Wyłączniki automatyczne

Jak działa wyłącznik automatyczny

Wyłączniki automatyczne (przełączniki, wyłączniki) to elektryczne urządzenia łączeniowe przeznaczone do przewodzenia prądu obwodowego w trybach normalnych oraz do automatycznego zabezpieczania sieci i urządzeń elektrycznych przed stanami awaryjnymi (prądy zwarciowe, prądy przeciążeniowe, obniżenie lub zanik napięcia, zmiana kierunku) prądu, pojawiania się pól magnetycznych generatorów dużej mocy w stanach awaryjnych itp.), a także do rzadkich komutacji prądów znamionowych (6-30 razy na dobę).

Ze względu na swoją prostotę, wygodę, bezpieczeństwo eksploatacji oraz niezawodność ochrony przed prądami zwarciowymi, urządzenia te znajdują szerokie zastosowanie w instalacjach elektrycznych małej i dużej mocy.

Wyłączniki są ręcznymi urządzeniami przełączającymi, ale wiele typów ma napęd elektromagnetyczny lub elektryczny, co umożliwia ich zdalną obsługę.

Zasada działania

Maszyny są zwykle wyłączane ręcznie (napędem lub pilotem), aw przypadku naruszenia normalnej pracy (wystąpienie przetężenia lub obniżenia napięcia) — automatycznie.W takim przypadku każda maszyna jest dostarczana z wyzwalaczem nadnapięciowym, aw niektórych typach z wyzwalaczem podnapięciowym.

Ze względu na wykonywane funkcje ochronne wyłączniki dzielą się na automaty: nadprądowe, podnapięciowe i zwrotne.

Wyłączniki automatyczne służą do automatycznego otwierania obwodu elektrycznego, gdy wystąpią w nim prądy zwarciowe i przeciążeniowe powyżej ustalonej wartości granicznej. Dzięki wymianie wyłącznika i bezpiecznika zapewniają bardziej niezawodną i selektywną ochronę w nietypowych warunkach.

Jeżeli warunki środowiskowe odbiegają od normalnych (wilgotność powietrza jest większa niż 85% i zawiera zanieczyszczenia w postaci szkodliwych oparów) wyłączniki należy umieszczać w skrzynkach i szafach o konstrukcji pyło-wilgotnej i odpornej chemicznie.

Klasyfikacja

Wyłączniki automatyczne dzielą się na:

• wyłączniki instalacyjne posiadają ochronną obudowę izolacyjną (plastikową) i mogą być instalowane w miejscach publicznych;

• uniwersalne – nie posiadają takiej obudowy i przeznaczone są do montażu w urządzeniach dystrybucyjnych;

• szybkie działanie (własny czas reakcji nie przekracza 5 ms);

• powolny (od 10 do 100 ms);

Szybkość wynika z samej zasady działania (zasady spolaryzowanego elektromagnetyzmu lub indukcyjno-dynamicznego itp.), a także z warunków szybkiego wygaszania łuku elektrycznego. Podobna zasada jest stosowana w maszynach ograniczających prąd;

• selektywnie regulowany czas odpowiedzi w obszarze prądów zwarciowych;

• wyłączniki z prądem wstecznym, które są uruchamiane tylko wtedy, gdy zmienia się kierunek prądu w chronionym obwodzie;

• Spolaryzowane automaty wyłączają obwód tylko wtedy, gdy prąd wzrasta w kierunku do przodu, niespolaryzowane - z dowolnym kierunkiem prądu.

Projekt

Charakterystyka konstrukcyjna i zasada działania maszyny są określone przez jej cel i zakres.

Włączanie i wyłączanie maszyny może odbywać się ręcznie, za pomocą silnika elektrycznego lub napędu elektromagnetycznego.

Napęd ręczny stosowany jest dla prądów znamionowych do 1000 A i zapewnia gwarantowaną końcową zdolność łączeniową, niezależnie od prędkości ruchu dźwigni zamykającej (operator musi wykonać operację łączeniową w sposób zdecydowany: rozpocząć - doprowadzić do końca).

Elektromagnetyczne i elektryczne napędy silnikowe zasilane są ze źródeł napięciowych. Obwód sterowania napędu musi posiadać zabezpieczenie przed powtórnym zwarciem, natomiast proces załączania maszyny do granicznych prądów zwarciowych musi zostać zatrzymany przy napięciu zasilania 85-110% wartości nominalnej.

W przypadku prądów przeciążeniowych i zwarciowych, wyłącznik zadziała niezależnie od tego, czy dźwignia sterująca jest trzymana w pozycji zamkniętej.

Ważną częścią maszyny jest wyzwalacz, który steruje zadanym parametrem zabezpieczanego obwodu oraz oddziałuje na wyzwalacz wyzwalający wyłącznik. Dodatkowo wyzwalacz umożliwia zdalne wyłączenie maszyny. Najpopularniejsze edycje to następujące typy:

• elektromagnetyczny do ochrony przed prądami zwarciowymi;

• termiczny do ochrony przed przeciążeniem;

• łączny;

• półprzewodnikowy o wysokiej stabilności parametrów odpowiedzi i łatwym strojeniu.

Wyłączniki bez wyzwalaczy mogą być stosowane do załączania obwodów bezprądowych lub do rzadkiego załączania prądu znamionowego.

Produkowane przez przemysł serie wyłączników przeznaczone są do stosowania w różnych strefach klimatycznych, umieszczanych w miejscach o różnych warunkach pracy, do pracy w warunkach różniących się obciążeniami mechanicznymi i wybuchowością środowiska oraz o różnych stopień ochrony przed dotykiem i wpływami zewnętrznymi.

Informacje o poszczególnych typach urządzeń, ich standardowych wykonaniach i standardowych rozmiarach podane są w dokumentach normatywnych i technicznych. Z reguły takim dokumentem są Warunki Techniczne (TU) zakładu... W niektórych przypadkach, w celu ujednolicenia produktów, które są powszechnie stosowane i wytwarzane przez kilka przedsiębiorstw, poziom dokumentu jest podnoszony (niekiedy do poziom normy państwowej).

Wyłączniki automatyczne składają się z następujących głównych elementów:

• układ kontaktowy;

• system gaszenia łuku;

• wyzwalający;

• mechanizm kontrolny;

• swobodny mechanizm zwalniający.

Układ styków składa się ze styków stałych zamocowanych w obudowie oraz styków ruchomych zamontowanych zawiasowo na półosi dźwigni mechanizmu sterującego i zwykle zapewnia pojedyncze przerwanie obwodu.

Urządzenie do gaszenia łuku jest zainstalowane na każdym biegunie wyłącznika i jest przeznaczone do lokalizowania łuku elektrycznego w ograniczonej objętości. Jest to komora łukowa z siatką z dejonizowanej blachy stalowej. Mogą być również dostarczone łapacze iskier w postaci płyt fibrowych.

Swobodny mechanizm zwalniający to zawiasowy mechanizm 3- lub 4-ogniwowy, który zapewnia zwalnianie i dezaktywację układu styków zarówno w trybie automatycznym, jak i ręcznym.

Elektromagnetyczny wyzwalacz nadprądowy, który jest elektromagnesem twornika, zapewnia samoczynne wyzwolenie wyłącznika przy prądach zwarciowych przekraczających nastawiony prąd. Elektromagnetyczne wyzwalacze prądowe z hydraulicznym urządzeniem opóźniającym mają odwrotną zwłokę czasową w celu ochrony przed prądami przeciążeniowymi.

Odciążeniem termicznym jest płyta termobimetaliczna. Przy prądach przeciążeniowych odkształcenie i siły tej płytki zapewniają samoczynne wyzwolenie wyłącznika. Opóźnienie maleje wraz ze wzrostem prądu.

Wyzwalacze półprzewodnikowe składają się z elementu pomiarowego, bloku przekaźników półprzewodnikowych oraz elektromagnesu wyjściowego działającego na mechanizm wyzwalacza swobodnego maszyny. Elementem pomiarowym jest przekładnik prądowy (AC) lub wzmacniacz z dławikiem magnetycznym (DC).

Wyzwalacz prądu półprzewodnikowego umożliwia regulację następujących parametrów:

• znamionowy prąd rozładowania;

• ustawienie prądu roboczego w obszarze prądów zwarciowych (prąd przerywający);

• ustawienia czasu reakcji w strefie zatoru;

• nastawy czasu odpowiedzi w zakresie prądów zwarciowych (dla wyłączników selektywnych).

Wiele wyłączników wykorzystuje wyzwalacze kombinowane, które wykorzystują elementy termiczne do ochrony przed prądami przeciążeniowymi i elementy elektromagnetyczne do ochrony przed prądami zwarciowymi bez opóźnienia czasowego (przerwania).

Wyłącznik ma również dodatkowe zespoły, które są wbudowane w wyłącznik lub przymocowane do niego na zewnątrz.Mogą to być niezależne, zerowe i niskonapięciowe, styki wolne i pomocnicze, napęd zdalny ręczny i elektromagnetyczny, automatyczna sygnalizacja wyłączenia, urządzenie do blokowania wyłącznika w pozycji „wyłączony”.

Wyzwalacz wzrostowy jest elektromagnesem zasilanym z zewnętrznego źródła napięcia. Zwolnienia podrzędne i zerowe mogą być z opóźnieniem czasowym i bez opóźnienia czasowego. Za pomocą wyzwalacza wzrostowego lub podnapięciowego możliwe jest zdalne wyłączenie maszyny.

Warunki pracy

Przełączniki dostępne są w wersjach o różnych stopniach ochrony przed dotykiem i czynnikami zewnętrznymi (IPOO, IP20, IP30, IP54). W takim przypadku stopień ochrony zacisków do podłączenia przewodów zewnętrznych może być niższy niż stopień ochrony obudowy przełącznika.

Przełączniki produkowane są w 5 wersjach klimatycznych i 5 kategoriach rozmieszczenia, które są kodowane literami U, UHL, T, M, OM oraz cyframi 1,2,3,4,5.

Przełączniki są przeznaczone do pracy ciągłej w następujących warunkach:

• instalacja na wysokości nie większej niż 1000 m (przełączniki serii AP50 i AE1000 — na wysokości nie większej niż 2000 m n.p.m.);

• temperatura powietrza otoczenia od — 40 (bez rosy i mrozu) do + 40 ° C (dla przełączników serii AE1000 — od +5 do + 40 ° C);

• wilgotność względna otoczenia nie większa niż 90% przy 20°C i nie większa niż 50% przy 40°C;

• środowisko - niewybuchowe, niezawierające pyłów (w tym przewodzących) w ilości zakłócającej pracę wyłącznika oraz żrących gazów i par w stężeniach niszczących metale i izolację;

• miejsce montażu wyłącznika — zabezpieczone przed wodą, olejem, emulsją itp.;

• brak bezpośredniej ekspozycji na promieniowanie słoneczne i radioaktywne;

• brak ostrych wstrząsów (uderzeń) i silnego wstrząsania; dopuszczalne są wibracje punktów mocowania przełączników o częstotliwości do 100 Hz z przyspieszeniem nie większym niż 0,7 g.

Grupy warunków pracy produktów elektrycznych w odniesieniu do wpływu czynników mechanicznych środowiska zewnętrznego określa GOST 17516.1-90. Zgodnie z danymi katalogowymi wyłączniki przeznaczone są do pracy w grupach Ml, M2, MZ, M4, Mb, M9, M19, M25.

Pod względem bezpieczeństwa wyłączniki odpowiadają GOST 12.2.007.0-75 i GOST 12.2.007.6-75, wymagania „Przepisów dotyczących instalacji elektrycznych” i zapewniają warunki pracy określone w „Zasadach technicznej eksploatacji instalacji” przez użytkownika „i” Zasady bezpieczeństwa eksploatacji instalacji elektrycznych przez użytkownika „zatwierdzone przez Państwową Służbę Nadzoru Energetycznego w dniu 21.12.94. W odniesieniu do ochrony przed prądami upływowymi wyłączniki spełniają wymagania GOST 12.1. 038-82.

Praca poza pracą (przechowywanie i transport podczas przerw w pracy) jest zgodna z GOST 15543-70 i GOST 15150-69.

Przeczytaj także w tym temacie: Wyłącznik automatyczny, wyłącznik automatyczny, RCD — jaka jest różnica?