Схема трехполюсного рубильника

1 – изоляционная плита

2 – клеммы

3 – неподвижные контакты

4 – подвижные контакты

5 – рукоятка

6 – трехфазный электрический приемник.

 

При повороте рукоятки усилие через пружины предается подвижным контактам (ножам). Размыкание контактов начинается только при определенном усилии. Пружины в это время находятся в растянутом состоянии и в процессе размыкания обеспечивают быстрое движение подвижных контактов (ножей) независимо от дальнейшего увеличения нажима на рукоятку. Такое размыкание контактов позволяет быстро гасить дугу, обеспечивая малый износ ножей.

Теплостойкий пакетный кулачковый переключатель (ТПКП)

Теплостойкий пакетный кулачковый переключатель

В однофазных электротепловых аппаратах нагревательный элемент состоит из двух секций, различные способы включения которых изменяют его мощность. Включение секций — последовательное и параллельное.

Переключатель ТПКП состоит из шпинделя 2 с кулачками механизма быстрого переключателя 3, корпуса 4 и контактной группы 7 с клеммами 5 неподвижных контактов. Контактная группа закреплена на корпусе с помощью винтов 6.

Схема кулачкового переключателя для положения рукоятки 1 "О"

Механизм быстрого переключения 3 крепится винтами 8. Он состоит из фигурной шайбы, к впадинам которой пружинами прижимаются шарики. При повороте рукоятки на 45° пружины сжимаются, и шарики начинают соприкасаться с выступами шайбы. При дальнейшем повороте рукоятки потенциальная энергия сжатых пружин увеличивает скорость вращения шпинделя с кулачками. При быстром повороте кулачков увеличивается скорость размыкания контактов, поэтому искра (дуга) между ними легче гасится.

При повороте рукоятки на 90° по часовой стрелке (положение рукоятки "1") все нагревательные элементы оказываются включенными в электросеть последовательно, а нагрев будет слабым. При установлении рукоятки в положение "2" одна часть нагревательных элементов будет обесточена, а другая включена, что приведет к снятию половины мощности (средний нагрев). При переводе рукоятки в положение "3" все нагревательные элементы будут включены параллельно, что дает максимальный нагрев.

Штепсельные разъемы

Служат для включения переносных, передвижных приемников однофазного и трехфазного тока.

Штепсельные разъемы

Приемники однофазного тока снабжены штепсельным разъемом с заземляющим контактом. К клеммам гнезд 6 розетки 1 подсоединяют провода электрической сети, к клеммам гнезда 8 — провод заземления. К контактам 4 вилки подсоединяют выводы электрического приемника, к контактам 5 — провод от его корпуса. При подключении электроприемника к сети штепсельной вилкой контакты 5 входят в соприкосновение (замыкаются) с контактами 8 раньше, чем токоподводящие контакты 6 с контактами 4. Шнур 9 электрического приемника укрепляется на вилке 2 скобкой или специальным зажимным устройством.

а - четырехполюсный штепсельный разъем приемников трехфазного тока

б – одноплюсный штепсельный разъем с заземляющим контактом

Четырехполюсный штепсельный разъем приемников трехфазного тока. Он состоит из розетки 1 и вилки 2. К трем клеммам гнезд 6 подводят линейные провода, а клеммы гнезда 8 соединяют с заземленной шиной или нулевым проводом. К трем контактам 4 вилки присоединяют обмотки электродвигателя или спирали электротеплового аппарата. К более длинному контакту 5 подсоединяют корпус машины.

При замыкании контактов штепсельной вилки с контактами розетки, прежде всего замыкаются контакты 5 и 8. Благодаря этому корпус заземляется раньше, чем напряжение попадет на рабочие клеммы электроприемника. Вилку можно вставить в розетку, только совместив впадины 3 с выступами 7. Таким образом, если в приемнике испортится электроизоляция, опасности поражения электрическим током в момент подключения его к сети не возникнет. Не будет ее и во время работы электроприемника.

Пакетные выключатели

Выпускаются различных видов: на силу тока 10 и 25 А и на напряжение 220 В одно-, двух- и трехполюсном исполнении. Пакетный выключатель состоит из механизма переключения, рукоятки и контактной группы. Клеммы неподвижных контактов выступают за пределы корпуса, а подвижные контакты находятся внутри корпуса на стержне квадратного сечения. Поворачивают их рукояткой. В пакетном переключателе одно положение рукоятки соответствует отключенному состоянию приемника, а три остальных — включенному по различным схемам.

Примеры пакетных выключателей

 

Кнопочные выключатели

Наибольшее распространение получили трехполюсные выключатели типа ПНВ и ПНВС, снабженные кнопками "пуск" и "стоп". При нажатии на кнопку "пуск" подвижные контакты замыкаются с неподвижными и фиксируются в этом положении с помощью защелки. При нажатии на кнопку "стоп" защелка отводится и под действием пружины подвижные контакты возвращаются в исходное положение. Выключатели ПНВ служат для включения двигателей трехфазного тока малой мощности, а выключатели ПНВС — двигателей однофазного тока с пусковой обмоткой. Пусковая обмотка подключается к сети на короткое время до набора рабочего режима, после чего она автоматически отключается.

Примеры кнопочных выключателей

Аппараты защиты

Аппараты защиты предназначены для защиты электрооборудования и электросетей от коротких замыканий и перегрузок. Чрезмерные токи короткого замыкания и перегрузки могут возникнуть в цепи, когда сопротивление ее оказывается значительно меньше номинального сопротивления приемника и сетей. Под действием токов короткого замыкания за очень непродолжительное время выделяется такое количество тепла, которое приводит к пожарам из-за воспламенения изоляции проводов и электрооборудования. Поэтому аппараты защиты и предназначены для того, чтобы обесточить электросети и оборудование до возникновения перегрева.

К аппаратам защиты относятся плавкие предохранители, автоматические выключатели, тепловые реле защиты.

Плавкие предохранители

Примеры плавких предохранителей

 

Плавкий предохранитель является самым слабым участком защищаемой электрической цепи, срабатывающим в аварийном режиме, тем самым разрывая цепь и предотвращая последующее разрушение более ценных элементов электрической цепи высокой температурой, вызванной чрезмерными значениями силы тока.

Все плавкие вставки включают в себя два основных элемента:

· плавкий элемент - токопроводящий элемент из металла, сплава нескольких металлов или специально подобранных слоёв нескольких металлов;

· корпус - механизм или систему крепления плавкого элемента к контактам, обеспечивающим включение плавкого предохранителя в целом, как устройства, в электрическую цепь.

Корпуса плавких предохранителей обычно изготавливаются из высокопрочных сортов специальной керамики. Для корпусов предохранителей с малыми номинальными токами используются специальные стекла. Корпус плавкой вставки обычно выполняет роль базовой детали, на которой укреплен плавкий элемент с контактами плавкой вставки, указатель срабатывания, свободные контакты, устройства для оперирования плавкой вставкой и табличка с номинальными данными. Одновременно корпус выполняет функции камеры гашения электрической дуги.

По рабочим характеристикам защитных цепей предохранители подразделяются на:

· Быстродействующие.

· Низковольтные.

· На среднее напряжение.

· На высокое напряжение.

Недостатки плавких предохранителей:

· Возможность использования только один раз.

· Конструкция, дающая возможность шунтирования, то есть использования «жучков», приводящих к пожарам.

· В цепях трёхфазных электродвигателей при сгорании одного предохранителя инициируется пропадание одной фазы, что может привести к выходу из строя электродвигателя.

· Возможность необоснованной замены на предохранитель номиналом выше.

· Возможный перекос фаз в трёхфазных электроцепях при больших токах.

Преимущества:

· В асимметричных трёхфазных цепях при аварии на одной фазе, питание пропадёт только на одной фазе, а остальные две фазы продолжат дальше снабжать нагрузку.

· Из-за более простой конструкции, чем у автомата защиты, почти исключена возможность т. н. «поломки механизма» — в случае аварийной ситуации предохранитель полноценно обесточит цепь.

· После замены плавкой вставки предохранителя в цепи получается защита с характеристиками, заявленными производителем в отличие от случая с использования автоматического выключателя с подгорающими контактами.

Автоматические выключатели

Примеры автоматических выключателей

 

 

Автоматические выключатели предназначены для многоразовой защиты электрических установок от перегрузок и коротких замыканий. Некоторые модели обеспечивают защиту от других аномальных состояний, например, от недопустимого снижения напряжения. Главным отличием от плавкого предохранителя является возможность многократного использования.

Автоматический выключатель конструктивно выполнен в диэлектрическом корпусе. Автоматический выключатель, рассчитанный на небольшие токи, часто имеет крепление для монтажа на DIN-рейку. Механизм расцепления приводится в действие одним из двух расцепителей: тепловым или магнитным.

· Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину (состоит из двух слоев: инвар и железо), нагреваемую протекающим током. При протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепления. Время срабатывания зависит от тока и может изменяться от секунд до часа. В отличие от плавкого предохранителя, автоматический выключатель готов к следующему использованию после остывания пластины.

· Электромагнитный расцепитель (отсечка) - расцепитель мгновенного действия, представляет собой соленоид, подвижный сердечник которого также может приводить в действие механизм расцепления. Ток, проходящий через выключатель, течет по обмотке соленоида и вызывает втягивание сердечника при превышении заданного порога тока. Мгновенный расцепитель, в отличие от теплового, срабатывает очень быстро (доли секунды), но при значительно большем превышении тока.

Тепловые реле защиты

Пример теплового реле защиты

Тепловые реле - это электрические аппараты, предназначенные для защиты электродвигателей от токовой перегрузки.

Они работают по тому же принципу, что и автоматические выключатели с тепловыми расцепителями. Отличаются они тем, что биметаллическая пластина воздействует не на главные контакты, а на контакты, находящиеся в цепи обмотки магнитного пускателя – аппарата дистанционного управления.