Анализ современных автоматических выключателей до 1000 В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расцепители автоматических выключателей

 

Каждый автоматический выключатель  оснащают одним или несколькими  расцепителями, которые предназначены  для осуществления:

• автоматического размыкания главных контактов в случае появления сверхтока в главной цепи автоматического выключателя;
• автоматического размыкания автоматического выключателя при снижении напряжения или изменении других характеристик подключенных к нему электрических цепей и электрооборудования;
• дистанционного отключения автоматического выключателя и др. Расцепитель автоматического выключателя.

Расцепитель представляет собой устройство, механически связанное с автоматическим выключателем или встроенное в него, которое воздействует на удерживающее приспособление в механизме автоматического  выключателя и инициирует его  автоматическое размыкание. Размыкание автоматического выключателя под  воздействием расцепителя называют расцеплением.

Любой автоматический выключатель  оснащают расцепителями сверхтока, инициирующими его размыкание (с  выдержкой времени или без  неё) в тех случаях, когда электрический  ток в главной цепи автоматического  выключателя превышает заданное значение. Расцепитель сверхтока  может иметь обратно-зависимую  выдержку времени, при которой время  его срабатывания находится в  обратной зависимости от значения сверхтока, протекающего в главной цепи автоматического  выключателя. При высоких значениях  сверхтока время срабатывания такого расцепителя минимально. Указанный  расцепитель называют расцепителем сверхтока с обратно-зависимой  выдержкой времени.

Расцепители сверхтока автоматических выключателей ориентированы на защиту от токов перегрузки (расцепитель  перегрузки) и токов короткого  замыкания (расцепитель короткого  замыкания). Расцепитель перегрузки обычно имеет обратно-зависимую  выдержку времени. Расцепитель короткого  замыкания вызывает расцепление  автоматического выключателя без  выдержки времени.

Расцепители сверхтока автоматических выключателей бытового назначения, как  правило, представляют собой расцепители  прямого действия, которые срабатывают  непосредственно от того электрического тока, который протекает в главной  цепи автоматического выключателя  через эти расцепители.

Автоматические выключатели иногда оснащают независимыми расцепителями, с помощью которых выполняют  их дистанционное управление (отключение). Они могут быть также укомплектованы расцепителями минимального напряжения, отключающими их при снижении напряжения в заданных точках электроустановки здания ниже определённых значений. Удерживающее приспособление

Любой расцепитель мгновенного  действия побуждает автоматический выключатель срабатывать мгновенно  – без заранее установленной  выдержки времени. Если расцепитель  мгновенного действия представляет собой расцепитель сверхтока, то он инициирует мгновенное размыкание автоматического выключателя в  тех случаях, когда сверхток в  его главной цепи превышает определённое значение. Автоматический выключатель  бытового назначения оснащён расцепителями  сверхтока, которые включают в себя электромагнитные расцепители короткого  замыкания, срабатывающие без какой  бы то ни было выдержки времени, т. е. их оперирование полностью соответствует  функционированию расцепителя мгновенного  действия.

Представленные определения термина "шунтовой расцепитель" из стандартов МЭК характеризуют такой расцепитель, который возбуждают источником напряжения. Для национальной нормативной документации рассматриваемый термин целесообразно  поименовать независимым расцепителем и определить следующим образом: независимый расцепитель – расцепитель, возбуждаемый источником напряжения.

Независимый расцепитель применяют  в цепи управления автоматического  выключателя. Он предназначен для дистанционного управления автоматическим выключателем, его используют в тех случаях, когда необходимо дистанционно отключать  какие-то электрические цепи с помощью  автоматического выключателя.

После подачи напряжения на цепь управления независимого расцепителя его электромагнитный механизм воздействует на удерживающее приспособление автоматического выключателя, инициируя размыкание контактов  его главной цепи. Управляющий  сигнал для независимого расцепителя  может быть сформирован вручную, например, с помощью кнопочного выключателя  с замыкающим контактом, или сгенерирован каким-либо коммутационным или электронным  устройством, выполняющим роль датчика, по выполнению каких-то предопределённых условий, например, таймером при наступлении  определённого часа.

Включение автоматического выключателя  бытового назначения после осуществления  его дистанционного отключения с  помощью независимого расцепителя  производят вручную.

езависимые расцепители, выпускаемые  для автоматических выключателей бытового назначения, могут имеет цепь управления переменного тока напряжением 12–415 В и постоянного тока напряжением 12–220 В. Для защиты цепи управления независимого расцепителя от короткого  замыкания следует применять  плавкие предохранители или автоматические выключатели с номинальным током, величина которого указана производителем.

Ширина независимого расцепителя (рис. 1) обычно равна ширине однополюсного  автоматического выключателя с  номинальным током до 63 А (один модуль – 17,5 или 18 мм). Остальные размеры  независимого расцепителя соответствуют  размерам автоматического выключателя. Независимый расцепитель крепят к автоматическому выключателю  с правой или левой стороны  с помощью пружинных скобок или  винтов. Конструкция независимого расцепителя  может позволять крепление на нём одного или нескольких блок-контактов (рис. 2).

В ГОСТ 17703 определён термин "минимальный  расцепитель" – "расцепитель, вызывающий срабатывание аппарата при значениях  воздействующей величины, меньших определённого  значения" (в примечании уточненно, что "в зависимости от вида воздействующей величины применяют термины "минимальный  расцепитель напряжения", "минимальный  расцепитель тока" и др.").

Представленные определения термина "расцепитель понижения напряжения" из стандартов МЭК характеризуют  такой расцепитель, который даёт возможность коммутационному устройству размыкаться или замыкаться в  тех случаях, когда напряжение на выводах расцепителя снижается  ниже предопределённого значения. Наименование "минимальный расцепитель напряжения", используемое в национальной нормативной  документации, имеет логическую ошибку. Рассматриваемый расцепитель должен реагировать на снижение напряжения ниже заданного значения. Поэтому  его целесообразно назвать расцепителем минимального напряжения и определить следующим образом: расцепитель  минимального напряжения – расцепитель, инициирующий размыкание автоматического  выключателя с выдержкой времени  или без неё, когда напряжение на его выводах снижается ниже предопределённого значения.

Расцепитель минимального напряжения применяют в цепи управления автоматического  выключателя. Основным его назначением  является побуждение автоматического  выключателя к отключению электрических  цепей при снижении напряжения в  них, недопустимом для электрооборудования. Расцепитель минимального напряжения может инициировать размыкание автоматического  выключателя при снижении напряжения в своей цепи управления до 70 % от его номинального значения (например, равного 230 В переменного тока) и  менее, а также допускает замыкание  автоматического выключателя, если напряжение в этой цепи не менее 85 % от номинального.

В ГОСТ Р 50030.1 термину даны наименование "минимальное реле или минимальный  расцепитель напряжения" и следующее  определение: "Реле или расцепитель, допускающие размыкание или замыкание  контактного коммутационного аппарата с выдержкой времени или без  неё, когда напряжение на выводах  реле или расцепителя падает ниже заданной величины".

Расцепители минимального напряжения, обычно выпускаемые для автоматических выключателей бытового назначения, имеют  цепь управления переменого тока напряжением 230–400 В и постоянного тока напряжением 24–220 В. Его ширина как и расцепителя  независимого (см. рис. 1), обычно равна  ширине одного полюса автоматического выключателя с номинальным током до 63 А. Остальные размеры расцепителя минимального напряжения соответствуют размерам автоматического выключателя. Расцепитель минимального напряжения крепят к автоматическому выключателю с правой или левой стороны при помощи пружинных скобок или винтов. На расцепитель минимального напряжения могут быть установлены один или несколько блок-контактов (см. рис. 2).

Расцепитель минимального напряжения может иметь замыкающие и размыкающие  контакты, которые используют для  дополнительных цепей и цепей  управления автоматическим выключателем. Некоторые модификации расцепителей минимального напряжения имеют кратковременную  задержку на срабатывание и допускают  регулировку напряжения срабатывания.

Расцепитель минимального напряжения можно также использовать в качестве независимого расцепителя, если последовательно  в цепь его управления включить нажимную кнопку с размыкающим контактом. При кратковременном размыкании этого контакта расцепитель минимального напряжения отключит автоматический выключатель.

Включение автоматического выключателя  бытового назначения после осуществления  его отключения с помощью расцепителя  минимального напряжения обычно также  производят вручную.

Рис. 2. Установка дополнительных устройств  на автоматических выключателях: 1 –  независимого расцепителя или расцепителя  минимального напряжения на однополюсном автоматическом выключателе; 2 – независимого расцепителя или расцепителя  минимального напряжения на трёхполюсном автоматическом выключателе; 3 – независимого расцепителя или расцепителя  минимального напряжения и двух блок-контактов  на четырёхполюсном автоматическом выключателе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. 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.2 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.