Токовая защита с использованием расцепителей встроенных в автоматические воздушные выключатели до 1 кв.

В последние годы вместо предохранителей для защиты от к.з. и перегрузки электроустановок до 1 кВ широко стали применять электромагнитные, тепловые и полупроводниковые расцепители встроенные в автоматические воздушные выключатели (автоматы).

Автоматы представляют собой коммутационные аппараты, состоящие из выключателя с мощной контактной системой для разрыва тока к.з. и автоматических защитных устройств (расцепителей), представляющих собой реле прямого действия, которые автоматически отключают выключатель, если, проходящий через него ток, превышает ток уставки расцепителя. Поэтому такие выключатели получили название автоматических выключателей.

Автоматы имеют ряд преимуществ по сравнению с предохранителями. А именно:

− готовность к немедленному включению после аварийного отключения защищаемой цепи;

− одновременное отключение всех фаз (полюсов) защищаемой цепи.

В зависимости от типа автомата в них устанавливаются различные расцепители: тепловые, электромагнитные, электронные.

Тепловой расцепитель представляет собой тепловое реле, принципиальная схема которого приведена на рис. 3-3. Основным элементом теплового реле, которое реагирует на количество тепла, выделяемого в его нагревательном элементе (биметаллической пластине) при прохождении через него тока. Биметаллическая пластина 1, выполняется из 2‑х различных металлов а и б, которые при нагревании удлиняются на разную величину, вследствие чего пластина изгибается и освобождает защёлку 2. Далее под действием пружины 3 производится отключение автомата и замыкание контакта 4. Время срабатывания тепловых расцепителей тем больше, чем меньше ток перегрузки.

	Рис. 3-3. Принципиальная схема теплового расцепителя.

Электромагнитный расцепитель представляет собой электромагнит, который при определённом токе мгновенно притягивает якорь, вследствие чего происходит отключение автомата.

Принципиальная схема электромагнитного расцепителя мгновенного действия и его защитная характеристика представлена на рис. 3-4.

	Рис. 3-4 Принципиальная схема (а) и время-токовая характеристика (б) электромагнитного расцепителя мгновенного действия.

 

При к.з. ток, превышающий уставку расцепителя, проходит через обмотку электромагнита Э и якорь Я, преодолевая усилие пружины П1, притягивается к электромагниту. Далее, рычаг защёлки Р3 поворачивается, расцепляя защёлку З и под действием пружины П2 силовые контакты автомата размыкаются, отключая повредившийся элемент сети от источника питания.

Электромагнитными расцепителями мгновенного действия оснащаются выпускаемые отечественной промышленностью автоматические выключатели серии А.

Промышленностью выпускаются также автоматы, имеющие комбинированные расцепители (например, автоматы серии АВМ), которые осуществляют защиту, как от перегрузки, так и от к.з. Комбинированные расцепители могут содержать комбинацию из 2‑х расцепителей теплового и электромагнитного или 2‑х электромагнитных расцепителей один из которых осуществляет защиту от перегрузки (время его срабатывания зависит от величины тока), другой – защиту от к.з. (мгновенный).

Принципиальная схема комбинированного расцепителя и его защитная (время-токовая) характеристика представлены на рис. 3-5. При возникновении тока перегрузки электромагнитная сила притяжения якоря Я к электромагниту Э не преодолевает усиление сильной пружины П3, но способна растянуть слабую пружину П1. В результате часовой механизм ЧМ запускается через рычаг Р. При повороте оси ЧМ на определённый угол, прекращается удерживание оси часовым механизмом, якорь притягивается к электромагниту, защёлка З освобождается и автомат отключается, разрывая силовые контакты. При токе к.з. электромагнитное усилие мгновенно преодолевает усилие пружины П3 и автомат срабатывает мгновенно. Значения уставок могут изменяться при помощи устройств уставки У1 и У2 с фиксацией на шкалах Ш1 и Ш2.

	Рис. 3-5. Принципиальная схема (а) и время-токовая характеристика (б) электромагнитного расцепителя с часовым механизмом.

 

 

С целью расширения возможностей использования автоматов для выполнения токовой защиты автоматы серии АВМ могут оборудоваться так называемым замедлителем расцепителя, который создаёт независимую от тока дополнительную выдержку времени 0,25-0,4 с или 0,4-0,6 с. Наличие замедлителя сдвигает защитную характеристику автомата вверх, что расширяет возможности согласования время-токовых характеристик автоматов установленных на смежных участках электрической сети. Такие автоматы называются селективными.

Автоматы серии А3100 оснащаются тепловыми расцепителями.

Автоматы серий А3110, А3120, А3130 и А3140 оснащаются электромагнитными расцепителями мгновенного действия и тепловыми расцепителями.

Основные технические параметры автоматических выключателей:

- номинальное напряжение автомата U_{ав. ном .};

- номинальный ток автомата I_{ав. ном .};

- номинальный ток расцепителя I_{расц.ном .};

- ток уставки расцепителя замедленного действия I_уст.1;

- ток уставки расцепителя мгновенного действия I_{уст.2 .}

Выбор автоматов, используемых в качестве токовой защиты, должен осуществляться с соблюдением следующих условий:

U_ав.ном. ³ U_сети

I_ав.ном. ³ I_{раб. макс.} (3-4)

I_уст.1 ³ (1,3¸1,5) I_{раб. макс}.

I_уст.2 ³ (1,5¸1,8) I_пер.

Кроме того, расцепитель автомата характеризуется его защитной (время-токовой) характеристикой.

Ток перегрузки I_пер. определяется с учётом пусковых токов электродвигателей.

Защита считается чувствительной, если

(3-5)

Выводы:

Автоматические выключатели (автоматы) представляют собой аппараты, состоящие из выключателя с мощной контактной системой для отключения токов к.з. и реле токовой защиты, действующих на отключение автомата при возникновении повреждения или перегрузки.

2. Автоматы имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с плавкими предохранителями:

- готовность к быстрому включению немедленно после отключения защищаемой линии;

- способность отключать все три фазы защищаемого присоединения, в то время как перегорание предохранителя в одной фазе может привести к опасному режиму работы на 2‑х фазах для электродвигателей.

Наличие лучших защитных (время-токовых) характеристик автоматов, по сравнению с плавкими предохранителями предопределило широкое их применение в качестве основной токовой защиты в электрических сетях до 1 кВ.