Назначение, принцип действия и устройство автоматических выключателей.

Автоматический выключатель (автомат) предназначен для автоматического размыкания электрической цепи при перегрузках, коротких замыканиях и понижениях напряжения, а также для редких отключений и включений. Автоматы выпускаются в одно-, двух- и трехполюсном исполнении для цепей постоянного и переменного токов. Управление ими может быть ручное (местное) или дистанционное.

Для выполнения защитных функций автоматы снабжаются либо только тепловым, либо только электромагнитным расцепителями, либо комбинированным расцепителями (тепловым и электромагнитным). Автоматы некоторых типов оснащаются минимальным расцепителем, отключающим их при снижении напряжения, а также механизмом, регулирующим время срабатывания расцепителей.

Тепловых расцепитель – биметаллическая пластинка, изготовленная из спая двух металлов с различными коэффициентами теплового расширения. В расцепителе при токе превышающем тот, на который он выбран, одна из пластин при нагреве удлиняется больше и вследствие большего ее удлинения воздействует на отключающий пружинный механизм. Т.Р. не защищает от токов КЗ т. к. обладает большой тепловой инерцией и не успевает нагреться за малое время существования КЗ.

Электромагнитный расцепитель – электромагнит, который воздействует на отключающий пружинный механизм. Если ток в катушке превышает определенное, заранее установленное значение, то электромагнитный расцепитель отключает линию мгновенно.

Настройку расцепителя на заданный ток срабатывания называют уставкой тока.

Уставку тока электромагнитного расцепителя на мгновенное срабатывание называют отсечкой.

В зависимости от наличия механизмов, регулирующих время срабатывания расцепителей, автоматы разделяются на неселективные с временем срабатывания 0,02...0,1с, селективные с регулируемой выдержкой времени и токоограничивающие с временем срабатывания не более 0,005с.

Автоматы характеризуются следующими показателями:

номинальным напряжением U_ном.а—максимальным напряжением постоянного или переменного тока, предназначенным для нормальной работы автомата;

номинальным током автомата I_н.а — максимальным длительным током главных контактов автомата;

током срабатывания автомата I_ср.а — наименьшим током, при котором автомат разрывает электрическую цепь;

предельным током отключения I_пр.а — наибольшим током, который может быть отключен автоматом;

номинальным током расцепителя I_н.р — максимальным длительным током, при котором расцепитель не срабатывает

током уставки расцепителя I_у – наименьшим током срабатывания расцепителя, на который он настраивается;

уставкой тока мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя I_отс , называемой отсечкой

12. Определение токов уставок защитных аппаратов (плавких вставок, предохранителей, расцепителей автоматических выключателей). Расчет электрических сетей на соответствие выбранному аппарату защиты.

Выбор плавких вставок U до 1 кВ

Плавкие вставки предохранителей выбираются с учетом двух условий:

1) Вставка не должна отключать длительный ток нагрузки:

I_вст ≥ I_р

2) вставка не должна перегорать при кратковременных пиковых нагрузках, связанных с пусковыми токами электроприемников:

I_кр – кратковременный ток, А;

α – снижающей коэффициент.

α = 2,5 при легком пуске, при защите магистрали питающей силовую или смешанную нагрузку

α = 1,6 – 2,0 при тяжелом пуске (большая длительность разгона, частые пуски и реверсы)

Выбор автоматических выключателей

выбираются по следующим условиям

1. Номинальное напряжение

U_ном.а ≥ U_{ном.уст}

2. Номинальный ток автомата

I_н.а. ≥ I_р.макс

3. Номинальный ток теплового расцепителя

I_н.р. ≥ I_р.макс

4. Ток срабатывания (отсечки) электромагнитного или комбинированного расцепителя

I_отс ≥ 1,25I_кр

где I_р.макс – максимальный расчетный ток линии (номинальный ток двигателя), А;

I_кр – кратковременный ток (пусковой ток двигателя),А.

Сечение проводов и кабелей проверяют по условию соответствия выбранному аппарату защиты

I_доп ≥ k_защI_защ

где I_доп – допустимый ток на стандартное сечение проводника, А.

k_защ – коэффициент защиты или кратность защиты, т.е. отношение длительно допустимого тока для провода или кабеля к номинальному току или току срабатывания защитного аппарата.

I_защ – номинальный ток или ток срабатывания защитного аппарата, А. (I_защ = I_вст = I_н.р.)

k_защ – определяют из таблицы в зависимости от назначения принятого вида защиты, характера сети, изоляции проводов, кабелей и условий их прокладки.

Защита практической работы

Тема Защита электрических сетей напряжением до 1000 В