Gutdver.ru

Отделка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

История высоковольтных выключателей

История высоковольтных выключателей

высоковольтный выключатель

После создания в 70-х годах XIX века достаточно мощных и экономичных источников электрической энергии в виде электрических генераторов, изобретения в 1885 г. венграми О.Т. Блатти, М. Дери и К. Циперновским трансформаторов с кольцевой и броневой магнитными системами, последовавшего вслед за этим в 1889 г. изобретения русским электротехником М.О. Доливо-Добровольским трехфазной системы переменных токов и трехфазного трансформатора началось создание и внедрение различных аппаратов управления и регулирования: выключателей, переключателей, контакторов, регуляторов напряжения и др. Так, М.О. Доливо-Добровольский разработал и впервые применил в 1893 г. выключатель-рубильник с пружинными контактами и автоматом, а несколько позднее, в 1910 г., — дугогасящее устройство из изоляционного материала с узкими щелями и металлической решеткой, а затем, в 1914 г., деионную решетку со специальными электромагнитами для втягивания электрической дуги в щель. Тем самым был открыт путь к созданию высоковольтных выключателей, способных быстро разрывать электрическую дугу при отключении в электрических сетях больших токов.

В журнале "Электричество" в №17-18 за 1902 г. по этому поводу было написано: "Постоянно возрастающий спрос на трехфазные сети переменного тока высокого напряжения требует первоклассных приборов, между которыми выдающееся положение занимают выключатели и предохранители. Поэтому представляется благодарной задачей создать такой выключатель-предохранитель, который оказывал бы такое сопротивление напряжению, возникающему в момент размыкания тока высокого напряжения, чтобы это напряжение являлось безвредным, полное прерывание цепи не должно этим быть нисколько задержано". И такие выключатели (хотя и не совсем совершенные по меркам сегодняшнего дня) были созданы уже к концу первого десятилетия XX века, причем созданы на основе четкого представления о процессе горения электрической (иначе, вольтовой) дуги.

Вот что было написано все в том же журнале "Электричество" в №1 за 1912 г.: "Главное достоинство масляного выключателя заключается в том, что он прерывает цепь тока, не допуская образования большой вольтовой дуги, и требует, в сравнении с выключателями других конструкций, лишь незначительного места. Кроме того, существенно упрощается монтаж выключателя и присоединение его к сети. Особенно выгодно применение масляного выключателя, действующего с помощью реле в установках переменного тока, потому что здесь цепь тока прерывается после нескольких периодов почти как раз в момент прохода кривой тока через нулевую линию. В связи с установкой реле масляные выключатели легко могут исполнять задачи автоматических выключателей, надежное действие и безопасность которых в установках высокого напряжения всеми признаны".

Первые образцы таких масляных выключателей были продемонстрированы в 1911 г. на выставке в Турине (Италия). Это были трехфазный выключатель на напряжение 25 кВ и однофазный на напряжение 45 кВ мощностью 10 кВА. В этих выключателях дугогасящая система была помещена в заполненный маслом заземленный бак, поэтому они были названы масляными баковыми выключателями. Масло в таких выключателях служило и для гашения дуги, и для электрической изоляции токоведущих частей.

Масляные выключатели просты в изготовлении, сравнительно недороги, отличаются высокой отключающей способностью, пригодны не только для внутренней, но и для наружной установки. Поэтому неудивительно, что вплоть до 1930 г. они являлись единственным видом отключающего аппарата в сетях высокого напряжения. Несмотря на продолжавшееся в течение нескольких десятилетий существенное усовершенствование конструкции дугогасящих устройств, масляные выключатели имеют существенный недостаток: они взрыво- и пожароопасны.

Поэтому в дальнейшем, в основном в послевоенные годы, эти выключатели (из-за больших объемов масла в баках выключателей их часто называют также многообъемными) уступили место малообъемным масляным выключателям, т.е. выключателям, в которых объем масла в баке ограничен, причем оно служит, только для гашения дуги.

Были также разработаны высоковольтные выключатели с дугогасящей средой другого рода: воздухом, вакуумом (воздушные и вакуумные выключатели начали широко применяться в КРУ, начиная с 70-х годов прошлого века) и, наконец, с элегазом. Кстати, название элегаз (электрический газ) для шестифтористой серы, впервые синтезированной во Франции еще в 1 890 г., впервые в 1 947 г. дал советский физик Б. Гохберг, который еще перед Отечественной войной 1941-1945 гг. начал изучать электрические свойства этого удивительного вещества. Он же впервые высказал предположение о возможности применения элегаза в качестве изоляционной среды для электрооборудования высокого напряжения. А еще через 50 лет, т.е. уже в наше время, электротехники всего мира, как говорится, ломают копья, обсуждая преимущества и недостатки элегазовых и вакуумных выключателей.

Необычная история обычного автоматического выключателя

Автоматический выключатель настолько привычен для нас, что кажется – в нем нет ничего интересного. Но прежде чем выключатель обрел свой современный облик и поселился в каждом доме, в офисах, школах, торговых центрах и на предприятиях, он прошел долгую эволюцию.

Необычная история обычного автоматического выключателя

1836–1899 гг.

Первый автомат защиты линии изобрел американец Чарльз Графтон Пейдж. В 1838 г. он создал прерыватель – по сути, ртутный резервуар с контактным стержнем. При увеличении тока появлялось электромагнитное поле, заставляющее стержень подниматься из ртути. Цепь размыкалась, а когда магнитное поле исчезало, все элементы возвращались на свои места.

Позднее появились прообразы плавких предохранителей. Их устройство в 1880 г. запатентовал Томас Эдисон: плавкая вставка из фольги или проволоки помещалась в стеклянную колбу. Внешне предохранитель напоминал привычную нам лампочку, но при кажущейся примитивности обеспечивал разрыв сети при перегрузке: вставка сгорала – цепь размыкалась.

В конце XIX века появились рубильники с автоматической защитой от короткого замыкания. Первую модель создал русский изобретатель Михаил Осипович Доливо-Добровольский. Это был аппарат на пружинных контактах, которые во включенном состоянии удерживались защелкой. Под действием электромагнита она открывалась и приводила в действие отключающую пружину. Этот принцип оказался настолько эффективным, что используется в промышленных автоматических выключателях до сих пор.

Автомат Чарльза Графтона Пейджа

Автомат Чарльза Графтона Пейджа

1900–1910 гг.

В начале ХХ века в Европе начался настоящий бум автоматических выключателей. На Всемирной выставке в Париже «Электрическое акционерное общество б. Шуккертъ в Нюрберге» представило трехфазный генератор с новым автоматическим выключателем.

Журнал «Электричество» в 1902 г. сообщал: «Вторичное включение выключателя, после того как он выпал из цепи, возможно только тогда, когда причина, произведшая короткое замыкание или другое повреждение, действительно устранена. Прибор очень чувствителен. Он функционирует всегда при одном и том же токе. Посредством особого винта прибор может быть поставлен на любое количество ампер до 2000».

В 1910 г. появился выключатель с двумя реле. Аппарат отключал сеть мгновенно лишь при больших перегрузках. Если же мощность в сети повышалась незначительно, выключатель срабатывал с регулируемой задержкой.

В этот же период изобретатели задумываются о том, как решить проблему электрической дуги, которая образуется при размыкании контактов и разрушает элементы автоматического выключателя. И Михаил Доливо-Добровольский изобретает дугогасительное устройство: металлическая решетка из изоляционного материала с узкими щелями гасит электрическую дугу за счет дробления на мелкие части.

Автоматические выключатели в начале XX века

Автоматические выключатели в начале XX века

1911–1920 гг.

В 1911 г. на выставке в Турине был представлен первый масляный автоматический выключатель. Французы продемонстрировали сразу два варианта: трехфазный на 25 кВ и однофазный на 45 кВ мощностью 10 кВА. Вводы, контактная и дугогасительная системы в таком выключателе помещались в заземленный резервуар с маслом, которое находилось под давлением. Емкость с маслом служила не только для гашения дуги, но и для изоляции токоведущих частей.

Простые, надежные и недорогие, эти автоматические выключатели имели и ряд существенных недостатков: могли взорваться, были пожароопасными и обладали весьма внушительными размерами.

В 1914 г. все тот же Доливо-Добровольский изобретает деионную решетку со специальными электромагнитами для втягивания электрической дуги в щель дугогасительной камеры. Технология помогает гасить дугу максимально эффективно. Принцип, примененный 105 лет назад, используется в автоматических выключателях до сих пор.

1921–1945 гг.

Немецкие инженеры Хуго Штоц и Генрих Шахтнер совершили революцию: они объединили тепловой и магнитный расцепители в единый блок многократного использования. В итоге аппараты стали защищать не только от перегрузок (как это делали их предшественники с одним тепловым расцепителем), но и от коротких замыканий. Теперь вставку не надо было менять после каждого срабатывания – достаточно было нажать кнопку и перезапустить выключатель.

Автоматический выключатель Хуго Штоца

Автоматический выключатель Хуго Штоца

Патент на изобретение немцы получили в 1924 г., а через четыре года на рынке появился первый в мире модульный автоматический выключатель, который без конструктивных изменений выпускался потом на протяжении почти 30 лет.

Реклама автоматических выключателей Хуго Штоца в 20-х - 30-х годах XX века

Реклама автоматических выключателей Хуго Штоца в 20-х — 30-х годах XX века

В 1930-е годы также появились дугогасительные камеры для гашения искр, которые возникают при срабатывании устройства, и контактные накладки из серебросодержащих материалов.

Как говорит Денис Никитин, инженер-эксперт IEK GROUP – одного из ведущих производителей и поставщиков электротехники и светотехники, в наше время чистое серебро при производстве автоматических выключателей не применяется из-за низкой температуры плавления и быстрого разрушения при горении дуги.

В современных устройствах используется сплав серебра с тугоплавким веществом (металлическим или неметаллическим) для повышения стойкости контактной группы. Например, в выключателях серии ВА47-29 и ВА47-100 IEK® используются напайки из серебросодержащего материала, который повышает износостойкость контактной группы и снижает переходное сопротивление. Соответственно, увеличивается срок службы автоматического выключателя, повышается его надежность.

Патент, полученный Хуго Штоцем на автоматический выключатель

Патент, полученный Хуго Штоцем на автоматический выключатель

Реклама выключателей Штоца на почтовых карточках

Реклама выключателей Штоца на почтовых карточках

1946–1975 гг.

В России развитие технологий шло по несколько иному пути. В послевоенное время повсеместно использовались выключатели АБ25. Расцепители в них стояли только тепловые, следовательно, эти аппараты надежно защищали лишь от перегрузок.

Короткие замыкания становились проблемой: электрическую сеть необходимо разомкнуть мгновенно, но биметаллической пластине теплового расцепителя, чтобы нагреться и сработать, нужно время. Ток короткого замыкания автоматический выключатель с таким расцепителем, конечно, отключал, но пожар в проводке мог начаться раньше.

Что касается дугогасительных камер советских выключателей 1950–1960-х гг., то они содержали небольшое количество пластин. Эффективность гашения дуги в таком случае невысока из-за малого дробления.

В дугогасительных камерах современных устройств пластин значительно больше, при этом инженеры стараются найти оптимальный баланс между увеличенным количеством пластин для эффективности дугогашения и компактностью автоматических выключателей.

Автоматические выключатели в середине XX века

Автоматические выключатели в первой половине XX века

Автоматический выключатель STOTZ-KONTAKT 1952 года выпуска

Автоматический выклбючатель STOTZ-KONTAKT 1952 года выпуска

Автоматический выключатель ABB

Автоматический выключатель ABB

Реклама автоматических выключателей в Германии в 70-х годах XX века

Реклама автоматических выключателей в Германии в 70-х годах XX века

1976–1991 гг.

В течение следующих 20 лет вектор развития автоматических выключателей в мире сместился в сторону улучшения характеристик, совершенствования дугогасительных и контактных систем, появления приводов. Но в нашей стране этот период ознаменован распространением выключателей АЕ1031.

Автоматический выключатель АЕ1031

Автоматический выключатель АЕ1031

Расцепитель у них был по-прежнему только тепловой, но было и принципиальное отличие – отсутствие дугогасительной камеры.

При срабатывании устройства его контакты расходятся на бо̀льшее расстояние, чем у аппаратов предыдущего поколения, и дуга гаснет. Подобные выключатели справляются со своей задачей и до сих пор встречаются в квартирных щитках жилых домов.

Выключатель АЕ1031 в разобранном виде

«Лучше заменить такой выключатель на современный, оснащенный электромагнитным расцепителем и дугогасительной камерой. Нагрузки значительно выросли и увеличились значения токов короткого замыкания, – поясняет Денис Никитин (IEK GROUP). – Чтобы обеспечить безопасность электрических сетей, от автоматических выключателей требуются надежное срабатывание и быстродействие. Современные аппараты срабатывают при коротком замыкании практически мгновенно – за 0,1 секунды».

Увеличенная дугогасительная камера автоматического выключателя ВА47-60 IEK®

Увеличенная дугогасительная камера автоматического выключателя ВА47-60 IEK®

Из 1990-х в наши дни

В 1990-е гг. Россия совершила колоссальный рывок в разработке и производстве автоматических выключателей, перенимая лучший опыт зарубежных компаний и внедряя собственные технологии, отвечающие на запросы внутреннего рынка.

Большинство современных отечественных выключателей имеют и тепловой, и электромагнитный расцепители, защищают сеть одновременно от перегрузок и коротких замыканий.

Для них производители выпускают дополнительные модули, расширяющие функциональные возможности автоматических выключателей.

Например, изобретены расцепители, которыми можно управлять дистанционно. Они позволяют размыкать цепь на расстоянии и незаменимы во время пожара, когда требуется отключить вентиляцию или открыть электромагнитный замок дверей, но доступа к щиту уже нет.

Современный ВА47-60М IEK®

Современный ВА47-60М IEK®

Импульс от системы пожарной охраны поступает на независимый расцепитель, и тот отключает автоматический выключатель. В качестве примера можно привести расцепитель РН47 с безвинтовым креплением с диапазоном рабочего напряжения 161–253 В, который используется для отключения одно-, двух-, трех- или четырехполюсного автоматического выключателя серий ВА47-29 и ВА47-100 IEK®.

Механическая износостойкость современных автоматических выключателей рассчитана не менее, чем на 20 000 циклов, а электрическая – не менее, чем на 6000. Столь внушительных показателей ведущим производителям удалось достичь благодаря специальной конструкции корпуса с улучшенной теплоотдачей и его дополнительной защите от прогорания из-за дуги (отвод тепла осуществляется за счет пластиковой и металлической пластин).

Продолжается и эволюция дугогасительных камер: в них увеличивается количество пластин, на выходе устанавливаются двойные искрогасящие решетки, которые повышают пожарную безопасность аппарата, препятствуя выбрасыванию продуктов горения дуги наружу.

Отдельно стоит сказать о вкладе отечественных производителей: в 2013 году российская компания IEK получила патент № 139886 на дугогасительную систему с увеличенным сроком службы за счет повышенной устойчивости к токам короткого замыкания. Запатентованной технологией оснащены все автоматические выключатели серии ВА47-29 IEK®.

Патент № 139886 на дугогасительную систему с увеличенным сроком службы

В современные аппараты все активнее внедряются системы автоматического регулирования характеристик (в зависимости от условий работы), прогнозируется все более широкое применение микропроцессоров для моделирования дуги и появление трехфазных автоматов с временем срабатывания 1 мс. Эволюция автоматического выключателя продолжается.

Автоматические выключатели

В настоящее время для защиты сетей и электрических приемников от повреждений, вызываемых током, превышающим допустимую величину, все шире применяются автоматические выключатели. Они служат для проведения, включения и автоматического размыкания электрических цепей при аномальных явлениях, (например при токах перегрузки, КЗ, недопустимых снижения напряжения), а также для нечастого включения цепей вручную. Выключатели выпускаются с тепловыми, электромагнитными и комбинированными (тепловыми и электромагнитными) расцепителями с различным числом полюсов — одним, двумя и тремя. В однофазных цепях применяют одно- и двухполюсные, а в трехфазных — трехполюсные.

1. Автоматические выключатели

Автоматические выключатели с электромагнитными расцепителями применяются для защиты сети и электрического приемника от повреждений, вызываемых током короткого замыкания, действующим даже кратковременно. Принципиальная схема такого выключателя изображена на рис 1,а.

Контакт главной цепи замыкается нажатием на кнопку или поворотом рукоятки. При этом преодолевается усилие размыкающей пружины и контакт удерживается в замкнутом положении защелкой 3. Как только ток в защищаемой цепи превысит определенную величину, сердечник 6 втянется в катушку 5 и через рычаг 4 освободит защелку 5. Под действием пружины 1 контакт 2 разомкнётся. На схеме изображен один контакт главной цепи, а практически их может быть два или три, столько же может быть и катушек 5 с сердечниками 6. Всё сердечники при втягивании действуют на одну и ту же защелку 3. Увеличение тока в любом проводе (катушке) до величины, превышающей величину установки тока срабатывания, влечет за собой размыкание всех главных контактов.

Электромагнит с механизмом отключения называется электромагнитным расцепителем. Время отключения автоматических выключателей с электромагнитными расцепителями незначительное (доли секунды), поэтому они относятся к аппаратам максимальной защиты мгновенного действия.

Преимущество автоматических выключателей перед плавкими предохранителями состоит в том, что они обладают многократностью действия. После срабатывания плавкого предохранителя требуется замена плавкой вставки. Автоматический же выключатель после устранения причины срабатывания можно подготовить для повторной работы нажатием на кнопку или поворотом рукоятки.

Автоматические выключатели применяются не только для отключения приемников при токах короткого замыкания, но и для нечастых включений и отключений их вручную при нормальной работе. Возникающая при размыкании цепи электрическая дуга гасится в воздухе или масле. В зависимости от этого автоматические выключатели называются воздушными или масляными. В цепях с напряжением до 500 В применяются в основном воздушные выключатели.

2. 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.1,6 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.

3. Автоматические выключатели с комбинированным расцепителем

В этих выключателях устанавливают как электромагнитные, так и тепловые расцепители. Обмотки электромагнитов и нагревательные элементы тепловых расцепителей включают последовательно электрическому приемнику. Электромагнитные расцепители мгновенно отключают электроприемник при токе короткого замыкания хотя бы в одном проводе сети. Тепловые же расцепители отключают электроприемник при незначительных, но длительных токах перегрузки. Последние превышают номинальный ток приемника, но значительно меньше токов короткого замыкания.

Автоматические выключатели с комбинированным расцепителем получили широкое применение в сетях с различными электроприемниками. В сетях с электродвигателями они незаменимы.

Величина тока электродвигателя зависит от нагрузки на его валу и колебания напряжения сети. Она увеличивается при обрыве провода в процессе работы трехфазного электродвигателя. Во время холостого хода дви гателя потребляемая им мощность и ток наименьшие. С возрастанием нагрузки на валу до номинальной величины Р2н ток I и подводимая мощность Р1 увеличиваются до номинальной величины.

Если нагрузка на валу выше номинальной, то потребляемая мощность и ток также превышают номинальную величину. В этом случае обмотки электродвигателя через некоторое время перегреваются, и изоляция начинает разрушаться и может даже воспламениться. Тепловые расцепители должны предотвратить это, несколько ранее отключив двигатель от сети. При кратковременных небольших перегрузках, которые неопасны для двигателя, тепловые расцепители не успевают срабатывать и отключить его.

Если нагрузка остается неизменной, но произошел обрыв одного провода, то по двум проводам будет проходить ток, значительно превышающий номинальную величину. При этом обмотки двигателя быстро перегреваются. Отключение двигателя в этом случае должны производить тепловые расцепители.

Уменьшение напряжения на двигателе также влечет за собой увеличение тока в его обмотках.

Для защиты двигателя от перегрева при пониженном напряжении кроме автоматических выключателей с тепловыми расцепителями применяются выключатели с расцепителями минимального напряжения. При значительном снижении или исчезновении напряжения якорь расцепителя минимального напряжения отпадает и, воздействуя на защелку, размыкает главные контакты автоматического выключателя. При нормальном напряжении якорь втянут, а контакты выключателя замкнуты.

Наряду с автоматическими выключателями серии АП50Б на предприятиях торговли и общественного питания применяются новые автоматические выключатели серии АЕ20, устройство и принцип действия которых те же, что и АП50Б. В этих автоматических выключателях буквы характеризуют условное обозначение серии, а первые две цифры (20) — порядковый номер разработки. Следующая цифра обозначает номинальный ток (цифра 3—25 А, 4—63 А и 5—100 А). Четвертая цифра обозначает число полюсов и максимальную токовую защиту; цифры 1, 2, 3 соответствуют электромагнитным расцепителям; 4, 5, 6 — комбинированным (электромагнитным у тепловым) расцепителям; 7, 8 , 9 — отсутствию расцепителей. При этом цифры 1, 4, 7 обозначают однополюсное исполнение, цифры 2, 5, 8 — двухполюсное и 3, 6, 9 — трехполюсное исполнение. Пятая цифра обозначает наличие или отсутствие контактов вспомогательной цепи. При этом цифра 1 показывает отсутствие контактов, цифра 2 — наличие одного замыкающего, 3 — одного размыкающего и 4 — одного замыкающего и одного размыкающего контактов.

Шестая цифра обозначает наличие или отсутствие дополнительных расцепителей. При этом цифра 0 показывает на отсутствие дополнительного расцепителя, Цифра 1 — на наличие расцепителя минимального напряжения, а 2 — независимого расцепителя.

Буквы, следующие за шестой цифрой, обозначают: К — наличие температурной компенсации; Р — наличие температурной компенсации и регулирования тока срабатывания тепловых расцепителей.

Условное обозначение автоматического выключателя ДЕ203610Р на 2,5 А расшифровывается: серия АЕ, Номер разработки — 20, номинальный ток выключателя 25 А (3) с тремя полюсами и комбинированными расцепителями (6), без контактов вспомогательной цепи без дополнительных расцепителей (0), с температурной компенсацией и регулированием тепловых расцепителей (Р), номинальный ток расцепителей 2,5 А. Регулировать тепловой расцепитель этого выключателя можно от 2,0 до 2,5 А.

Автоматический выключатель АЕ20 (на 25 А) выпускается на номинальные токи расцепителей 0,6; 0,8; 1,0 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10; 12,5; 16,0; 20; 25,0 А.

Если автоматические выключатели серий АП50Б ц АЕ20 в основном устанавливают в электрошкафах обору, дования, например холодильных прилавках, то в групповых и распределительных щитах цехов и предприятий устанавливают автоматические выключатели серии A3100. Они выпускаются одно-, двух- и трехполюсными с тепловыми, электромагнитными и комбинированными расцепите-лями. Автоматические выключатели A3161 (однополюсные), A3162 (двухполюсные) и A3163 (трехполюсные) на номинальный ток 50 А имеют тепловые разделители на 15, 20, 25, 30, 40, 50 А, которые срабатывают при токах, в 1,25. 1,35 раза превышающих номинальный ток расцепителей. Автоматические выключатели А3113, АЗП4, A3123, A3124 на ток 100 А выпускаются двух- и трехполюсными с электромагнитными и комбинированными разделителями на различные номинальные токи. Выключатели с последней цифрой 3 — двухполюсные, с цифрой 4 — трехполюсные. Первые два автоматических выключателя отличаются от двух других различным превышением тока срабатывания относительно номинального тока разделителя.

Одно- и двухполюсные автоматические выключатели применяются в однофазных цепях, трехполюсные — в трехфазных.

4. Выбор автоматических выключателей

Для всех видов электрических приемников номинальный ток расцепителя должен быть

где I и. р— номинальный ток расцепителя, A ; Imax — максимальный номинальный ток цепи (электроприемника), А.

Для сетей с осветительной нагрузкой и электротепловыми аппаратами, защищаемых от повреждений при токах короткого замыкания, рекомендуется применять автоматические выключатели с токами уставки расцепит елей, не превышающими 4,5 -кратного значения максимально допустимого значения тока провода. Этим требова ниям удовлетворяют автоматические выключатели с тепловыми или комбинированными расцепителями, а также выключатели с электромагнитными расцепителями, ток 5 уставки которых в 3 —4 раза превышает номинальный.

Поскольку пусковой ток электрических двигателей в 5 – 7 раз превышает номинальное значение, то выбор автоматического выключателя производится с учетом этих токов. Ток срабатывания электромагнитного расцепителя I э. р должен быть не менее 1,25 пускового тока двигателя

I э.р ≥ 1, 25 I пуск

Для защиты цепи двигателя от перегрузки, т. е. от повреждений, вызываемых длительным превышением вели чины тока, допустимой по нагреву, применяют тепловые расцепители. Для цепей с одиночным двигателем используют в основном автоматические выключатели с комбинированными расцепителями. Номинальный ток расцепителя определяется по формуле

где в — коэффициент, принимаемый равным 1,2. 1,25 при Гтяжелых условиях пуска и равным 1 при легких условиях пуска.

Для цепей с группой двигателей используют в основном автоматические выключатели с электромагнитными расцепителями. При этом величина тока срабатывания расцепителей должна превышать максимальную величину кратковременного тока, который определяется суммой номинальных токов наибольшего количества включенных двигателей (приемников) при условии пуска двигателя с максимальным пусковым током:

I э. р ≥ I кр; I кр = K одн I раб + I пуск. max

где I кр — максимальный кратковременный ток, А; n — число всех электроприемников (двигателей); Кодн — коэффициент одновременной работы электрических приемников (двигателей).

При установке автоматических выключателей с тепловыми или комбинированными расцепителями в закрытом шкафу ток расцепителя должен быть

I н. р ≥ 1,15 Imax .

Промышленностью выпускаются различные серии автоматических выключателей. На предприятиях торговли и общественного питания наиболее широко применяются автоматические выключатели серий АБ25М, АП50Б, АЕ20, A3100. Кроме того, в последнее время стали поступать в эксплуатацию автоматические выключатели серий ВА14-26, ВА16-25, ВА51-25, ВА51-29, ВА51-31, ВА51-33. Масса выключателей новых серий меньше, чем старых.

Автоматический выключатель серии АП50Б предназначен для нечастых включений и отключений электрических приемников вручную. Если в нем установлены тепловые или электромагнитные расцепители либо те и другие, то будет происходить также автоматическое отключение приемников при превышении установленной величины тока.

В цепях электродвигателей широко применяются автоматические выключатели типа АП50БЗМТ с установленным в них комбинированным расцепителем (тремя электромагнитными и тремя тепловыми расцепителями). При срабатывании любого из них происходит размыкание всех контактов и полное отключение двигателя. При значительных превышениях тока цепи (токах короткого замыкания) срабатывают электромагнитные расцепители, а при небольших, но длительных токах перегрузки — тепловые.

Рябов В.И. Электрооборудование: Учеб. для сред. спец. учеб. заведений. – 5-е изд., перераб. – М.: Экономика, 1990.

Синдеев Ю.Г., Грановский В.Г. Электротехника. Учебник для студентов педагогических и технических вузов. Ростов-на-Дону: «Феникс», 1999.

Лихачев В.Л. Электротехника. Справочник. Том 1./В.Л. Лихачев. – М.: СОЛОН-Пресс, 2003.

Жданов Л.С., Жданов Г.Л. Физика для средних специальных учебных заведений: Учебник. – 4-е изд., испр. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984.

С модульной архитектурой: автоматы для защиты двигателя PKE

Автоматические выключатели серии Moeller производятся с 1932 года. Идеи и разработки фирмы Moeller кардинально повлияли на тенденции в развитии сферы защиты двигателей. Как следствие, были разработаны прогрессивные концептуальные решения и инновационные продукты, нашедшие большой спрос на рынке и установившие новые мировые стандарты.

Полученный в результате долгих лет работы в сфере защиты электродвигателей опыт позволил создать и поддерживать высокий технический базис, который используется и сегодня. Именно концерн Moeller ввел в использование компактные устройства, объединяющие в себе защиту от перегрузки и короткого замыкания, тем самым устранив стандартное разделение двух защитных функций, которое имело место до того времени. Таким образом, было положено начало новой традиции в области защиты двигателей, сохраняющейся до сегодняшнего дня. Устройства PKZ — это не просто воплощение качества, данный термин является эталоном, которым пользуются эксперты в области защиты электродвигателей (рис. 1). Это название используется специалистами в Германии как нарицательное, означая качественные и надежные автоматические выключатели для защиты двигателя.

История развития автоматических выключателей Moeller для защиты двигателя

Рис. 1. История развития автоматических выключателей Moeller для защиты двигателя

Компания Eaton усовершенствовала линейку продукции, дополнив ее автоматическим выключателем PKE — устройством для коммутации и защиты двигателей до 65 А с широким диапазоном электронной защиты от перегрузок. Устройство PKE дает пользователям больше функциональности, эффективности и интеллектуальности, представляя собой оптимальное решение для безопасной работы в сфере электропривода.

Выключатели PKE с электронными расцепителями — приоритетное направление Eaton в области защиты электродвигателей. Автоматы данной серии представляют собой современную альтернативу обычным биметаллическим устройствам и дополняют «умную» серию выключателей PKZ. Такие устройства с широким диапазоном защиты от перегрузки обладают значительными преимуществами по сравнению с технологией тепловых биметаллических расцепителей.

Автоматический выключатель для защиты двигателя PKE обеспечивает максимальную гибкость применения благодаря своему компактному модульному исполнению с заменяемым модулем защиты до 65 А. Основными преимуществами устройств новой серии являются:

  • Автономное питание посредством трансформатора тока,
  • Широкий диапазон токовых уставок, контролируемых электроникой,
  • Заменяемые модули защиты,
  • Четкие и исключительно стабильные характеристики отключения,
  • Минимальные тепловые потери,
  • Класс срабатывания выше класса расцепления CLASS 10,
  • Защита, удовлетворяющая индивидуальным условиям пуска;
  • Стандартный выбор аксессуаров серии PKZМ0,
  • Опции считывания информации о параметрах,
  • Удобство обслуживания.

Широкие диапазоны настройки уменьшают количество номиналов исполнений устройств (до 75% в сравнении с биметаллическими), что облегчает разработку конструкторской документации, уменьшает расходы на поддержание складских запасов и минимизируют проектировочные работы, снижая соответствующие затраты.

С применением модульной архитектуры преимущества автоматических выключателей PKE становятся еще более очевидными (рис. 2).

Три базовых устройства в сочетании с пятью втычными модулями защиты (в двух версиях) дают широкий диапазон токовых уставок до 65 А

Рис. 2. Три базовых устройства в сочетании с пятью втычными модулями защиты (в двух версиях) дают широкий диапазон токовых уставок до 65 А

Благодаря модульной структуре устройства блок расцепителя (модуль управления) может быть легко вставлен в основной модуль или отделен от него (рис. 3).

Установка блока расцепителя в базовое устройство PKE

Рис. 3. Установка блока расцепителя в базовое устройство PKE

Уставка тока расцепителя, а также другие параметры могут быть изменены без физического отключения расцепителя от электрической цепи и его демонтажа. Также нет необходимости менять устройства защиты при тестировании двигателей в критических режимах благодаря широкому диапазону настройки уставок. Благодаря быстрой трансформации и простоте установки эти автоматы очень просты в обслуживании, максимально безопасны и позволяют точно настроить ток уставки в любой момент.

Системные решения

Автоматический выключатель для защиты двигателя PKE имеет разнообразные проверенные временем аксессуары серии x-Start для безопасного и рационального монтажа щитов управления. В большинстве случаев необходимо применение различного типа контактов в разных комбинациях для решения задач блокировки, сигнализации срабатывания по аварии или индикации положения контактов. Благодаря модульной системе x-Start автоматы PKE легко обеспечиваются дополнительными контактами, аварийными, сигнальными и прочими компонентами (рис. 4).

Интеграция PKE в систему x-Start

Рис. 4. Интеграция PKE в систему x-Start

Интегрирование PKE в систему x-Start позволяет:

  • получить необходимый уровень гибкости благодаря использованию стандартных компонентов,
  • сократить и упростить инженерные расчеты,
  • минимизировать риски, связанные с транспортировкой.

У оборудования для коммутации серии x-Start штыревые соединения силовой и вспомогательной цепей заменяют классическое подключение. Если до сих пор пускатели двигателей подключались с использованием сложной системы проводов между автоматическими выключателями для защиты двигателя и контакторами, то сейчас соединение между выключателем и контактором осуществляется с использованием механических втычных модулей с целью создания устойчивых блоков. Безынструментальные втычные соединения означают быстрое и надежное подключение.

Для автоматов PKE доступны комплекты безынструментальной сборки, позволяющие собирать из стандартных компонентов сборки для пуска двигателей (пускатели) номиналом до 15 А, что существенно упрощает и ускоряет процесс монтажа и сборки без существенных затрат. Автоматы защиты PKE и контакторы DILM нередко имеют одинаковую ширину. Таким образом, не теряется ни один миллиметр пространства. Сборка пускателей на базе PKE и стандартных компонентов исключает ошибки, обеспечивает безопасность в системе с двумя независимыми контакторами в пускателе и дает возможность установки «бок о бок».

Шаг в будущее: применение PKE
с инновационной технологией Darwin

SmartWire Darwin (SWD) — это инновационная интеллектуальная технология подключения для щитовых панелей — без управляющей проводки, без распределенных модулей ввода/вывода, без трудоемкой адресации через переключатели DIP. Подключение и эксплуатация устройств в распределительных системах с использованием SWD становится, действительно, простой задачей. Технология SmartWire Darwin превращает стандартное оборудование переключения в интеллектуальную систему коммуникационных приборов. Устройства управления RMQ-Titan подключаются тем же способом с использованием одного-единственного кабеля.

SmartWire Darwin является оптимальным дополнением к пусковым комбинациям с автоматическими выключателями PKE (рис. 5). Данная технология является идеальным решением для соединения без сложного монтажа проводки. Благодаря SWD пусковые сборки на базе PKE с расширенными версиями защитных модулей полностью интегрируются в системы автоматизации.

Интеграция коммутационных устройств и пусковых сборок линейки Moeller в систему SmartWire Darwin

Рис. 5. Интеграция коммутационных устройств и пусковых сборок линейки Moeller в систему SmartWire Darwin

Текущее значение тока, протекающего через PKE, а также параметры его состояния, диагностические параметры и сообщения о перегрузках передаются в систему управления через модуль COM-интерфейса PKE-SWD-32. Информация может передаваться напрямую в контроллер или же через промежуточные звенья. Простота доступа к текущим параметрам системы и прозрачность данных повышает эффективность управления и надежность приводных систем, защищаемых автоматами защиты двигателей.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Блок концевых выключателей назначение
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector