БВ. Для блочных распределительных щитов широко применяют комбинированные, блоки БПВ (блок предохранитель — выключатель). В блоке БПВ (рис. 33) использованы предохранители ПН-2, которые, являясь подвижными контактами выключателя, имеют прямолинейное движение. Для этого трубки предохранителя механически соединены между собой и с рычажным приводом.
Посредством привода трубки предохранителя вдвигаются в контактные стойки аппарата и выдвигаются из них. В отключенном положении рукоятку привода можно снять для предотвращения случайного включения цепи, при ремонтах. Блок имеет механическую блокировку, которая не допускает открывания его дверцы во включенном положении выключателя.

Рис. 34. Пакетный выключатель типа ПВ на 25 а и 220 в:
а — в собранном виде; б — со снятой крышкой; в — секция пакетного выключателя; 1 — крышка; 2 — контактный валик; 3 — фиксирующая шайба; 4 — ось; 5 — рукоятка; 6 — заводная пружина; 7 — изоляционный пакет; 8 — неподвижный контакт; 9 — дугогасительная шайба; 10 — подвижный контакт
Блоки выпускают на номинальные токи 100, 200, 400, 600, 1000 и 1500 а.
Пакетные выключатели (рис. 34) и переключатели компактны и их разрывная мощность значительна. Выключатель имеет подвижные и неподвижные контакты, которые находятся внутри высоких пластмассовых шайб, установленных одна над другой. Подвижные контакты 10 связаны общим валиком 2, имеющим в верхней части рукоятку 5.
Пакетные выключатели и переключатели комплектуют из однополюсных секций и изготовляют одно-, двух- и трехполюсными на номинальное напряжение 380 в и токи от 6 до 400 а.

Воздушные автоматические выключатели

Он используется для предупреждения коротких замыканий и перегрузок на электрических установках, а также в управлении электрическими цепями. Некоторые агрегаты оснащаются дополнительной функцией защиты от критического падения напряжения и других ситуаций.

К устройствам подобного вида предъявляются определенные требования, среди них обеспечение безопасного продолжительного использования и надежная защита от перегрузок и замыканий в сети. Качество исполнения прибора имеет особую роль, так как эксплуатация воздушных выключателей может происходить в различных температурных и влажностных условиях, при наличии вибронагрузок и частого переключения. Электроприемники находятся под электродинамическим и тепловым воздействием от выключателей, благодаря этому минимизируются технологические потери и увеличивается срок эксплуатации.

Автоматические воздушные выключатели одновременно управляют сетью и защищают ее. Они классифицируются на несколько видов по времени реагирования, которое отводится на размыкание контактов с момента сигнала:

— быстродействующие (имеют токоограничивающую функцию).

Масляные устройства

Такие изделия выполняются в виде резервуара прямоугольной, овальной или круглой формы. Масляные воздушные выключатели были изобретены в конце прошлого столетия и выступали в качестве выключателя в цепях, характеризующихся высоким напряжением. Через их крышку пропускаются изоляторы с неподвижными контактами, фиксируемые на обоих концах. При помощи изоляционной тяги приводное устройство соединяется с подвижным контактом, который, в свою очередь, находится между двумя однополюсными неподвижными контактами. Они полностью покрыты трансформаторным маслом, которое заполняет резервуар до определенного уровня. Воздушная подушка занимает пространство между крышкой и масляной поверхностью.

Крепление

Конструкция аппарата заключается в диэлектрическом корпусе. Автоматические воздушные выключатели, используемые для небольшого напряжения, фиксируются на установочном месте при помощи DIN-рейки. К винтовым элементам подключается проводка, а при помощи рычага производится отключение и включение прибора. Корпус держится на рейке за счет специальной защелки — так устройство можно быстро снять, предварительно отодвинув ее. Неподвижный и подвижный контакты необходимы для процесса коммутации цепи. В подвижном элементе используется пружина для обеспечения возможности разъединения контактов. Данное действие может выполняться магнитным или тепловым расщепителем.

Тепловой расщепитель

Биметаллическая пластина, из которой состоит расщепитель теплового вида, нагревается протекающим напряжением. Механизм расщепления происходит после изгибания пластины, вызванного прохождением тока с напряжением, выше установленного значения. Свойства тока напрямую влияют на период реагирования, который может находиться в пределах часа. Элемент срабатывает на напряжение, установленное в ходе производства. Воздушный выключатель ВНВ может использоваться сразу после того, как пластина достигнет нормальной температуры, что нехарактерно для поплавкового предохранителя.

Магнитный расщепитель

Механизм действия магнитного устройства приводится в действие подвижным сердечником. Расщепитель данного вида является соленоидом, через обмотку которого проходит ток, идущий через выключатель, при превышении номинального значения сердечник начинает втягиваться. Магнитный вид обладает свойством моментального срабатывания, чем не может похвастаться тепловой, но реакция происходит только в случае существенного превышения установленного порога. Используется несколько разновидностей, которые обладают различной степенью чувствительности. В процессе расщепления возникает вероятность появления электрической дуги. Для предотвращения этого рядом с контактами размещается дугогасительная решетка, а сами элементы выполняются в особой форме.

Воздушный выключатель может иметь различные характеристики и особенности, по которым производится разделение на определенные типы:

-с возможностью токоограничения и без нее;

-полюсность прибора зависит от количества имеющихся полюсов;

-с нулевым, независимым или максимальным расщепителем напряжения;

-без контактов и с имеющимися свободными контактами для вторичных сетей;

-свойства выдержки периода расщепителя тока могут быть различными: так, устройства могут иметь выдержку, имеющую обратную зависимость от напряжения, независимую от напряжения либо она может отсутствовать; также возможен вариант, соединяющий в себе все свойства;

-воздушные выключатели, устройство которых имеет универсальное, сочетанное (нижние зажимы с задним подсоединением, а верхние с передним) и переднее подсоединение;

-с пружинным приводом, двигательным или ручным.

Дугогашение

Конструкция может иметь от одного до четырех полюсов, при этом в любом варианте присутствуют вспомогательные контакты, расщепитель, устройство для расщепления, система гашения электрической дуги и основная система контактов. Она может быть одноступенчатой (в случае применения металлокерамических элементов), двухступенчатой (дугогасительные и основные контакты) и трехступенчатой (помимо дугогасительных и основных, добавляются промежуточные контакты). Система для гашения дуги может выполняться со специальными дугогасительными решетками в камерах или иметь камеры с небольшими просветами. Для эксплуатации при высоком напряжении используются комбинированные виды, объединяющие в себе два варианта гашения дуги.

Особенности

Любой воздушный выключатель ВВБ имеет установленное предельное значение напряжения короткого замыкания, при наличии тока выше имеющегося параметра присутствует вероятность сваривания или подгорания контактов, и как следствие, поломки устройства. Оно может выполняться в выдвижном или стационарном варианте, и иметь привод двигательного либо ручного вида. Привод может обладать пневматическим, дистанционным, электромагнитным и другим действием и предназначается для отключения и включения устройства. В качестве расщепителя выступает реле с прямым механизмом действия. Термобиметаллические или электромагнитные детали в этом случае обеспечивают отключение, если первичная сеть характеризуется отсутствием тока, а также при перегрузке и коротком замыкании. В конструкцию расщепления входят отключающие пружины, коромысла, защелки и рычаги. Помимо отключения выключателя он используется для предотвращения возможности включения на замыкание

Выдержка

Процесс отключения может характеризоваться наличием выдержки или ее отсутствием. Разновидность выключателя, в частности скорость его реагирования, зависит от временного интервала, в течение которого происходит превышение существующего значения и расхождение контактов. Так, приобрели распространение быстродействующие, селективные и стандартные выключатели. У двух последних вариантов отсутствует возможность токоограничения. В селективных устройствах защита сетей производится при помощи установленных выключателей, имеющих различную скорость срабатывания: минимальное значение имеет потребитель, постепенно к источнику питания данный параметр увеличивается.

Выключатель и предохранитель

Перегрузки в сети способны привести к возгоранию или как минимум к порче установленного электрооборудования. Для предотвращения таких ситуаций используется воздушный выключатель для STP 100 и предохранитель, механизм действия которых заключается в прерывании тока, но при этом каждый из них имеет свои особенности. Основная часть предохранителя представлена металлическим элементом, расплавляемым при чрезмерном нагреве. Воздушный выключатель использует специальный механизм, который срабатывает на критическое напряжение, также устройство после реагирования достаточно привести в действие, в то время как предохранители зачастую приходится заменять на новые, но их главным преимуществом является быстрая скорость срабатывания.

Также стоит отметить, что в зависимости от условий эксплуатации каждый из вариантов является более предпочтительным. Предохранители реализуются во всех магазинах сопутствующих товаров и отличаются невысокой стоимостью. Быстрое реагирование на превышение напряжения позволяет обеспечить надежную защиту для устройств, отличающихся высокой чувствительностью. Помимо возможности сброса, воздушный выключатель 110 кВ обладает множеством других положительных сторон. К примеру, можно сразу определить среагировавшее устройство и быстро привести его в работу.

Отрицательные стороны

Главным недостатком является дорогостоящий монтаж и последующий ремонт воздушных выключателей. Также они отличаются меньшей скоростью срабатывания на превышение номинального тока, из-за этого есть вероятность повреждения электронных устройств. Помимо этого, они отличаются чувствительностью к механическим воздействиям и вибрациям. С учетом того, что воздушный выключатель и предохранитель предназначаются для различных функций, они не могут заменять друг друга. Для того чтобы определиться с тем, какое устройство необходимо, стоит обратиться к профессионалам, они помогут подобрать оптимальный вариант для имеющейся электрической сети.

Дополнительная защита

Для предотвращения повреждения устройств, вызванного скачками напряжения, используется сетевая защита от пиков напряжения. Возможно два варианта монтажа таких аппаратов: на специальную рейку в электрическом шкафу при использовании для группы энергопотребителей или локально у определенного прибора. Такие приспособления позволяют производить фильтрацию аварийных скачков напряжения во внешней сети и блокировать высокомощные потоки. Несмотря на то что до энергопотребителей пики напряжения не доходят, течение тока остается на прежнем уровне. Новейшие электронные схемы обеспечивают продолжительный период работы и быструю скорость срабатывания. Защита сети за счет электронных процессоров реагирует на превышение параметров в тысячные доли секунды.

Эффективность

— Сегодня различные типы воздушных выключателей стали более совершенными и функциональными, это было достигнуто внесением следующих дополнений:

В генераторных устройствах используется принудительная схема охлаждения.

— Качественные материалы и тщательное выполнение конструктивных элементов обеспечили большую надежность и длительный срок использования до возникновения необходимости в ремонте.

— Коммутационные перенапряжения приобрели ограничение, наличие которого играет особую роль для устройств высокого напряжения.

— Модульная схема размещения серий обеспечивает возможность создавать из идентичных модулей нескольких серий, характеризующихся широким диапазоном напряжения, производить испытания и реализовать устройства, которые отличаются простым изготовлением, установкой и последующей эксплуатацией.

— Использование схем управления с быстрым реагированием и минимальным временным разбросом. Их главной задачей является обеспечение срабатывания устройств на существенное превышение напряжения и отключения в течение полупериода. Также за счет них функционируют приборы с синхронным включением и отключением.

— Элементы для гашения дуги помещаются в сжатый воздух. Так достигаются высокие пропускные характеристики по номинальному напряжению, надежность изоляции промежутков между контактами, быстрое реагирование и коммутационные свойства. Чаще всего давление воздуха находится в пределах 6-8 МПа.

БИБЛИОТЕКА

5.1. Коммутационные и защитные аппараты по своим параметрам — напряжение, ток, частота, степень защиты оболочки, режим работы, допустимое количество циклов оперирования в течение одного часа, коммутационная износостойкость, коммутационная способность, механическая износостойкость, условия эксплуатации в части воздействия механических факторов внешней среды, электродинамическая и термическая стойкость к току КЗ, отключающая способность к току КЗ, а также климатическое исполнение и категория размещения — должны соответствовать условиям проектируемой установки. При выборе параметров напряжения и тока необходимо учитывать температуру окружающей среды и высоту над уровнем моря проектируемой электроустановки.

5.2. Коммутационные аппараты: рубильники, автоматические и неавтоматические выключатели, пускатели, контакторы.

Аппараты защиты: автоматические выключатели, плавкие предохранители, тепловые реле.

5.3. Коммутационные и защитные аппараты или шкафы, в которых они устанавливаются, должны иметь степени защиты оболочки в соответствии с ГОСТ 14254-80 «Изделия электротехнические. Оболочки. Степени защиты. Обозначения. Методы испытания».

5.3.1. В электротехнических помещениях, а также на выгороженных участках производственных помещений с нормальной средой — IР00.

5.3.2. В производственных помещениях с нормальной средой и в сухих помещениях — не менее IР20.

5.3.3. В пыльных помещениях — не менее IР44 или продуваемое с подводом чистого воздуха. Допускается изменять степень защиты оболочки от проникновения воды (2-я цифра в обозначении IР44) в зависимости от условий среды, в которой аппарат устанавливается.

5.3.4. Во влажных помещениях — не менее IР43.

5.3.5. В сырых и особо сырых помещениях — не менее IР44, изоляция и детали должны быть влагостойкими и защищенными от коррозии.

5.3.6.В помещениях с химически активной средой — не менее IР44 или продуваемое с подводом чистого воздуха. Допускается IР33, но с химически стойкой изоляцией.

5.3.7. В жарких помещениях — не менее IР20, должны выполняться мероприятия, исключающие возможность их недопустимого нагрева.

5.3.8. В наружных установках — не менее IР44, должна быть предусмотрена защита от атмосферных воздействий.

5.4. В соответствии с ГОСТ 12434-83 «Аппараты коммутационные низковольтные. Общие технические условия».

5.4.1. Режим работы коммутационных и защитных аппаратов: продолжительный, прерывисто-продолжительный (восьмичасовой), кратковременный, повторно-кратковременный и перемежающийся. Определение терминов режимов приведено в ГОСТ 18311-80 «Изделия электротехнические. Термины и определения основных понятий».

Допустимое количество циклов оперирования аппаратом в течение одного часа при его работе в повторно-кратковременном режиме определяется классом аппарата (от 0,01 до 60). Относительная продолжительность включения 15, 25, 40, 60 %.

5.4.2. Коммутационная износостойкость аппаратов это допускаемое число циклов оперирования В или 0 или В-0 под нагрузкой в режиме нормальной коммутации, см. п. 5.6

В-0 (Включение — Отключение). Включение, за которым немедленно следует отключение без выдержки времени.

5.4.3. Коммутационная способность аппаратов определяется для каждого аппарата в зависимости от категории его применения. Коммутационной способностью аппарата называется его способность произвести данное количество коммутационных операций (В-0) цепи в требуемых условиях, после чего аппарат остается в исправном состоянии. Аппараты имеют предельную коммутационную способность при режиме нормальной коммутации и при режиме редкой коммутации, а также одноразовую коммутационную способность.

Предельная коммутационная способность (ПКС) аппарата характеризуется наибольшими включающей и отключающей способностями при нормированных цикле операций и коэффициенте мощности. Аппараты должны надежно коммутировать любые токи, вплоть до токов предельной коммутационной способности.

Одноразовая предельная коммутационная способность (ОПКС) — это наибольший ток КЗ (наибольшее действующее значение полного тока К3) при котором аппарат коммутирует цепь безопасно, но после отключения тока КЗ не пригоден для дальнейшей эксплуатации, при этом разрушение его не может привести к порче или разрушению соседних аппаратов.

В соответствии с ГОСТ 11206-77 «Контакторы электромагнитные на напряжение до 1000 В. Общие технические условия»:

Режим нормальной коммутации — режим нормальной работы аппарата в условиях, которые обычно имеют место в установке, для которой выбран аппарат.

Режим редкой коммутации — режим работы аппарата в более тяжелых условиях, чем нормальные, который может иметь место при его эксплуатации.

5.4.4. Категории применения аппаратов (АС) в режимах нормальной и редкой коммутаций, с указанием условий коммутирования цепи приведены в ГОСТ 12434-83

5.5. Механическая износостойкость аппаратов характеризуется числом циклов оперирования В-0 без нагрузки.

По коммутационной и механической износоустойчивости, в зависимости от требуемого количества циклов оперирования аппаратом в течение одного часа, количеству рабочих смен в сутки и рабочих дней в году определяется продолжительность эксплуатации аппарата.

5.6. В соответствии с ГОСТ 17516-72 «Изделия электротехнические. Условия эксплуатации в части воздействия механических факторов внешней среды»:

5.6.1. Коммутационные и защитные аппараты должны соответствовать условиям эксплуатации в части воздействия механических факторов внешней среды. Имеются группы условий эксплуатации М1-М31.

5.6.2. Коммутационные и защитные аппараты, устанавливаемые в НКУ должны соответствовать требованиям условий эксплуатации, принятых для НКУ (М3, М4). При применении в НКУ аппаратов, которые предназначены для эксплуатации в менее жестких условиях, должны быть приняты специальные меры, обеспечивающие их работу в установленных для НКУ условиях эксплуатации. Если в НКУ применены аппараты с менее жесткими требованиями по эксплуатации по сравнению с другими аппаратами и не могут быть приняты меры, указанные выше, то условия эксплуатации НКУ должны быть установлены в соответствии с условиями эксплуатации этого аппарата. Допускаются для НКУ условия эксплуатации M1 или М2, если в НКУ нет источника ударных нагрузок.

5.7. В соответствии с ПУЭ 1.4.2 п. 2, в электроустановках напряжением до 1000 В по режиму КЗ должны проверяться:

т.е. все аппараты, устанавливаемые на распределительных щитах и силовых пунктах, а также жесткие шины магистральных шинопроводов распределительных и троллейных винопроводов, распределительных пунктов и НКУ. По режиму КЗ должны быть также выбраны аппараты защиты одиночных электроприемников, получающих питание непосредственно от магистральных шинопроводов.

Трансформаторы тока по режиму КЗ не проверяются.

Выбор аппаратов защиты производится по току КЗ непосредственно за аппаратом, шинопроводов — по току КЗ в начале шинопровода.

5.8. В качестве расчетного тока КЗ для определения электродинамической и термической стойкости к току КЗ, принимается ток трехфазного КЗ, подсчитанный с учетом активных сопротивлений разъемных контактов коммутационных аппаратов и глухих контактных соединений в цепи КЗ и переходного сопротивления дуги в месте K3:

Наибольшее действующее значение полного тока КЗ — для определения предельной коммутационной способности аппарата (ПКС) и одно разовой предельной коммутационной способности аппарата (ОПКС);

Ударный ток КЗ — для определения электродинамической стойкости аппаратов и жестких шин, т.е. способность аппарата и шин пропустить ударный ток КЗ не вызывая остаточных деформаций;

Установившееся значение тока КЗ — для определения термической стойкости жестких шин, т.е. способность шин пропустить ток КЗ не вызывая недопустимого нагрева шин.

При расчете термической стойкости в качестве расчетного времени следует принимать сумму времени: действия защиты и собственного времени отключения аппарата.

5.10. К аппаратам, предназначенным для включения и отключения тока при нормальном режиме (пускатели, контакторы, неавтоматические выключатели) предъявляются требования надежной работы (без повреждения) при прохождении через них сквозного тока КЗ в течение времени срабатывания аппарата защиты, установленного в их цепи.

5.11. Допускается для промышленных предприятий, за исключением взрывоопасных и пожароопасных зон, выбирать автоматические выключатели по величине их одноразовой предельной коммутационной способности (ОПКС). При этом не требуется устанавливать групповой аппарат защиты, устойчивый к току КЗ, если линия позволяет иметь перерыв питания на время ревизии или замены вышедшего из строя выключателя.

5.12. Допускается для промышленных предприятий, за исключением взрывоопасных и пожароопасных зон, выбирать автоматические выключатели неустойчивые по ОПКС к токам КЗ, если защищающий их групповой аппарат или ближайший аппарат, расположенный по направлению к источнику питания, устойчивый к току K3, обеспечивает мгновенное отключение тока КЗ, значение которого меньше значения тока ОПКС каждого из группы неустойчивых аппаратов, для чего необходимо, что бы ток уставки мгновенно-действующего расщепителя (отсечка) указанного аппарата был меньше значения ОПКС каждого из выключателей, и если такое неселективное отключение всей группы аппаратов не грозит аварией, порчей дорогостоящего оборудования или длительным расстройством технологического процесса.

5.13. Не устойчивые по ОПКС к току КЗ автоматические выключатели рекомендуется выносить на отдельные панели или в шкафы, группируя их по условиям технологического процесса. При схеме блок трансформатор — щит, допускается на щите устанавливать неустойчивые по ОПКС автоматические выключатели согласно п. 5.12 группируя их на отдельных панелях или в шкафах.

5.14. При схеме блок трансформатор-щит допускается аппарат защиты на вводе щита, а также групповые аппараты защиты на щите не устанавливать, если выключатель, установленный на выводе от трансформатора к сборным шинам щита обеспечивает отключение тока КЗ, значение которого меньше значения тока ОПКС каждого из неустойчивых аппаратов щита, если такое отключение допустимо.

5.15. Для групп автоматических выключателей, выбранных по ОПКС или неустойчивых по ОПКС к току КЗ рекомендуется предусматривать таблички с надписями «Выключатели (перечислить) выбраны по ОПКС»; «Выключатели (перечислить) не устойчивы по ОПКС к току КЗ». Это диктуется не только условиями безопасности обслуживания, но и удобствами контроля за этими выключателями требующими после однократного отключения токов КЗ тщательной ревизии.

5.16. В отдельных случаях, при необходимости установки на цеховых распределительных шинопроводах, пунктах и щитах выключателей, не удовлетворяющих по ПКС и ОПКС, ограничение тока КЗ до необходимого уровня может быть достигнуто соответствующим размещением распределительных шинопроводов, пунктов и щитов, позволяющем увеличить длину питающих линий, учитывая при этом чувствительность защиты головного участка (в пределах допустимых по потере напряжения, условиям обслуживания и технико-экономической целесообразности).

5.17. В электроустановках напряжением до 1000 В аппарат не проверяется на термическую стойкость к токам КЗ, если необходимость такой проверки не оговорена в каталоге. Это означает, что при испытании аппарата на ПКС установлено, что термическая стойкость не ограничивает ПКС при временах отключения, определяемых защитной характеристикой аппарата.

5.18. Проверка жестких шин на термическую стойкость к току КЗ производится по формуле

где: q — минимально допустимое сечение шины по термической стойкости, мм 2 ;

t — время срабатывания защиты, с (см. п. 5.8);

с — постоянная величина, зависимая от конечной температуры нагревания шин: для медных шин с = 165, для алюминиевых с = 90;

— установившийся ток КЗ, кА.

5.19. При выдаче задания заводу-изготовителю на НКУ необходимо учитывать номенклатуру аппаратов, рекомендуемых к применению, а также указывать требуемую электродинамическую стойкость сборных шин.

В соответствии с ТУ16-536.042-76 сборные шины, соединения с шинами, опоры для шин должны выдерживать ударный ток КЗ, выбираемый проектировщиками из следующего ряда:

для открытых щитов — 16; 25; 40 кА

для защищенных щитов — 6,3; 10; 16; 25 кА.

Предельные значения допустимого ударного тока КЗ должны быть:

для открытых щитов — 50 кА

для защищенных щитов — 50 кА.

При отсутствии соответствующего указания в задании, сборные шины НКУ изготавливаются на наименьший ток КЗ соответствующего ряда.

По согласованию с заводом-изготовителем сборные шины НКУ могут изготавливаться на большую электродинамическую стойкость, чем указано выше.

НКУ изготавливаются со степенью защиты оболочки IР00, IР20, IР30, IР40 (не требуется защита от проникновения воды); IР21, IР31, IР41 (требуется защита от проникновения воды).

НКУ со степенью защиты IР54 могут изготавливаться по согласованию с заводом-изготовителем и специальному заказу.

5.20. Климатическое исполнение и категория размещения аппаратов защиты и управления принимаются в соответствии с ГОСТ 15150-69 «Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов, категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды».

5.21. В каталогах и ТУ номинальные технические данные коммутационных и защитных аппаратов указаны при определенных расчетных температуре окружающей среды и высоте установки над уровнем моря. Для некоторых аппаратов приведены также технические данные для температуры окружающей среды и высоте установки, отличающихся от принятых расчетных.

При отсутствии данных в каталогах и ТУ, при установке выключателей выше 1000 м над уровнем моря снижающие коэффициенты для номинальных тока и напряжения, учитываемых одновременно, могут быть приняты по табл. 5-1.