ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ-ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Предохранитель-выключатель представляет собой аппарат, который выполняет одновременно функции рубильника и предохранителя (рис. 15-9). Он предназначен для ручного включения и отключения цепей под нагрузки, а также для защиты цепей при перегрузках и коротких замыканиях.

Предохранители-выключатели изготовляются двух- и трехполюсные, на токи до 350 А и напряжение до 500 В. Коммутационная износостойкость их – 2500 циклов включено – отключено при номинальной нагрузке, механическая износостойкость – 5000 циклов. Привод – от боковой рукоятки или рычажный.

В стальном каркасе 1 помещается пластмассовая траверса 4, на которой закреплены два или три патрона 5 предохранителей. В предохранителях-выключателях применена кулисная система привода, кинематика движения которого обеспечивает прямолинейное поступательное перемещение траверсы с закрепленными на ней предохранителями. Такая кинематика создает двойной разрыв коммутируемой цепи путем одновременного отключения ножей предохранителей от стоек 6, установленных на пластмассовых рейках 7. Подвижные части предохранителя надежно фиксируются в отключенном положении. Рукоятка 3 может быть снята в отключенном положении аппарата, что предотвращает случайное включение его. Контактные стойки рассчитаны для переднего присоединения медных и алюминиевых кабелей, проводов и шин.

Предохранители, предназначенные для работы в цепях переменного тока, не имеют дугогасительных камер, так как обладают достаточной коммутационной способностью за счет двойного разрыва цепи. Предохранители постоянного тока имеют дугогасительные камеры.

Съем патрона для замены перегоревшей вставки возможен только в отключенном положении аппарата. Для этого достаточно откинуть защелку 2 верхнего замка, несколько наклонить патрон в сторону оператора, а затем потянуть его вверх.

Аналогичные конструкции предохранителей-выключателей выполняются на высокое напряжение. Их отключение производится по тем же правилам, как и для разъединителей.

ГЛАВА 16. НИЗКОВОЛЬТНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Низковольтные выключатели предназначены для автоматической защиты (отключения) электрических цепей при аварийных режимах (например, при коротких замыканиях, перегрузках, недопустимом снижении или исчезновении напряжения, изменении направления тока или мощности и т. д.), а также для нечастых оперативных коммутаций этих цепей.

Рис. 16-1. Процесс отключения цепи при коротком замыкании нормальным (а) и токоограничивающим (б) автоматическим выключателем

Конструкции, параметры и защитные функции выключателей весьма разнообразны, однако по быстродействию – собственному времени отключения – их можно подразделить на нормальные, с выдержкой времени на отключение и токоограничивающие. Быстродействием определяются основные принципы конструирования. В отдельную группу следует выделить выключатели гашения магнитного поля.

Под собственным временем отключения понимают время I_откл (рис. 16-1) от момента, когда контролируемый параметр превзошел установленное для него значение (уставку – на рисунке I_уст), до момента начала расхождения контактов (на рисунке I_откл) или время от подачи импульса на отключение до момента начала расхождения контактов. Это время зависит от способа расцепления и конструкции расцепляющего устройства выключателя, от силы отключающих пружин, массы подвижной системы и пути этой массы до момента размыкания контактов. Под полным временем отключения выключателя понимают собственное время отключения плюс время гашения дуги t_г зависящее главным образом от эффективности дугогасительного устройства.

Нормальные выключатели. Собственное время отключения их в зависимости от номинального тока и конструкции лежит в пределах 0,02 – 0,1 с.

Выключатели с выдержкой времени. Эти выключатели осуществляют после получения импульса на срабатывание, т. е. перед отключением, выдержку времени. Они нужны для селективной защиты, т. е. такой защиты, при которой отключается ближайший к месту аварии участок (рис. 16-2). Это достигается за счет разной выдержки времени (t₁ < t₂ < 1₃).

Рис. 16-2. Схема селективной защиты

Токоограничивающие выключатели. Время отключения их не должно превосходить 0,005 с. В отдельных конструкциях достигнуто время отключения порядка 0,001 С. Эти выключатели обладают токоограничивающим эффектом и поэтому могут применяться для защиты цепей с любыми практически возможными токами короткого замыкания. Например, в цепи с установившимся током короткого замыкания 400 кА при начальной скорости нарастания тока 4,5 • 10⁶ А/с автоматическому выключателю с временем отключения 0,08 с приходится отключать ток 280 кА, при t_откл = 0,04 с отключаемый ток составит 160 кА, а токоограничивающему выключателю при t_откл = 0,005 с придется отключать ток около 22 кА. Электродинамические силы, таким образом, ограничиваются в 50 – 150 раз.

Токоограничивающие выключатели применяются во всех выпрямительных установках для защиты анодных цепей при обратных зажиганиях, на электрифицированных железных дорогах, линиях метрополитена и трамвая, а также во многих мощных установках с короткими линиями передачи.

Выключатели гашения магнитного поля. Применяются в цепях возбуждения крупных машин. Если в результате нарушения изоляции внутри

машины возникло короткое замыкание, то единственным способом, позволяющим ограничить размеры аварии, является быстрое сведение к нулю, т. е. гашение, магнитного поля обмотки возбуждения. Эту задачу и выполняют выключатели гашения магнитного поля.

Выключатели на номинальные напряжения до 660 В переменного тока частоты 50 и 60 Гц и до 440 В постоянного тока изготовляются (как правило) на номинальные токи до 6,3 кА, отдельные серии – до 12 кА, а специальные для электролизных установок – до 100 кА. Отключающая способность современных автоматических выключателей достигает 200 – 300 кА. По числу полюсов выключатели выполняются одно-, двух- и трехполюсными.

Токоограничивающие автоматические выключатели изготовляются на напряжение до 3,3 кВ постоянного тока.