Игумнов Н. П. Типовые элементы и устройства систем автоматического управления (стр. 16 из 33)
Автомат работает следующим образом рисунок 3.6, а.. Контролируемый ток I протекает через контакт 1 автомата, нагреватель теплового реле 6, катушку 9 реле максимального тока. При коротком замыкании в контролируемой цепи сердечника 10 максимального реле втягивается в катушку 9 и толкателем 8 воздействует на рычаг 5. Последний поворачивается по часовой стрелке и приподнимает защелку 4. Освобождается рычаг 3 и под действием пружины 2 контакты 1 автомата размыкаются.
Рисунок 3.6 – Схема автоматического выключателя
Аналогичным образом происходит отключение автомата при перегрузке цепи, когда ток в ней больше номинального (расчетного), но меньше тока короткого замыкания.
Пример схемы включения автомата QF для подключения и защиты трехфазного асинхронного двигателя приведен на рисунке 3.6, б.
Достоинства автоматов по сравнению с предохранителями – одновременное отключение всех фаз сети, что исключает неполнофазые режимы, постоянная готовность к работе (не требуется замена сгоревших вставок, как у предохранителя).
Контактная система автоматов максимального тока обычно состоит из двух контактов на каждую фазу. Контакты рассчитаны на длительное обтекание рабочим током нагрузки и поэтому должны иметь минимальное переходное сопротивление. В большинстве конструкций они изготовлены в виде массивных медных пластин, которые с контактной стороны серебрят или приваривают к ним серебряные контактные пластинки. Это делается для снижения переходного сопротивления рабочих контактов, так как при работе на воздухе серебро не окисляется и переходное сопротивление между подвижными и неподвижными контактами в процессе эксплуатации сохраняется достаточно малым.
Чтобы обеспечить необходимую дугогасительную способность автоматов, как при нормальном режиме, так и при режиме короткого замыкания, автоматы снабжают асбестоцементными или керамическими камерами со стальными дугогасительными решетками, см. рисунок 3.7.
а – со стальными пластинами; б – с пластинами из дугостойкого изоляционного материала; 1 – неподвижный контакт; 2 – пластины решетки; 3 – подвижный контакт.
Рисунок 3.7 – Дугогасительные решетки
Принцип действия камеры с решеткой следующий. Возникающая между контактами автомата дуга при отключении перемещается по этим контактам вверх (это перемещение вызвано конвекционным потоком воздуха и электродинамическими силами, действующими на дугу) и входит в камеру, где попадает в щель между расположенными перпендикулярно дуге стальными пластинами. Дуга подобна проводнику с током, и, следовательно, ее охватывают силовые линии электромагнитного поля. Эти линии стремятся наиболее полно замыкаться по стали пластин, что вызывает дальнейшее затягивание дуги в щели решетки в верхнюю часть камеры. При этом длина дуги увеличивается, и она дробится на ряд коротких последовательно включенных дуг, горящих в щели между пластинами. При соприкосновении с пластинами дуги интенсивно охлаждаются, при этом нарастает общее сопротивление дуги, и она гаснет, не выходя за пределы решетки. Такие решетки позволяют создавать автоматы, гасительная способность, которых достаточна для отключения токов короткого замыкания в несколько десятков тысяч ампер.
Автоматы, используемые для защиты электрических цепей от различных нарушений режима, называют универсальными. Они разнообразны по конструкции и рассчитаны на широкий диапазон номинальных токов. Автоматы, предназначенные для защиты цепей только от перегрузок и токов короткого замыкания, называются установочными.
Автоматы выпускают с тепловыми Т, электромагнитными М, комбинированными МТ и минимального напряжения Н расцепителями. Наличие того или иного расцепителя у автомата может быть отражено в его условном обозначении. Например, АП-503МТ, здесь: А – автомат; П – промышленный; 50 – наибольший номинальный ток; 3 – число расцепителей; МТ – комбинированный расцепитель.
Автоматические выключатели относятся к защитным аппаратам многократного действия. Их можно разделить на две группы: автоматы без регулировки силы тока уставки тепловых расцепитилей с регулировкой силы тока уставки расцепитилей. К нерегулируемым автоматам относятся выключатели серии А-3100, АЕ–1000, АЕ–2000, АК-63,АБ-25. Выключатели серий АП-50, А-3700, АВ, АВМ – регулируемые. Автоматы А-3100, выпускаемые без расцепитилей, используют, как обычные коммутирующие аппараты и рассчитаны на 5 – 20 тыс. включений и отключений. Автоматы серии АЕ–2000, имеющие в каждом полюсе тепловые и электромагнитные расцепители. Эти автоматы выпускают на токи от 10 до 100 А. Конструкции некоторых серий автоматов весьма сложны. Есть, например, автоматы с часовым механизмом, с электродвигательным приводом для включения, с гидравлическим замедлителем отключения расцепителя.
Устройство резьбового автоматического предохранителя типа ПАР показано на рисунке 3.3.3. При включенном автомате рисунок 3.8, а ток проходит от центрального контакта 10 через неподвижные контакты 6 и 11, соединенные контактным мостиком 5, биметаллическую пластину 12, гибкий проводник 14 и обмотку электромагнита 15 к резьбовой гильзе 7. Под действием тока нагрузки биметаллическая пластина нагревается и несколько изгибается, а в электромагните возникает сила, действующая на сердечник 16 и направленная вниз, внутрь электромагнита. Однако если сила тока не превосходит допустимую, ни изгибание пластины, ни усилие, возникающее в электромагните, не могут изменить положения деталей автомата, и он остается включенным. При возникновении длительной перегрузки биметаллическая пластина изгибается, штифт 13, связанный с нею, перемещается влево и переходит в положение, изображенное на рисунке 3.8,б. При этом рычаг 4 соскакивает со штифта 13, пружина 9 выталкивает вверх деталь 8, рычаг поворачивается вокруг оси 0, и благодаря этому автомат отключается. После того как биметаллическая пластина остынет, автомат снова может быть включен.
Чтобы включить автомат, нужно нажать кнопку 1, при этом рычаг 4 повернется вокруг оси 0 и займет положение, показанное на рисунке 3.8, а, контакты 6 и 11 замкнутся, а механизм во включенном положении будет зафиксирован благодаря тому, что левый конец рычага удерживается штифтом 13, а правый - защелкой 3.
При коротком замыкании явления протекают иначе: резкое и значительное возрастание силы тока вызывает втягивание сердечника 16 вниз, защелка 3 при этом поворачивается вокруг оси 01, освобождает рычаг 4, и автомат мгновенно отключается. Такое мгновенное отключение, как уже говорилось, носит название отсечки.
Пружина 17 определяет необходимое положение защелки 3 и сердечника 16 электромагнита. Пружина 18 создает контактное нажатие.
Рисунок 3.8 – Устройство и принцип действия простейшего автоматического выключателя
Выбор автоматических выключателей. Номинальный ток автоматического выключателя с тепловым расцепителем выбирается по длительному расчетному току защищаемой линии
,где Iдал=Iном.дв. для одиночного электродвигателя и Iдл = Iрасч. для группы электродвигателей.
Ток отсечки (срабатывания) электромагнитного или комбинированного расцепителя проверяют по максимальному кратковременному (пиковому) току линии.
= 
