Автоматические воздушные выключатели
Автоматические выключатели (автоматы) обеспечивают одновременно функции коммутации силовых цепей (токи от единиц ампер до десятков килоампер) и защиты электроприемника, а также сетей от перегрузок и коротких замыканий. По выполняемым функциям защиты автоматы можно подразделять на:
1.Автоматы максимального тока;
2.Автоматыминимального тока;
3.Автоматы понижения напряжения;
4.Автоматыобратной мощности.
Принципиальные схемы действия автоматов без выдержки времени представлены на рис.13.1 (с электромагнитными расцепителями).
Основными элементами всякого автомата являются:
чувствительный орган в виде элемента защиты;
исполнительный орган в виде контактного устройства;
промежуточное кинематическое устройство- механизм выключателя;
дугогасительное устройство;
механизм управления- привод включения.
Элемент защиты воспринимает изменение параметров электрической цепи и срабатывает при наступлении ненормального режима в ней (недопустимое увеличение тока, понижения напряжения и др.) При срабатывании элементов защиты происходит воздействие на механизм свободного расцепления. Элементы защиты с промежуточными конструктивными частями (пружинами и др.) воздействующие на механизм свободного расцепления, называют расцеплениями.
Составной частью кинематики многих конструкций автоматов является механизм свободного расцепления. В различных конструкциях автоматов свободное расцепление обеспечивается по разному: механизмом с ломающимся рычагом, механизмы с защелкой и др.
На рис.13.2 показана схема механизма свободного расцепления, выполненного в виде системы шарнирно связанных ломающихся рычагов. Эти рычаги устроены так, что при включенном состоянии автомата (положение1) «б» лежит несколько ниже мертвого положения рычагов(ниже прямой, соединяющей шарниры «а»и «в» причем рычаги опуститься ниже не могут. Следовательно. при включении и выключении автомата система рычагов 6 является жесткой. Если под воздействием толкателя сердечника 5 включающий катушки 4 звенья рычага 6 будут повернуты так, что шарнир «б» окажется выше прямой, соединяющей шарниры «а» и «в», то контакты 2 и 3 автоматически разойдутся вне зависимости от положения рукоятки 1,даже если ее удерживать (положение II). Чтобы вновь включить автомат, необходимо рукоятку поставить в положение, соответствующее отключенному автомату (положение III), при котором центр «б» окажется ниже прямой «а» и «в» (говорят–«зарядить» автомат).
Механизм свободного расцепления чаще всего выполняется так, что при ручном отключении происходит излом системы рычагов, а контакты быстро расходятся под действием отключающих пружин.
Существует большое разнообразие конструкций автоматов на различные номинальные токи, предназначенные для работы в цепях переменного и постоянного тока.Автоматы защиты от перегрузок и коротких замыканий обеспечивают удобную установку и монтаж как на панелях и щитах распредустройств, так и отдельных устройствах. Таки автоматы на токи до 100-600А называют установочными.
Автоматы на номинальные токи 200-1500-6000А обладают способностью отключать токи короткого замыкания на десятки килоампер, имеют обычно несколько защит (от перегрузок, коротких замыканий, снижения напряжения и др.), дистанционное управлние, сигнализацию. Поэтому конструкции их значительно сложнее. Такие автоматы называют универсальными.
Наибольшее распространение получили автоматы серий А-3000;АЕ-1000, АЕ-2000, «Электрон». Серия АЕ для защиты цепей электроприемников от перегрузок и коротких замыканий на напряжения переменного тока 380,660В; постоянного – 110-220В; на номинальные токи от16 до 100А
Серия А-3000 выполняется на напряжении: переменные 380,660В; постоянные до 440В и токи от50 до 630А. Серия имеет модификации по повышению частоты на 400и 1500Гц.
Серия «Электрон» используется в распредустройствах на напряжения до 440 В постоянного и 660В переменного и токи от 630Адо 4000А
Автоматы выбирают по их номинальному току. Уставки токов расцепителей определяют по следующим соотношениям:
Для силовых одиночных электроприемников: ток уставки теплового расцепителя Iг>1,25 Iн; ток уставки электродинамического расцепителя Iэ>1,2 Iпуск, где Iн-номинальный ток электроприемника, Iг-пусковой ток электродвигателя.
Для группы силовых (двигательных) электроприемников:
Iт>1,1Imax, Iэ>1,2(Iпуск+Imax),где Imax-наибольший суммарный ток группы электроприемников в номинальном режиме.
Лабораторная работа по исследованию автоматических воздушных выключателей направлена на изучение характеристик элементов защиты.
Рис.13.1.Принципиальные схемы автоматических воздушных выключателей
а–автомат максимального тока; б — автомат максимального тока с выдержкой времени; в — автомат минимального тока;
г — автомат понижения напряжения;д — автомат обратной мощности.
Рис.13.2. Принципиальная схема механизма свободного расцепления автомата. / — автомат включен; //-после автоматического отключения автомата; ///—автомат подготовлен к включению
Автоматическое отключение автоматов происходит под действием встроенных в них тепловых и максимально-токовых элементов защиты. Первые выполняются при помощи биметаллических элементов, срабатывающих обратнозависимой от тока выдержкой времени при появлении в цепи перегрузок; вторые при помощи электромагнитов, срабатывающих мгновенно при коротком замыкании.
Электромагнитные реле (тока и напряжения, для энергосистем и электроприводов)
Общие сведения
Реле – это электрический аппарат, в котором при плавном изменении входной (управляющей) величины происходит скачкообразное изменение выходной (управляемой) величины. Причём, хотя бы одна из этих величин должна быть электрической.
По принципу действия реле подразделяются на электромагнитные, поляризованные, магнитоэлектрические, индукционные, тепловые, реле времени и др.
В настоящих методических указаниях рассматриваются электромагнитные реле, принцип действия которых основан на использовании электромагнитов.
По области применения реле подразделяют:
а. Для защиты энергосистем;
б. Для управления и защиты электроприводов;
в. Для схем автоматики.
В зависимости от входного параметра реле подразделяют на реле тока, напряжения, мощности, частоты и др.
По способу включения реле подразделяются на первичные и вторичные. Первичные реле включаются непосредственно в цепь, вторичные – через измерительные трансформаторы.
Основной характеристикой реле является характеристика управления – зависимость выходного сигнала от входного.
Для реле с замыкающим контактом характеристика «вход-выход» (рис.13.3) определяется следующим: при отсутствии входного сигнала (
) контакты разомкнуты и ток в управляемой цепи равен нулю ( 
). С увеличением входного сигнала, при некотором его значении, происходит срабатывание реле. Это значение входного сигнала называется параметром обрабатывания – 
(напряжение, ток и т.д.) До тех пор, пока 
выходной параметр 
равен нулю либо своему минимальному значению 
( для бесконтактных аппаратов). При 
выходной параметр скачком меняется от до 
.. Происходит срабатывание реле. При дальнейшем увеличении 
контакты реле остаются замкнутыми и выходной параметр остаётся постоянным .Если теперь начать уменьшать входной параметр, то при некотором его значении якорь реле возвращается в исходное положение, контакты размыкаются и происходит скачкообразное изменение входного параметра от значения
до 0.Значение входного параметра, при котором происходит возврат реле в исходное состояние, называется параметром возврата –
.Значения параметров срабатывания или отпускания, на которые отрегулировано реле, называются уставкой по входному параметру –
.Значение рабочего входного параметра
больше чем . Отношение 
называется коэффициентом запаса.Для реле очень важно отношение
, которые называются коэффициентом возврата 
.