Разновидности и характеристики коммутационных защитных элементов

Виды и применение коммутационных устройств.

2.1. Виды коммутационных устройств.

Механическое коммутационное устройство— коммутационное устройство, предназначенное для замыкания и размыкания одной или нескольких цепей с помощью размыкаемых контактов. Любое механическое коммутационное устройство можно характеризовать в зависимости от среды, в которой размыкаются и замыкаются его контакты, например воздушной, SFG, масляной.
Полупроводниковое коммутационное устройство — коммутационное устройство, созданное для включения и/или отключения тока в электрической цепи в результате воздействия на регулируемую проводимость полупроводника. Полупроводниковый коммутационный прибор рассчитан также на отключение тока.
Плавкий предохранитель — коммутационный аппарат, размыкающий цепь (посредством плавления одного или нескольких своих специально спроектированных и калиброванных элементов), в которую он включен, и отключает ток, когда он превышает заданное значение в течение достаточного времени.
Автоматический выключатель — контактный коммутационный аппарат, способный включать, проводить и отключать токи при нормальных условиях в цепи, а также включать, проводить в течение установленного нормированного времени и отключать токи при указанных ненормальных условиях в цепи, таких как короткое замыкание.
Контактор (контактный) — контактный коммутационный аппарат с единственным положением покоя, с управлением не вручную, способный включать, проводить и отключать токи при нормальных условиях цепи, включая перегрузку. Термин «с управлением не вручную» означает, что для управления прибором и его работы требуется одно или несколько внешних усилий. Контактор обычно предназначен для частой работы.
Полупроводниковый контактор — аппарат, который выполняет функции контактора за счет использования полупроводникового коммутационного аппарата. Полупроводниковый контактор может также включать в себя контактные коммутационные аппараты.
Контрольное коммутационное устройство — автоматически управляемое коммутационное устройство, начинающее работать при определенных условиях, выраженных в количественном значении (давление, температура, скорость, уровень жидкости и т.д.).

Разрядник для защиты от перенапряжений — устройство, предназначенное для защиты электрооборудования от высоких переходных перенапряжений и ограничения длительности, а часто и амплитуды последующего тока.

Так же они могут классифицироваться по типам:
а)По типу управляющего сигнала:
1 – электрическое управление;
2 – механическое (ручное) управление.
б)По принципу коммутации:
1 – контактные;
2 – бесконтактные.
в)По принципу действия:
1 – контактного типа;
2 – механические;
3 – электромагнитные;
4 – магнитоуправляемые;
5 – магнитогидродинамические;
6 – электростатические;
7 – электротепловые;
8 – электромагнитострикционные;
9 – бесконтактного типа;
10 – электронные;
11 – магнитные;
12 – гальваномагнитные;
13 – оптоэлектронные;
14 – электретные;
15 – пьезоэлектрические;
16 – криотронные;
17 – халькогенидные;
18 – оптические.
г)По способу управления приводом все механические переключатели делятся на:
1 – нажимные (кнопочные);
2 – перекидные (тумблер);
3 – поворотные (галетные);
4 – движковые;
5 – сенсорные.
д)Коммутационные устройства с электрическим управлением (реле):
1 – электромагнитные;
2 – магнитоуправляемые (герконовые);
3 – магнитодинамические;
4 – электростатические;
5 – электромагнитострикционные;
6 – электротепловые;
7 – электронные;
8 – гальваномагнитные;
9 – электретные;
10 – магнитные;
11 – пьезоэлектрические;
12 – криотронные;
13 – халькогенидные;
14 – оптические.
е)По типу исполнительной системы оптические реле (оптроны) делятся на:
1 – резисторные;
2 – диодные;
3 – транзисторные;
4 – однопереходные транзисторы.

2.2. Применение коммутационных устройств.

Управляющее воздействие может осуществляться непосредственно оператором (нажатие кнопки, переключение тумблера и т. д.) — ручное управление. Устройства коммутации с таким управлением находятся на панелях аппаратуры.
Управляющее воздействие может производиться электрическим управляющим сигналом. Устройства коммутации с таким управлением используются тогда, когда пульт управления отделен от аппаратуры, в которой должна осуществляться коммутация, и связан с нею электрически с помощью соединительных линий. При этом первичное управляющее воздействие — это непосредственные действия оператора, которые преобразуются управляющий электрический сигнал, поступающий затем по проводам к исполнительным элементам.
Не меньшее значение имеют такие коммутационные устройства, в которых управляющим воздействием является электрический сигнал при автоматическом управлении аппаратурой. При этом управляющие сигналы вырабатываются в аппаратуре без участия оператора.
В коммутационных устройствах большое значение имеют исполнительные элементы, которые бывают контактные и бесконтактные. Соответственно различают контактные и бесконтактные коммутационные устройства. В контактных используется электрический контакт – соприкосновение тел (контакт-деталей), обеспечивающее непрерывность цепи. В таких коммутационных устройствах (реле, кнопки и т. д.) обычно применяют стыковой контакт, при котором контакт-детали прижимаются друг к другу. Существуют также врубные и вставные контакты, когда контакт-детали перед рабочим состоянием осуществляют боковое или продольное движение в прижатом состоянии с преодолением сил трения (переключатели ручного управления, соединители).

Контактные исполнительные элементы применяются как при ручном, так и при дистанционном и автоматическом управлении. При ручном управлении это контакт-детали кнопок, тумблеров, переключателей. При дистанционном и автоматическом управлении – это контакт-детали электромагнитных реле и магнитоуправляемых герметизированных контактов (герконов).
В бесконтактных исполнительных элементах используется изменение условий протекания тока в объеме кристалла и его поверхностном слое под влиянием электрических напряжений, освещения и т. п. Такие элементы применяют в основном при дистанционном и автоматическом управлении аппаратурой – это оптроны, транзисторные ключи и коммутаторы. Начали находить применение бесконтактные коммутационные устройства с ручным управлением, например, кнопки с оптронами и магниторезисторами, а также сенсорные.

Коммутационные аппараты

Коммутационные аппараты представляют собой электрические приборы, которые используются для коммутации цепи и пропуска электроэнергии. Под коммутацией понимаются процессы, которые содействуют замыканию и размыканию электросистемы. Оборудование может быть контактным и бесконтактным.

При изготовлении бесконтактных коммутационных аппаратов базой служат газоразрядные либо полупроводниковые аппараты. Количество полюсов в них может находиться в диапазоне от 1 до 4. Чаще всего встречаются двухпозиционные устройства, которые могут функционировать либо в положении «включено», либо «выключено».

Разновидности коммутационных аппаратов

Основными разновидностями коммутационных устройств являются:

  • выключатели;
  • рубильники;
  • предохранители;
  • контакторы;
  • электрические реле;
  • дифференциальные автоматы;
  • устройства защитного отключения и другие.

Рубильники бывают различных видов:

  1. Переключатели – устройства, которые переводят электрический ток между системами
  2. Разъединители – используются для прерывания электроснабжения цепи с небольшими токами с целью проведения осмотра либо восстановительных работ электросистемы (под небольшими токами понимают токи утечки, емкостные токи шин, токи цепей измерения и другие)
  3. Короткозамыкатели – создают короткое замыкание, используются крайне редко.

Основные характеристики коммутационных аппаратов

При выборе коммутационных аппаратов необходимо ориентироваться на их определенные свойства. Основными из них являются:

  • параметр электросети – физическая величина, под которую разрабатывалось оборудование (это может быть напряжение, сила тока и т.д.);
  • установка параметра электросети – определенное значение величины, при котором будет производиться отключение контакта;
  • границы установки – диапазон величин установки, под которые производится регулировка аппарата;
  • время включения и отключения – временные промежутки от момента направления команды до ее осуществления;
  • коммутационная стойкость к износу – способность устройства производить заданное количество операций при наступлении определенных условий.

Коммутационные аппараты с ручным управлением

К оборудованию этого вида относятся:

  • контроллеры;
  • тумблеры;
  • рубильники;
  • пакетные выключатели.

Такие коммутационные аппараты могут использоваться для автоматического включения и выключения электродвигателей и других устройств. Особенностью тумблеров является их сфера применения – они позволяют переключать электрические цепи различных видов тока при номинальной нагрузке. Устройства могут иметь рычажной либо центральный привод. Провода к ним подключаются с тыльной стороны либо спереди.

Рубильники с центральным управлением используются в роли разъединителя, с их помощью можно отключать электроцепи, которые были обесточены. Оборудование с рычажным приводом позволяет совершать операции с системами, находящимися под напряжением. Каждый вид устройств может иметь дугогасительные камеры или поставляться без них. В коммутаторах с центральной ручкой плотность соприкосновения контактируемых поверхностей губок и ножика достигается благодаря пружинистым характеристикам материала и металлическим пружинам.

Чтобы обеспечить защиту ножам коммутационных аппаратов от оплавления дугой при работе оборудования с повышенными токами, их изготавливают с контактами для гашения дуги или искры. Ножики оснащаются искрогасителями. При их отключении срабатывают пружины, которые размыкают цепь.

Компания «ИНЭЛТ» – надежный поставщик коммутационных аппаратов

Мы специализируемся на поставках оборудования для электрических сетей на территории Республики Беларусь. Компания «ИНЭЛТ» обладает внушительным опытом работы в этой сфере и предлагает широчайший ассортимент продукции. У нас вы найдете все необходимое для увеличения защиты сети и обеспечения безопасности людей и имущества, находящегося на объектах. Разумные цены, высокое качество продукции, безупречный уровень обслуживания – это лишь некоторые преимущества сотрудничества с нами. Обращайтесь! И в самые сжатые сроки мы доставим ваш заказ в нужный регион нашей страны.

БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА

Студенческий блог для электромеханика. Обучение и практика, новости науки и техники. В помощь студентам и специалистам

09.06.2011

Коммутационно-защитная аппаратура

К аппаратуре защиты относятся различного рода реле, автоматические выключатели и предохранители.

Автоматическим выключателем (автоматом) называется электрический коммутационно-защитный аппарат с высокой коммутационной способностью, предназначенный для автоматического размыкания электрических цепей при аварийных ситуациях, а также для нечастых оперативных включений и отключений электрических цепей при нормальных условиях работы.

Для более частых оперативных включений-отключений электрических цепей разработаны коммутационно-защитные аппараты (типа АКЗ), обладающие повышенной коммутационной способностью.

Автоматы, срабатывающие при токах короткого замыкания без выдержки времени и встроенные в пластмассовый защитный корпус, называются неселективными (установочными). Автоматы с выдержкой времени при отключении токов короткого замыкания называются селективными.

Расцепители в автоматах контролируют величину соответствующего параметра защищаемой цепи и дают сигнал на отключение автомата, когда эта величина достигнет заданного значения, называемого уставкой (ток срабатывания, напряжение срабатывания и т. д.), Так, например, уставка генераторных автоматов равна 115% номинального тока генератора. В расцепителях предусматривается возможность регулирования уставки в достаточно широких пределах. Это необходимо для осуществления селективной (избирательной) защиты электрической сети, в которую включен автомат.

Установочные автоматы комплектуются следующими видами расцепителей:

  • электромагнитными, срабатывающими мгновенно при токах, превышающих номинальный ток уставки от 2 до 20 раз (защита от токов короткого замыкания);
  • тепловыми, срабатывающими при токах, составляющих от 1,25 до 1,8 номинального тока расцепителя (защита от перегрузок);
  • комбинированными, состоящими из электромагнитных и тепловых элементов.

Расцепители установочных автоматов не имеют приспособлений для регулирования тока срабатывания в эксплуатации.

Автоматы наряду с ручным могут снабжаться дистанционным электромеханическим приводом, электродвигательным в автоматах серий АМ и А3100.

В судовых автоматах используется механизм моментного включения и отключения, когда замыкание и размыкание контактов осуществляется с постоянной скоростью, не зависящей от частоты вращения рукоятки.

Основными характеристиками автоматов являются: защитная (время-токовая) характеристика, предельная коммутационная способность, термическая устойчивость, электродинамическая устойчивость, механическая и электрическая износоустойчивость.

Защитной характеристикой автомата называют зависимость полного времени от момента возникновения тока короткого замыкания до момента срабатывания расцепителя от силы тока, проходящего через расцепитель, или кратности этого тока по отношению к номинальному току расцепителя. Защитные характеристики автоматов определяются наличием тепловых, электромагнитных или комбинированных расцепителей, а также селективной пристройкой замедлителя расцепления.

По особенностям защитных характеристик различают автоматы мгновенного действия с зависимой выдержкой времени при перегрузках и мгновенным отключением при коротких замыканиях.

Установочный автомат снабжен тепловым и электромагнитным разделителями, работающими независимо друг от друга.

При токах нагрузки, меньших по сравнению с током уставки электромагнитного расцепителя, работает только тепловой расцепитель, так как уставка электромагнитного расцепителя больше уставки теплового расцепителя. При токах нагрузки, превышающих уставку электромагнитного расцепителя, работает только электромагнитный расцепитель, так как тепловой расцепитель имеет при этих токах большее время срабатывания. При работе электромагнитного расцепителя полное время срабатывания автомата мало, и это является весьма ценным его качеством.
Большая скорость срабатывания установочных автоматов, примерно одинаковая для всех аппаратов этого типа, ограничивает селективность их работы. Селективность действия двух установочных автоматов возможна лишь в пределах уставок их электромагнитных расцепителей.

В селективных автоматах, снабженных замедлителями расцепления, время срабатывания автомата увеличивается на время срабатывания замедлителя.

Предельная коммутационная способность автомата — это наибольшее значение тока, который электрический аппарат способен отключить без повреждений и включить без сваривания контактов.

Термическая устойчивость — наибольшее значение тока, который электрический аппарат способен пропустить в течение короткого промежутка времени без порчи изоляции и токоведущих частей. Термическая устойчивость количественно может характеризоваться также произведением квадрат силы тока на время протекания тока пропорциональным количеству выделенного тепла.

Электродинамическая устойчивость — наибольшее значение тока (ударный ток), который электрический аппарат способен выдержать в течение короткого промежутка времени без механических повреждений.

Механическая и электрическая износостойкость — количество коммутационных циклов включение — отключение с заданными интервалом между циклами и способами включения и отключения, которое аппарат способен выдержать без повреждений.

Контактором называется электромагнитный аппарат дистанционного действия, предназначенный для частых включений и отключений электрических цепей при нормальных режимах работы.

Читайте также:  Что такое тельфер?

В зависимости от условий применения контакторы устанавливаются в пускателях, станциях управления, распределительных щитах или используются в виде отдельных аппаратов, смонтированных в ящиках.

Контакторы, имеющие выдержку времени перед отключением или включением, называются таймтакторами.

Коммутационная способность контактора характеризуется:

  • предельной разрывной способностью — наибольшим током, который контактор способен отключить без электрических и механических повреждений;
  • критической разрывной способностью — наименьшим током, который контактор способен отключить без затяжки дуги (у современных контакторов морского исполнения переменного и постоянного тока при двухполюсном разрыве критическая разрывная способность не ограничивается, т. е. они способны, как правило, отключать все токи до нуля);
  • предельной способностью включения — наибольшим пиком тока, который контактор способен включить без приваривания контактов;
  • электродинамической и термической устойчивостью — наибольшим пиком тока, который заранее включенный аппарат может выдержать в течение заданного времени, оставаясь в полной исправности.

К параметрам срабатывания контакторов относятся:

  • напряжение втягивания — наименьшее напряжение на катушке, при котором происходит включение контактора без остановки или задержки подвижной системы в промежуточном положении. Это напряжение составляет 85% номинального. У контакторов постоянного тока в морском исполнении напряжение втягивания составляет 80% номинального;
  • напряжение удержания — наименьшее напряжение на катушке, при котором якорь электромагнита контактора удерживается в полностью притянутом положении. Напряжение удержания составляет 70% номинального;
  • напряжение отпадания — наибольшее напряжение на’ катушке, при котором происходит полное отпадание якоря электромагнита. Рекомендуемое значение напряжения отпадания — не более 60% номинального. Практически оно может составлять 3—5% номинального;
  • коэффициент возврата, представляющий собой отношение напряжения отпадания якоря к напряжению втягивания;
  • собственное время срабатывания, к которому относится собственное время втягивания, отпадания, замыкания и размыкания.

Собственное время втягивания — это время от момента подачи питания на втягивающую катушку до момента полного втягивания якоря контактора.

Собственное время отпадания — это время от начала прекращения питания втягивающей или удерживающей катушки при номинальном режиме контактора до момента полного отпадания якоря электромагнита.

Собственное время замыкания для контактора с замыкающими контактами — это время от момента замыкания цепи втягивающей катушки до момента первого касания замыкающего контакта контактора.

Собственное время замыкания для контактора с размыкающими контакторами — это время от момента начала прекращения питания втягивающей катушки до момента первого касания размыкающего контакта контактора.

Собственное время размыкания для контактора с замыкающими главными контактами — это время от момента размыкания цепи втягивающей катушки Д) момента появления напряжения между подвижными и неподвижными контактами, обусловленного их расхождением.

Собственное время размыкания для контактора с размыкающими контактами — это время от момента замыкания цепи втягивающей катушки до момента появления напряжения между подвижными и неподвижными контактами, обусловленного их расхождением.

Износостойкость контакторов характеризуется числом включений — отключений (циклов) и наибольшей допустимой частотой включений.

Пакетные выключатели и переключатели — это коммутационные аппараты ручного управления, состоящие из собранных в пакеты секций (с контактами), предназначенные для включений, выключений и переключений цепей постоянного и переменного тока.
Пакетные выключатели и переключатели могут быть с контактами ножевого и мостикового (кулачкового) типов.

Пакетные выключатели и переключатели по количеству полюсов разделяются на двух и трехполюсные; изготовляются на номинальные токи от 10 до 400 А; могут иметь открытое, защищенное и герметическое исполнения корпуса. Переключатели выполняются на два или три направления.

Рубильником, рубящим переключателем называют электрический аппарат с ручным приводом, предназначенный для коммутации электрических цепей под током. Рубильники выполняют функцию замыкания — размыкания цепей, а рубящие переключатели — еще и функцию переключения цепей.

Разъединителем называют электрический аппарат с ручным приводом, предназначенный для коммутации обесточенных электрических цепей.

Рубильники кроме главных ножей имеют также разрывные (моментные) ножи, которые обеспечивают достаточную скорость отключения, не зависящую от скорости движения руки оператора, и предохраняют главные контакты от разрушающего действия дуги.

Моментные ножи выполняются облегченной конструкции, так как они бывают нагружены кратковременно. Рубильники и переключатели на токи 600 А и выше изготовляются без моментных ножей — с медно-графитовыми (разрывными) контактами.

Для повышения предельного отключаемого тока рубильники и переключатели снабжаются дугогасительными камерами с дугогасительной решеткой. Разъединители не имеют моментных ножей и дугогасительных камер. Рубильника и переключатели могут снабжаться замыкающими и размыкающими блок-контактами. приводимыми в действие одновременно с контактными ножами.

Универсальным переключателем называется коммутационное устройство, служащее для ручного управления включением или переключением цепей в электрических установках.
Переключатель набирается из отдельных секций, состоящих из двух подвижных контактов и трех шайб, из которых две предназначены для включения двух подвижных контактов и одна — для их отключения. При большом числе кулачковых шайб с разным профилем и разной конфигурацией возможен набор многочисленных схем включения контактов. Очередность и порядок включения отдельных контактов определяются схемой расположения шайб.

Основными характеристиками универсальных переключателей являются: коммутационная способность, характеризуемая предельным током отключения при данной длительности нагрузки; механическая износостойкость, определяемая предельным числом включений обесточенного аппарата; перегрузочная способность, характеризуемая допустимым током перегрузки в течение определенного промежутка времени.

Плавким предохранителем называют электрический аппарат, размыкающий электрическую цепь путем расплавления плавкой вставки, нагретой током, превышающим заданное значение.

Плавкие прёдохранители предназначаются для защиты электрических цепей и элементов электроустановок при возникновении перегрузок или коротких замыканий. Наиболее распространенные материалы плавких вставок — цинк и серебро.

Основными характеристиками плавких предохранителей являются защитные (время-токовые) характеристики и предельная разрывная способность.

Защитной характеристикой предохранителя называется зависимость полного времени отключения (продолжительность гашения дуги) от тока, отключенного предохранителем.

Защитной время-токовой характеристикой предохранителя определяется: способность защищать элемент установки от перегрузок; избирательность (селективность) действия предохранителя в совокупности с действием других элементов защиты; способность отстраиваться от пусковых и пиковых токов защищаемого приемника электроэнергии.

Время плавления плавких вставок, рассчитанных на токи с одинаковыми номинальными значениями, при одних и тех же токах перегрузки получается разным. Это объясняется тем, что всегда имеет место так называемый разброс характеристик предохранителей. Разброс вызван главным образом неизбежными при изготовлении плавких вставок производственными допусками. Относительно широкая зона разброса характеристик предохранителей вынуждает выбирать сечения плавких вставок с запасом во избежание перегорания их при номинальных значениях токов. Благодаря этому перегорание плавких вставок может происходить при значениях токов перегрузки, во много раз превышающих номинальные значения токов плавкой вставки. Вследствие этого предохранители не могут обеспечить надежную защиту элементов электрического оборудования при относительно небольших перегрузках, что является их недостатком. Селективность защиты обеспечивается предохранителями при последовательной установке их с разницей на две-три ступени шкалы номинальных токов плавких вставок.

Предельной разрывной способностью предохранителя при данном напряжении называется наибольшее значение тока короткого замыкания сети, при котором гарантируется надежность работы предохранителя. Чем выше разрывная способность, тем лучше качество предохранителей и тем при больших мощностях электроэнергетических установок они могут применяться.

Разрывная способность предохранителя зависит от быстроты гашения дуги при перегорании плавкой вставки, и при прочих равных условиях она тем больше, чем ниже лежит время-токовая характеристика предохранителя.

Контактным реле называется электрический аппарат автоматического действия, срабатывающий при определенных импульсах, на которые он предназначен реагировать, и воздействующий при этом своими контактами на электрические цепи.

Уставкой реле называется значение импульса, при котором реле срабатывает (т. е, замыкает или размыкает свои контакты).

Контактные реле по принципу действия можно разбить на три группы: электромагнитные, индукционные и тепловые.

Параметры коммутационных аппаратов

Коммутационный аппарат — аппарат, предназначенный для включения или отключения тока в одной или более электрических цепях.

В общем случае можно разделить все коммутационные аппараты на два типа:

  1. контактный, осуществляющий коммутационную операцию путем перемещения его контакт-деталей относительно друг друга,
  2. бесконтактный коммутационный аппарат, осуществляющий коммутационную операцию без перемещения и разрушения его деталей.

Виды коммутационных электрических аппаратов

Основными электрическими коммутационными аппаратами являются:

  • выключатель
  • выключатель нагрузки
  • отделитель
  • короткозамыкатель
  • разъединитель
  • автоматический выключатель
  • устройство защитного отключения
  • дифференциальный автомат
  • контактор
  • реле
  • рубильник
  • пакетный выключатель
  • предохранитель

Параметры коммутационных аппаратов

Воздействующая величина — физическая величина, на которую коммутационный аппарат предназначен реагировать.

Уставка по воздействующей величине — заданное значение величины срабатывания или несрабатывания, на которое отрегулирован аппарат.

Уставка по времени — значение выдержки времени, на которое отрегулирован аппарат.

Диапазон уставки — область значений уставки, на которые может быть отрегулирован аппарат.

Время включения — интервал времени с момента подачи команды на включение коммутационного аппарата до момента появления заданных условий для прохождения тока в его главной цепи.

Собственное время включения — интервалы времени с момента подачи команды на включение контактного аппарата до момента соприкосновения заданного контакта.

Собственное время отключения — интервал времени с момента подачи команды на отключение до момента прекращения соприкосновения контактов полюса, размыкающего последним.

Полное время отключения цепи — интервал времени с момента подачи команды на отключение коммутационного аппарата до момента прекращения тока во всех полюсах аппарата.

Времятоковая характеристика — зависимость времени срабатывания коммутационного аппарата от тока в его главной цепи.

Ток отключения — принятое значение ожидаемого тока в цепи, отключенной аппаратом, в заданный момент времени.

Ток включения — принятое значение ожидаемого тока в цепи, включенной аппаратом, в заданный момент времени.

Устойчивость при сквозных токах — способность аппарата в соответствующем коммутационном положении или состоянии пропускать определенный ток в течение определенного времени в предусмотренных условиях, оставаясь после этого в предусмотренном состоянии.

Механическая износостойкость — способность контактного аппарата выполнять в определенных условиях определенное число операций без тока в цепи главных и свободных контактов, оставаясь после этого в предусмотренном состоянии.

Коммутационная износостойкость — способность контактного аппарата выполнять в определенных условиях определенное число операций при коммутации его контактами цепей, имеющих заданные параметры, оставаясь после этого в предусмотренном состоянии.

Восстанавливающееся напряжение — напряжение, появляющееся на контактах одного полюса коммутационного аппарата в переходном режиме непосредственно после погасания в нём дуги.

Диаграмма коммутационных положений — диаграмма, показывающая положения контактов в различных коммутационных положениях коммутационного аппарата и последовательность перехода из одного коммутационного положения в другое.

15. Коммутационные элементы

§ 15.1. Назначение. Основные понятия

Коммутационные элементы предназначены для включе­ния, отключения и переключения электрических цепей. Под ком­мутацией обычно понимают выполнение этих трех операций. Раз­личают коммутационные элементы ручного и автоматического управления. Коммутационные элементы ручного управления сра­батывают при непосредственном механическом воздействии на их органы управления. Автоматические коммутационные элементы срабатывают под воздействием электромагнитных сил на их при­водные органы. Основной частью таких элементов обычно являет­ся электромагнит, входным сигналом для них служит электриче­ский ток или напряжение. Автоматические коммутационные эле­менты используются в системах автоматики и при дистанционном управлении различными механизмами и устройствами. Они рас­сматриваются в последующих главах данного раздела.

В этой главе рассмотрены коммутационные элементы с меха­ническим приводом. Используются они, как правило, для местного управления и для подачи сигналов о достижении каких-либо про­межуточных и конечных положений. По своему назначению комму­тационные элементы подразделяют на два вида: для коммутации силовых цепей (обмоток электродвигателей, мощных электромаг­нитов, трансформаторов, нагревателей и других потребителей) и для коммутации цепей управления (обмоток релейно-контактной аппаратуры, устройств контроля, регулирования и сигнализации). Такое разделение обусловлено различными значениями токов и на­пряжений в коммутируемых цепях, что, в свою очередь, влияет на конструктивное исполнение и габаритные размеры. Изучение ком­мутационных элементов для силовых цепей не входит в нашу зада­чу. Отметим только, что наибольшее распространение для этих целей получили рубильники и переключатели рубящего типа, обес­печивающие быстрое размыкание и имеющие специальные устрой­ства для гашения электрической дуги.

Все коммутационные элементы, используемые в цепях управле­ния, обязательно имеют следующие узлы: неподвижные контакты, подвижные контакты и орган управления. Кроме того, они могут иметь элементы фиксации, монтажа и настройки, дугогашения и т. п. Необходимые коммутационные элементы выбирают по до­пустимым значениям тока и напряжения. Но наиболее важной для практики характеристикой коммутационных элементов является их надежность, т. е. сохранение работоспособности при большом чис­ле срабатываний.

Коммутационные элементы различают по числу коммутируемых цепей (одноцепные и многоцепные) и по числу фиксированных положений, причем имеются коммутационные элементы с самовоз­вратом в исходное положение, т. е. без фиксации переключенного положения, что может быть необходимо для ряда схем управле­ния.

Читайте также:  Что такое алмазная резка бетона? Узнаем!

К коммутационным элементам с механическим приводом отно­сятся кнопки управления, микропереключатели, тумблеры, клавиш­ные, поворотные, рычажные и кулачковые переключатели, а так­же концевые и путевые выключатели.

§ 15.2. Кнопки управления и тумблеры

Кнопки управления — это аппараты, подвижные контак­ты которых перемещаются и срабатывают при нажатии на толка­тель кнопки. Комплект кнопок, смонтированных на общей панели, представляет собой кнопочную станцию. Используемые в схемах автоматики кнопки управления различают по числу и типу кон­тактов (от 1 до 4 замыкающих и размыкающих), форме толкателя (цилиндрический, прямоугольный и грибовидный), способу защиты от воздействия окружающей среды (открытые, закрытые, герме­тичные, взрывобезопасные и т. д.).

Независимо от конструкции и габаритных размеров кнопок (рис. 15.1, а, б) все они имеют неподвижные контакты / и под­вижные контакты 6, перемещаемые с помощью толкателя 3. Внеш­няя цепь подсоединяется к кнопке с помощью винтовых зажимов 7. Корпус 2 кнопки фиксируется на панели управления гайками 4 и 5.

Электрические параметры наиболее распространенных кнопок приведены в табл. 15.1. Кнопки управления общепромышленного применения серий КУ и КЕ имеют различные исполнения и формы толкателей.

Для коммутации цепей электроники выпускаются специальные кнопки (например, типа ВК14-21). Малогабаритные кнопки управ­ления выполняют на основе микровыключателя типа МП, который используют в качестве исполнительного контактного элемента в тумблерах типа MTI и МТН. Долговечность и надежность кнопок управления оценивают коммутационной износостойкостью, которую выражают в гарантированном числе циклов включений-отключений под нагрузкой. Этот параметр различен для разных кнопок и ус­ловий эксплуатации. Например, для кнопок типа ВК14-21 с медными контактами он составляет 0,25*10 6 циклов, с биметалличе­скими контактами — 2,5*10 8 , с серебряными контактами — 4*10 6 циклов. Механическая износостойкость всегда превышает коммутационную. В последнее время все большее распространение получили кнопки управления с прямоугольной формой толкателя — их называют клавишами.

На основе кнопок управления изготовляют кнопочные станции, содержащие до 12 кнопок различного исполнения, собранных на общей панели или в одном корпусе. Такие коммутационные устрой­ства называют кнопочными или клавишными переключателями (рис. 15.2).

Переключатель представляет собой наборную панель из кно­пок / (или клавиш), смонтированных на общем каркасе 2 и снаб­женных механизмом фиксации, который может быть независимым для каждой кнопки (клавиши) или взаимно сблокированным. Кнопки могут также иметь самовозврат в исходное положение или чередование включенного и отключенного фиксированных положе

ний. Каждая кнопка или клавиша осуществляет коммутацию одной или нескольких цепей. Некоторые типы переключателей снабжают специальной кнопкой возврата (сброса) включенных кнопок в ис­ходное положение. В этом случае возможно включенное положс-

ченных положений соответствующих кнопок (клавиш). При этом положение кнопок или клавиш (поднятое или утопленное) играет роль указателя. Для этой цели используют также световые сигнализаторы 3 (лампы или светодиоды), вмонтированные в корпус бло­ка переключателя (рис. 15.2). За­крытое исполнение и использование высококачественных материалов (биметаллов, сплавов серебра и т. п.) для контактов обеспечива­ют малые переходные сопротивле­ния, что весьма важно при установ­ке этих переключателей в низко­вольтных и слаботочных цепях ав­томатики и электроники.

Для более мощных цепей авто­матики применяют тумблеры, ис­пользуемые в качестве выключателей, а также двух- и трехпозиционных переключателей. На рис. 15.3 показано устройство двухпозиционного тумблера. Мостико-вый контакт, выполненный в виде токопроводящего ролика /, замыкает одну из двух пар неподвижных контактов 2. Переклю­чение контактов тумблера осуществляется воздействием на ры­чаг 3, а ускорение срабатывания (мгновенное действие) обеспе­чивается пружиной 4. Номинальный ток тумблера 1 и 2 А при напряжении 220 В, масса их не превышает 30 г.

§ 15.3. Пакетные переключатели

Для коммутации нескольких цепей при нескольки-х фик­сированных положениях для выбора различных режимов работы используются пакетные переключатели.* Такой переключатель (рис. 15.4, а) состоит из ряда слоев — пакетов 3 (показан отдель­но на рис. 15.4, б), внутри которых находятся подвижный 5 и не­подвижный 4 контакты. Подвижный контакт 5 закреплен на оси 2, вращающейся с помощью рукоятки / и имеющей ряд фиксирован­ных положений, в которых замыкаются неподвижные контакты одного из пакетов. Выводы 6 неподвижных контактов закреплены в корпусе переключателя. Недостаток таких пакетных переключа­телей — низкая надежность скользящих контактов.

Пакетные переключатели кулачкового типа, в которых электри­ческая цепь замыкается неподвижными контактами, более надеж­ны. Подвижными у них являются диэлектрические кулачки, кото­рые и замыкают контакты в зависимости от профиля кулачка и положения оси.

Конструкции пакетных переключателей, предназначенных для цепей управления, позволяют получить десятки и сотни вариантов разнообразных схем соединений при числе коммутируемых цепей до 24 (12 пакетов) и количестве фиксированных положений до 8 (через 45, 60 или 90°).

Имеются переключатели и без фиксации переключаемого поло­жения — с самовозвратом в исходное положение. Особенность этих переключателей — наличие запирающего (на ключ) устройства, что исключает бесконтроль­ное переключение.

Наиболее распростра­ненными переключателя­ми цепей управления яв­ляются аппараты серий ПКУ2 и ПКУЗ. Номи­нальный (длительно до­пустимый) ток переклю­чателей серии ПК.У2 — 6 А при напряжении 380 В переменного тока и 220 В постоянного то­ка, а для переключате­лей серии ПКУЗ — 10 А при 500 В переменного тока. Как видно по тех­ническим параметрам, такие переключатели пригодны и для непо­средственного включения и отключения довольно мощных потребителей электроэнергии, на­пример электродвигателей мощностью в несколько киловатт.

Меньшими габаритами обладают переключатели серий ПУ и ПЭ, имеющие поворотные механизмы привода на два или три по­ложения. Среди них имеется исполнение с выемным ключом-руко­яткой. Такими переключателями, как правило, блокируют подачу напряжения в схему управления, изменяют режимы и способы управления. При этом предусмотрена возможность запирания пе­реключателя как в отключенном, так и в других его положениях. Номинальный ток переключателей серий ПУ и ПЕ — 5 А при на­пряжении 220 В переменного тока и 1 А при ПО В постоянного тока.

Системы автоматического и программного управления требуют весьма сложных переключений, для которых необходимы много­позиционные и многоцепные переключатели (при числе цепей и положений порой в несколько десятков). Конструктивно такие коммутационные элементы выполнены в виде двух, четырех (и бо­лее) неподвижных секций, смонтированных на платах, и подвиж­ных контактов, закрепленных на общем валу и фиксируемых спе­циальным пружинно-шариковым фиксатором в заданных позициях.

На рис. 15.5 показаны наиболее распространенные ползунко-вые переключатели серии ПП однопаяельного исполнения на 35 це-

пей. Переключатели в открытом исполнении предназначены для встроенного монтажа за панелью управления. Аналогичные щеточ­ные переключатели, но закрытого исполнения, имеют от 1 до 4 сек­ций при числе контактов в каждой секции от 4 до 24. Они обеспе-

чивают надежную коммутацию при токе нагрузки до 1 А цепей пе­ременного (напряжением 380 В) и постоянного (напряжением 220 В) тока.

В радиоэлектронной аппаратуре используются аналогичные па­кетным переключатели — так называемые галетные. Они имеют от 2 до 11 положений при числе секций (галет) от 1 до 4. На рис. 15.6 показан переключатель серии ПГС на 10 положений.

В последнее время в автоматике все шире используются дости­жения микроэлектроники, например большие интегральные схемы. Для коммутации в цепях, содержащих подобные элементы, необ­ходимы переключатели, контакты которых обеспечивали бы на­дежное прохождение очень слабых токов (милли- или микроампе­ры) при пониженных значениях напряжений (до 5 В). Рассмот­ренные в данном параграфе переключатели, как правило, такими свойствами не обладают, так как их контакты имеют значительные (порой в несколько ом) переходные сопротивления. В этом случае предпочтительнее применение клавишных переключателей с биме­таллическими или серебряными контактами.

§ 15.4. Путевые и конечные выключатели

Путевые и ‘конечные выключатели представляют собой коммутационные элементы, кинематически связанные с рабочей машиной и срабатывающие в зависимости от перемещения по­движной части рабочей машины. Путевые выключатели срабаты­вают в определенных промежуточных точках на пути перемеще­ния, конечные выключатели срабатывают в крайних точках: в на­чале и конце пути. Особенно широко путевые и конечные выключатели используются в схемах автоматизированного элект­ропривода различных производственных механизмов. С их по­мощью происходят автоматическое управление приводом на отдель­ных участках пути и автоматическое отключение в крайних поло­жениях механизма.

В зависимости от устройства, осуществляющего замыкание или размыкание контактов, путевые и конечные выключатели можно подразделить на кнопочные (нажимные), рычажные, шпиндельные и вращающиеся. Переключение контактов в этих выключателях осуществляется следующим образом. В кнопочных — нажатием ра­бочего органа механизма на шток, с которым связаны контакты выключателя. В рычажных — воздействием рабочего органа меха­низма на рычаг, с которым связаны контакты. В шпиндельных — перемещением гайки по винту, связанному через передачи с валом механизма. Во вращающихся — переключающими кулачковыми шайбами, связанными с валом механизма.

В штоковых выключателях скорость переключения контактов определяется скоростью перемещения производственного механиз­ма. При малой скорости взаимное перемещение подвижных и не­подвижных контактов происходит медленно, что приводит к дли­тельному горению дуги, возникающей между размыкающимися контактами, и их быстрому разрушению из-за оплавления и усиленного окисления. Для нормальной работы такого выключателя скорость перемещения механизма должна быть не менее 0,5 м/мин. А для обеспечения мгновенного переключения контактов использу­ются специальные пружинные механизмы, освобождающиеся с по­мощью спусковых механизмов (собачек). Пружины также исполь­зуются для обеспечения необходимой силы контактного нажатия. На рис. 15.7 показано устройство простого конечного выключа­теля. Закрепляется он таким образом, чтобы упор на подвижной части производственного механизма находился напротив штока 4. При нажатии упора на шток 4 последний давит на пружину 3. При достижении определенной силы нажатии пружина 3 перебрасы­вается влево, размыкая контакт 2 и замыкая контакт 1. При этом ток пойдет по другой цепи управления. Внешние соединения вы­ключателя выполняются с помощью пайки к выводам: 5—непо­движный контакт (общий);. 6 — размыкающийся контакт 2; 7— замыкающийся контакт /. Плоская пружина 3 выполнена из трех частей. Средняя часть длиннее крайних, поэтому она всегда нахо­дится в изогнутом состоянии и стремится прижимать контакты в их крайних положениях (/ или 2). Переключатель способен ра­ботать в цепях с напряжением до 380 В при токе до 3 А. Пере­мещение штока составляет 0,5—0,7 мм, необходимое усилие для срабатывания не более 5—7 Н. Время срабатывания 0,01—0,02 с при частоте включений до двух раз в минуту.

На рис. 15.8 показан конечный выключатель типа ВК-111 с мо-стиковыми контактами. Переключение контактов производится на­жатием на шток 1, а возврат контактов в исходное положение осуществляется пружиной 2. Использование мостикового контакта 3 уменьшает вероятность возникновения дуги, поскольку цепь раз­рывается в двух точках. Такие выключатели могут работать при токе включения до 20 А и длительном токе 6 А. Износоустойчи­вость выключателей—10 6 срабатываний. Допустимая частота —

600 включений в час.

На рис. 15.9 показан выключатель с малым временем срабатывания (моментпо-го действия). Контакты подобных выклю­чателей переключаются с постоянной ско­ростью при определенном положении про­изводственного механизма независимо от скорости движения. Поэтому их применя­ют при малых скоростях (до 0,5 м/мии) или при необходимости повышенной точно­сти срабатывания (до 0,05 мм).

При нажатии упора па ролик 1 рычаг 2 поворачивается и давит на набор спи­ральных пружин 3, мгновенно действую­щих на поводок 4. Поводок поворачивает­ся, и ролик 10, сжимая пружину 11, дви­жется по планке 9, занимая положение правее от оси поворота планки 9. При этом собачка 6 отводится и контактный мостик под действием пружины 11 и ролика 10 переорасывастся в другое положение, размыкая контакт 7 и за­мыкая контакт 8. После отхода упора от ролика 1 поводок 4 и контактный мостик возвращаются в исходное положение под дей­ствием пружины 5.

В некоторых случаях используются многопозиционные трех- и пятиконктактные датчики, последовательно управляющие несколь­кими управляющими цепями. Конструкции таких датчиков сложнее, и они значительно дороже двухконтактных.

Рассмотренные путевые и конечные выключатели имеют сравни­тельно низкую надежность, связанную с повышенным износом кон­тактной пары. Более высокая надежность обеспечивается при использовании бесконтактных датчиков (например, индуктивного или фотоэлектрического типов), мгновенность срабатывания кото­рых обеспечивается с помощью электронных схем.

Коммутационная и защитная аппаратура подстанций

Для соединения отдельных аппаратов, элементов аппаратов и распределения электроэнергии между ними на подстанциях используются голые проводники различной конфигурации (прямоугольные, круглые, трубчатые и т. д.), которые называются шинами.

Шины изготовляются из меди, алюминия, стали. Медные шины используются в наиболее ответственных аппаратах, а остальные — в маломощных установках. Для удобства монтажа распределительные шины имеют стандартную окраску: фаза Л — желтого цвета, фаза В — зеленого, фаза С — красного, заземленная нейтраль — черного цвета.

В цепях постоянного тока шина положительного потенциала имеет красную окраску, отрицательного — синюю.

Читайте также:  Какая автоматика нужна для твердотопливного котла

Сечение шин рассчитывается по номинальному току и проверяется на термическое действие тока к. з.

Крепление шин выбирается из условий механической устойчивости при динамическом действии тока к. з.

Разъединители применяются для разъединения и переключения участков цепи подстанции под напряжением, но без токовой нагрузки, а также для создания видимого разрыва в цепях высокого напряжения.

Разъединители выпускаются для внутренней и наружной установки. Разъединители для наружной установки на напряжение 6—10 кВ имеют такую же конструкцию, как и для внутренней установки, но изготовляются повышенной механической прочности.

На рис. 11.2 показан разъединитель РВ-10/600, который представляет собой мощный трехполюсный рубильник с контактами ножевого типа: включение и выключение его производят с помощью рычажного привода, рукоятка которого обычно блокируется с выключателем мощности так, чтобы нельзя было отключить разъединитель при включенном выключателе мощности.

В некоторых случаях разъединители устанавливают в цепях потребителей с V > 1000 В (столбовые подстанции) без выключателя мощности, тогда разъединителем допускается отключение тока холостого хода трансформатора мощностью до 750 кВ • А при напряжении 10 кВ, ток замыкания на землю не более 10 А при напряжении 10 кВ.

Выбор разъединителей производится по номинальному току, проверка — по току к. з.

Плавкие предохранители применяются для защиты линий электропередач от токов к. з. Для защиты силовых цепей в сетях напряжением 6—10 кВ применяют предохранители с кварцевым заполнением следующих типов: ПК. ПКУ —для внутренней установки; ПКН— для наружной установки; ПКТ, ПКТУ — для защиты измерительных трансформаторов. Установка предохранителя (рис. 11.3) производится путем вставки патрона 2 в пружинящие зажимы 3, укрепленные на изоляторах 4.

Патрон 2 представляет собой фарфоровую стеклянную трубку, закрытую с обоих торцов латунными колпачками 1 и заполненную сухим кварцевым песком. Внутри патрона помещена плавкая вставка, состоящая из нескольких параллельных медных спиралек 5 с напаянными на них шариками из олова. Помимо плавких вставок в патроне размещена еще стальная спиралька 6, соединенная с якорем указателя срабатывания 7. В момент срабатывания предохранителя спираль 6 перегорает, а указатель 7 специальной пружиной выталкивается из своего гнезда.

Достоинствами плавких предохранителей является простота их конструкции и высокое быстродействие. К недостаткам следует отнести: необходимость их замены вручную, возможность срабатывания только на одной фазе, срабатывание при токе значительно большем, чем ток плавкой вставки.

Предохранители применяют в сетях напряжением до 35 кВ включительно, на токи уставок до 400 А с наибольшей мощностью отключения до 500 мВ • А.

Выбираются предохранители по поминальному напряжению, току, предельно отключаемому току к. з.

Выключатели нагрузки применяются для включения и выключения рабочих токов на поверхностных распределительных пунктах.

Конструктивно выключатели нагрузки представляют собой трех полюсный разъединитель, снабженный дугогасительной камерой (рис. 11.4) и отключающей пружиной. К контактным ножам 5 прикреплены медные дугогасительные ножи 3> которые при включении входят в отверстия пластмассовых дугогасительных камер 1. Внутри камеры помещаются контактные подпружиненные губки 2, неподвижные контакты дугогасительного устройства. Основные силовые контакты находятся снаружи ка меры. По бокам вложены вкладыши 4 из гззогенерируюшего материала (органическое стекло).

Разрыв цепи при выключении выключателя нагрузки вначале происходит между основными контактами, а затем внутри дугогасительной камеры между дугогасящим 4 1-4 97 ножом и губками. Дуга возникает в камере, под действием высокой температуры органическое стекло выделяет большое количество водорода, в камере возникает большое давление газов, которые способствуют быстрому гашению дуги.

Выключатели нагрузки выпускают для напряжения 6—10 кВ и тока 200—400 А.

Выключатели нагрузки не рассчитывают на отключение тока к. з., поэтому их комплектуют с плавкими предохранителями 6 типа ПК, которые выполняют роль токоограничивающего устройства. В выключателе ВНП-17 имеется электромагнит, который автоматически отключает выключатель при перегорании любого предохранителя аппарата.

Высоковольтные выключатели применяются для включения и отключения сети напряжением 3 кВ и выше под нагрузкой, а также отключения токов к. з.

В зависимости от среды, в которой происходит гашение электрической дуги при разрыве цепи тока, выключатели делятся на воздушные и масляные. Оба типа получили распространение на подстанциях 6—10 кВ.

Масляные выключатели изготовляют многообъемными и малообъемными, В многообъемном выключателе имеется бак, в котором размешается трансформаторное масло в большом объеме (50—60 л). Масло используется для гашения дуги и изоляции токоведущих частей разных фаз друг от друга и от земли. В малообъемном выключателе имеется полый цилиндр, в котором размещается трансформаторное масло в небольшом объеме (около 2 л). Масло используется только для гашения электрической дуги, поэтому токоведущие части изолированы друг от друга и от земли специальными фарфоровыми и другими изоляторами.

Многообъемные баковые масляные выключатели типа ВМБ из-за их пожаро- и взрывоопасности в настоящее время не выпускаются.

Малообъемный выключатель ВМП (рис. 11.5, а) состоит из трех колонок — фаз /, к верхней части которых подсоединяют подводящие провода фаз, а к нижней, где помещается дугогасительная камера,— отводящие провода фаз Между верхней и нижней частью колонок находятся изоляторы 5, Включение фазы происходит путем перемещения стержня 4 (рис. П.5, 6) с помощью изоляционной тяги 4 (см. рис. 11.5, а), приводимой в движение системой рычагов специального привода. Так как колонки фазы постоянно находятся под напряжением, то они крепятся к раме 3 с помощью фарфоровых изоляторов

На рис. 11.5, б показана схема гашения дуги в камере малообъемного выключателя. Дугогаситсльная камера состоит из изоляционного диска с поперечным каналом 3 и продольным 2. Продольный канал служит для перемещения подвижного контакта 4 и снизу закрывается подпружиненными латунными заслонками 5. Во включенном положении (см. рис. 11.5f б, позиция /) заслонки отжаты подвижным контактом вниз, при отключении (позиция II) заслонки закрывают отверстие, разрывая образовавшуюся дугу на две части. В нижней части колонки дуга разлагает масло и продукты разложения под большим давлением устремляются через канал 3 в верхнюю часть, создавая поперечное масляное дутье. Такое движение масла способствует быстрому гашению дуги. В отключенном положении (позиция III) концы подвижных контактов всех фаз находятся выше уровня масла, что обеспечивает надежный (воздушный) разрыв контактов.

Малообъемные выключатели взрыво- и пожаробезопасны, поэтому для установки не требуют индивидуальных пожаростойкнх камер.

Выключатели выбирают по величине напряжения, номинальному рабочему току и току отключения.

Воздушные выключатели на напряжение 6—10 кВ типа ВЭВ применяются в аппаратах, предназначенных для работы в подземных условиях.

Приводы к выключателям применяются для управления силовыми контактами выключателей. Приводы к выключателям делятся на ручные прямого действия (ПРБА, ПРА), электромагнитные (ПС, ПЭ), моторнопружинные (ППМ-10, П-67 и др.), пневматические (ПВ, ШПВ и др.).

Для выключения сетей напряжением 6—10 кВ применяют первые три типа приводов, пневматические приводы находят применение па подстанциях 35 кВ и выше.

Приводы имеют следующие основные части: ручное, пружинное или электромагнитное устройство для включения; механизм свободного расцепления, который допускает отключение масляного выключателя даже тогда, когда рукоятка удерживается во включенном положении силой; систему рычагов, с помощью которых вал привода соединяется с валом выключателя; отключающее устройство в виде электромагнита отключения или реле защиты; контакты сигнализации (КСЛ).

Ручные приводы прямого действия ПРБА (привод рычажный, блинкерный, автоматический) и ПРА (иривод рычажный, автоматический) в принципе устроены одинаково, разница только в конструкции и характере движения рычага для ручного включения. В приводе ПРБА рычаг с рукояткой для включения и выключения движется вверх или вниз, а в приводе ПРА вместо рычага установлен штурвал, который для включения поворачивается вправо или влево.

Электромагнит для отключения или реле защиты установлены в специальном ящике внизу привода. Приводы ПРБА, ПРА применяются для малообьемиых выключателей при включении линий или потребителей, не требующих дистанционного управления.

Электромагнитные приводы ПС и ПЭ предназначены для дистанционного включения и отключения масляных выключателей. Для включения используется мощный электромагнит, а для отключения — небольшой мощности отключающая катушка.

Принцип работы включающего и отключающего устройства привода ПС и ПЭ виден на рис. 11.6, где 1 — катушка включающего соленоида, 7 — сердечник, отключающей катушки, 3, 4, 5 — система рычагов для включения и отключения масляного выключателя, 6 — защелка (на рис. 11.6, а она удерживает привод во включенном положении), 2—сердечник соленоида.

Моторно-пружинные приводы широко применяются как встроенные, так как включение их происходит с помощью электродвигателя мощностью 1 кВт через редуктор. Двигатель служит для постепенного сжатия спиральных (привод ППМ-10) или цилиндрических (привод ПП-67) пружин, служащих для включения и отключения выключателя. Привод работает таким образом, что при выключении его автоматически включается двигатель, который производит зарядку пружин и сам отключается, когда пружины натянутся с нужной силой и будут готовы к следующему включению выключателя. Поэтому эти приводы имеют электромагнит включения, электромагнит отключения и несколько защитных реле.

При определенных обстоятельствах в линиях электропередач и на элементах подстанций возникают напряжения значительно больше номинальных — их называют перенапряжениями.

Перенапряжения бывают коммутационные и атмосферные.

Появление коммутационных перенапряжений происходит при отключении токов короткого замыкания или при резких и значительных колебаниях нагрузки в ЛЭП. Величины этих перенапряжений обычно не превышают четырехкратного значения номинальных напряжений, так как ЛЭП имеют относительно небольшую индуктивность. Изоляция электроустановок допускает такое превышение напряжения, и поэтому специальные виды защиты от коммуникационных перенапряжений не применяются.

Атмосферные перенапряжения являются следствием атмосферных разрядов в ЛЭП или вблизи ее. Величины перенапряжений в данном случае могут в десятки и сотни раз превышать номинальные напряжения, поэтому необходимо ЛЭП и подстанции защищать от них. Для защиты от атмосферных перенапряжений применяются молниеотводы и разрядники.

Молниеотводы, предложенные М. В. Ломоносовым в 1753 г., предназначены для защиты сооружений от прямых ударов молнии. Они бывают стержневые и тросовые

Стержневой молниеотвод состоит из металлического стержня, высоко поднятого над защищаемым объектом, к которому присоединен надежно заземленный токопроводящая схема трос. Одиночный цепи я зоны защитного действия стержневой молниеотвод стержневого молниеотвода защищает от прямого удара молнии сооружения, находящиеся в радиусе г, (рис. 11.7). Определение радиуса защиты производят по формуле


Для эффективной защиты объекта необходимо устанавливать несколько стержневых молниеотводов, при этом зоны защиты должны перекрывать друг друга и защищаемую площадь.

Стержни молниеотводов могут монтироваться на специальных мачтах, трубах, высоких мачтах, предназначенных для производственных целей.

Тросовые молниеотводы предназначены для защиты линии электропередач напряжением 35 кВ и выше и представляют собой стальные тросы, протянутые над токоведущей линией и надежно заземленные па каждой опоре.

Разрядники предназначены для защиты электрооборудования подстанции от перенапряжений, поступающих по линиям электропередач, поэтому они устанавливаются на первых опорах BJI от подстанции. Представляют собой устройство, состоящее из искрового промежутка и дугогасящих элементов. Разрядники бывают трубчатые и вентильные.

Трубчатый разрядник (рис. 11.8) представляет собой трубку / из газогенерирующего материала (фибробакелита, винипласта), внутри которой размещается металлический стержень 2, соединенный с землей.

Трубка имеет металлический наконечник, который через искровой промежуток Si соединяется с воздушной линией электропередач.

Изменяя величину искровых промежутков Si и 5г, можно отрегулировать величину напряжения, при котором произойдет разряд с ВЛ на землю.

В момент прохождения дуги через искровой промежуток St в трубке будет интенсивно выделяться газ. Внутри трубки образуется высокое давление, а в результате — воздушное дутье, которое способствует гашению дуги. При уменьшении напряжения дуга погаснет (цепь ВЛ — земля будет разорвана).

Разрядники из винипласта обозначаются РТВ, из фибробакелита — РТФ.

Вентильные разрядники изготовляются вилитовые (РВП, РВО) и с магнитным гашением дуги (РВМ). Устанавливаются на подстанциях и подключают к шинам распредустройства через разъединители.

Вилитовый разрядник РВП (рис. 11.9) состоит из фарфорового корпуса /, внутри которого размещены латунные диски 2 с искровыми промежутками между ними и вилитовые диски 3. Величина суммарных искровых промежутков и количество вилитовых дисков зависит от величины перенапряжения, при котором разрядник будет срабатывать.

Вилит — керамическое (состоящее из глины, графита и карборунда) сопротивление с нелинейной характеристикой. При нормальном напряжении его сопротивление большое, поэтому искровые промежутки не пропускают ток. При перенапряжении сопротивление вилита резко падает, в результате общее сопротивление цепи провод — земля уменьшается и между искровыми дисками проходит ток. При снижении напряжения вилитовые диски увеличивают сопротивление и дуга в искровых промежутках гаснет.

Ссылка на основную публикацию