Електричні автомати. Види та робота. Характеристики. Автоматичні вимикачі постійного струму: що це таке і де вони використовуються? Низьковольтні автоматичні вимикачі постійного струму

Автоматичні вимикачі, їх ще називають "пакетники", або просто автомати - це основний засіб захисту від КЗ та перевантажень. Звичайні побутові автоматичні вимикачі із захистом від КЗ та тепловим захистом за перевищенням струму я використовую від самого початку створення вітро-сонячної електростанції. Це єдиний доступний спосіб забезпечити захист від короткого замикання акумуляторів, зберегти проводку у випадку ЧП і споживачів.

І досі багато людей хто дивиться мої відео якщо бачать звичайні автомати в моїй електростанції, то відразу пишуть що не можна використовувати такі автомати, потрібно спеціальні для постійного струму або запобіжники. Надто велика дуга на постійному струмі при розчепленні контактів спалить автомат. Пишуть, що великі втрати на таких автоматах. Загалом я вирішив докладно описати все з підкріпленням досвідом і цифрами.

У цій статті я говоритиму саме про автомати з позначенням "C", це найпоширеніші автомати, саме вони знаходяться в більшості електрощитів і продаються в магазинах. Нижче на фотоавтомати моєї сонячної електростанції, це розв'язка на 12V.

Короткі характеристики автоматичних вимикачів класу "C":

Електромагнітний розчіплювачпокликаний рятувати від короткого замикання і спрацьовує за струмом, але в якому напрузі насправді байдуже. На практиці я перевіряв автомати на 10А, і при струмі 12А автомат спрацьовував вперше протягом 30-40 хвилин, далі вже нагрітий набагато швидше.

Тепловий розчіплювач (біметалічна пластина)працює за температурою, і що вище струм тим вище нагрівання пластини, і швидше час спрацьовування. При струмі, що протікає через автомат рівним його номіналу, автомат повинен спрацювати протягом години в залежності від температури. Це захист якщо, наприклад, включено занадто багато приладів в лінії, щоб не перегрівалися дроти і не оплавилася ізоляція. При подвійному перевищенні струму автомат повинен спрацювати протягом хвилини, чим він більше нагрівається, тим швидше спрацює тепловий розчіплювач.

Ось такі характеристики автоматів класу "C", особливість це велика перевантажувальна здатність, щоб автомати не вибивало при запуску навантажень з великими пусковими струмами. Але якщо щось не так, то вони цілком справляються із завданням захистити електропроводку.

Використання автоматів змінного струму на постійному струмі

Головний аргумент противників таких автоматів це типу велика і потужна дуга на постійному струмі, яка спалить автомат і він може загорітися типу тощо. Вони кажуть що на змінному струмі дуга сама гасне при переході через нуль. Але якщо подивитися відео де запалюють дугу на постійному струмі 220В та змінному 220В, то різниці ніякої. Та й як тоді раніше варили зварювальники від зварювальних апаратів змінного струму, якщо дуга типу гасне при переході через нуль. Вони б не змогли її запалити так як вона постійно гасла, але дуга стабільна і електроди чудово горять так само як і на постійному струмі. Нижче відео з цього приводу.

Я сам пробував багато разів замикати автомати на 12В АКБ, і автомати чудово спрацьовують, і ніяка інша нічого не палить, пробував і на 24 вольта АКБ замикати автоматичний вимикач.

З приводу втрат на автоматах вони, звичайно, є, але не такі великі як про них розповідають. Наприклад при струмі 26А втрати на подвійному автоматі на 50А близько 0.02 це загальне 0.04В * 26 = 1.04 ват. Набагато більше втрати у дротах при недостатньому перетині або за довжини понад п'ять метрів.

Я думаю що автомати треба ставити обов'язково, і не в жодному разі не підключати інвертори та контролери безпосередньо до акумуляторів, та й інші пристрої. Буває так що в таких пристроях вигорають вхідні транзистори, і добре якщо вони просто згорять з невеликим серпанком, але буває так що при згорянні розплавляються і замикають контакти кристала транзистора, і виходить Коротке Замикання, і тоді може не витримати вже дріт, і початися горіння проводів , і нутрощів інвертора або контролера.

У мене поки що не було таких випадків, і не було великих коротких замикань. Але був випадок коли замкнув невеликий DC/DC перетворювач з 12 до 5 вольт. Він був підключений тонким проводом перетином 1.5кв через автомат на 10А, і при замиканні автомат не відразу спрацював, оскільки струм КЗ був невеликий. Провід встиг трохи оплавитись, але автомат спрацював швидко і врятував від загоряння дроту та великих проблем.

Також десь читав, що у людини почав горіти інвертор, який був прикручений товстим кабелем до акумулятора на клеми і відірвати руками кабель було неможливо. Довелося терміново шукати сокиру і рубати кабель, і поки що шукали сокиру інвертор продовжував горіти. А якби в цей момент нікого поряд не виявилося, чи не встигли б і почалася пожежа.

• 0,4кВ
• вимикач
• запобіжник

Сторінка 31 з 75

4-13. АВТОМАТИ ЗАХИСТУ МЕРЕЖ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ НА НОМИНАЛЬНУ НАПРЯМКУ ДО 24 в

Для захисту від надструмів ланцюгів, що живляться малопотужними джерелами постійного струму напругою до 24 в, застосовуються однополюсні автомати (рис. 4-40) і номінальний постійний струм від 2 до 50 а. Вони випускаються одного габариту і мають залежну від струму витримку часу при всіх струмах, великих прикордонного, який знаходиться між номінальним струмом і 120-130% номінального.

Рис. 4-40. Автомат захисту мереж постійного струму на 50 а, 24 ст.

При струмі, що дорівнює 200% номінального, витримка часу у різних виконань знаходиться в межах 25 - 80 с при нагріванні з холодного стану і не менше 5 с після прогріву номінальним струмом. Розривна здатність дорівнює 10,00 а при номінальному струмі розчіплювачів до 10 а і 1 500 а для виконань великі номінальні струми. Гарантований термін служби 10000 включень.

Характерною особливістю конструкції є відсутність вільного розчеплення, що в деяких випадках доцільно, тому що дає можливість утримати автомат у замкнутому стані, незважаючи на наявність надструму.

При положенні рукоятки «включено» рухомий контакт 1 завжди притискається до нерухомого 2 за допомогою штифта 8, на який діє пружина 9. При цьому колодка 3 стискає пружину 4. Вона утримується завдяки тому, що її 5 зуб заскочив за зуб 6 термобіметалічної пластини 7. При перевантаженнях термобіметалічна пластина вигинається, зубці 5 і 6 виходять з зачеплення, і якщо рукоятка не утримується у включеному положенні, то відбувається відключення, так як під впливом пружини 4 рукоятка переходить у відключене положення і штифт 8, що знаходиться всередині, розмикає контакт.

4-14. ПОЛУБИСТРОДІЙНИЙ АВТОМАТ АБ-45-1/6000

Автомат АБ-45-1/6000 на напругу 750 в, струм 6 000 а постійного струму - однополюсний, з електромагнітним приводом, роз'єднувачем, що відключає, і максимальним розчіпувачем миттєвої дії з регульованою уставкою 6 000- 12 000 а. Він був розроблений для захисту потужних установок постійного струму, головним чином металургійних. Принципова кінематична схема автомата приблизно така сама, як і в універсальних автоматів; однак власний час його спрацьовування знижений, для чого застосовано максимальний розчіплювач з індуктивним шунтом (рис. 4-41).

Рис. 4-41. Максимальний розчіплювач з індуктивним шунтом для автомата АБ-45-1/6000 на 6000 я, 750 в постійному струмі.

Частина магнітного потоку, створеного струмом, що проходить через вікно магнітопроводу 1, проходить через шунт 2 і утримує якір 3 від включення. При великих швидкостях зростання струму потік через утримує шунт повільно зростає через вплив мідної гільзи 4, що призводить до прискореного тяжіння якоря розчіплювача.

При випробуванні (Л. 4-9], незважаючи на величезну швидкість наростання струму (25-10+6 а/сек), свій час спрацьовування було 10 - 15 мсек, струм не обмежувався автоматом і досягав 200 кА, автомат зруйнувався від електродинамічних сил В аналогічних умовах автомат ВАБ-2 обмежував струм до 42 кА.Розривна здатність АВ-45-1/6000 перевірялася до 90 кА при напрузі 500 ст.Такий струм автомат відключав з власним часом 20-35 мсек і повним часом порядку 40 м. Вперед

Багато хто знає зі шкільного курсу фізики, що струм буває змінним та постійним. Якщо про застосування змінного струму ми ще щось можемо з упевненістю сказати (всі побутові електроприймачі живляться від змінного струму), то постійного ми не знаємо практично нічого. Але якщо є мережі постійного струму, значить є і споживачі, і відповідно захист таким мережам теж потрібний. Де зустрічаються споживачі постійного струму й у чому відмінність апаратів захисту цього роду струму ми розглянемо у статті.

Жоден з типів електричного струму не «краще», ніж інший – кожен підходить для вирішення певних завдань: змінний струм ідеальний для генерації, передачі та розподілу електроенергії на великі відстані, тоді як постійний струм знаходить своє застосування на спеціальних промислових об'єктах, установках сонячної енергії, центрах обробки даних, електричних підстанціях та ін.

Шафа розподілу постійного оперативного струму електричної підстанції

Розуміння відмінностей змінного та постійного струму дає чітке уявлення про завдання, із якими стикаються автоматичні вимикачі постійного струму. Змінний струм промислової частоти (50 Гц) змінює свій напрямок в електричному ланцюзі 50 разів на секунду і стільки ж разів «переходить» через нульове значення. Цей «перехід» значення струму через нуль сприяє якнайшвидшому гасінню електричної дуги. У ланцюгах постійного струму значення напруги постійно - як і напрям струму постійно у часі. Цей факт суттєво ускладнює гасіння дуги постійного струму і тому вимагає спеціальних конструкторських рішень.

Поєднані графіки нормального та перехідного режимів при відключенні: а) змінного струму; б) постійного струму

Одне з таких рішень – використання постійного магніту (3). Рух дуги в магнітному полі є одним із способів гасіння в апаратах до 1 кВ і знаходить застосування модульних автоматичних вимикачах. На електричну дугу, яка є провідником, впливає магнітне поле, і та затягується в дугогасну камеру, де остаточно загасає.

1 - рухомий контакт
2 – нерухомий контакт
3 - срібловмісна контактна напайка
4 – магніт
5 - дугогасна камера
6 - скоба

Полярність треба дотримуватися

Ще однією і, мабуть, ключовою відмінністю між автоматичними вимикачами змінного та постійного струму є в останніх наявність полярності.

Схеми підключення однополюсного та двополюсного автоматичного вимикача постійного струму

Якщо ви захищаєте однофазну мережу змінного струму за допомогою двополюсного автоматичного вимикача (з двома захищеними полюсами), то немає різниці в якому з полюсів підключати фазний або нульовий провідник. При підключенні в мережу постійного струму автоматичних вимикачів необхідно дотримуватися правильної полярності. При підключенні однополюсного вимикача постійного струму напруга живлення подається на клему «1», а при підключенні двополюсного - на клеми «1» і «4».

Чому це так важливо? Дивіться відео. Автор ролика проводить кілька тестів з 10-ти амперним вимикачем:

1. Включення вимикача в мережу з дотриманням полярності нічого не відбувається.
2. Вимикач встановлений у мережу зворотною полярністю; параметри мережі U = 376, I = 7,5 А. Як результат: сильне димовиділення з подальшим займанням вимикача.
3. Вимикач встановлений з дотриманням полярності, а струм ланцюга становить 40 А, що в 4 рази перевищує його номінал. Тепловий захист, як це й має бути, розімкнув ланцюг, що захищається, через кілька секунд.
4. Останній і найжорсткіший тест проводився з таким самим 4-х кратним перевищенням по струму і зворотною полярністю. Результат не змусив на себе довго чекати - миттєве займання.

Таким чином, автоматичні вимикачі постійного струму – це пристрої захисту, що застосовуються для об'єктів альтернативної енергетики, систем автоматизації та управління промислових процесів та ін. Спеціальні виконання захисних характеристик Z, L, K дозволяють захищати високотехнологічне обладнання промислових підприємств.

З початку виникнення електрики інженери стали думати над безпекою електричних мереж і пристроїв від струмових навантажень. Внаслідок цього було сконструйовано багато різних пристроїв, що відрізняються надійним та якісним захистом. Одним із останніх розробок стали електричні автомати.

Цей прилад називається автоматичним через те, що він оснащений функцією вимкнення живлення в автоматичному режимі, при виникненні коротких замикань, перевантажень. Звичайні запобіжники після спрацьовування підлягають заміні нові, а автомати після усунення причин аварії можна знову включити.

Такий захисний пристрій потрібний у будь-якій схемі електричної мережі. Захисний автомат захистить будинок або приміщення від різних аварійних ситуацій:

• Пожеж.
• Удари людини струмом.
• Несправності електропроводки.

Види та конструктивні особливості

Необхідно знати інформацію про існуючі види автоматичних вимикачів, щоб під час придбання правильно вибрати відповідний пристрій. Є класифікація електричних автоматів за кількома параметрами.

Вимикаюча здатність

Ця властивість визначає струм короткого замикання, при якому автомат розімкне ланцюг, тим самим відключить мережу та прилади, які були підключені до мережі. За цією властивістю автомати поділяються:

• Автомати на 4500 ампер застосовуються для запобігання несправностям силових ліній житлових будинків старої будівлі.
• На 6000 ампер, використовуються для запобігання аваріям при замикання в мережі будинків в новобудовах.
• На 10000 ампер застосовуються в промисловості для захисту електричних установок. Струм такої величини може утворитися у безпосередній близькості від підстанції.

Спрацьовування автоматичного вимикача виникає при замикання, що супроводжується виникненням певної величини струму.

Автомат захищає електропроводку від пошкодження ізоляції великим струмом.

Число полюсів

Ця властивість говорить нам про максимальну кількість проводів, які можна підключити до автомата для забезпечення захисту. При аварії напруга на цих полюсах відключається.

Особливості автоматів з одним полюсом

Такі електричні автомати є найпростішими за своєю конструкцією, і служать для захисту окремих ділянок мережі. До такого автоматичного вимикача можна приєднати два дроти: вхід та вихід.

Завданням таких пристроїв є захист електричної проводки від перевантажень та КЗ дротів. Нейтральний провід підключається до нульової шини, в обхід автомата. Заземлення підключається окремо.

Електричні автомати з одним полюсом не є вступними, так як при його відключенні розривається фаза, а нульовий провід, як і раніше, залишається з'єднаним з живленням. Не забезпечує захист на 100%.

Властивості автоматів із двома полюсами

У випадках, коли при аварії потрібне повне від'єднання від електричної мережі, використовують автоматичні вимикачі із двома полюсами. Вони використовуються як вступні. В аварійних випадках або при короткому замиканні вся електрична проводка відключається в один час. Це дає можливість здійснювати роботи з ремонту та обслуговування, а також проведення робіт з підключення обладнання, оскільки гарантовано повну безпеку.

Двополюсні електричні автомати використовують, коли потрібна наявність окремого вимикача для пристрою, що працює від мережі 220 вольт.

Автомат із двома полюсами підключають до пристрою за допомогою чотирьох дротів. Із них два приходять від мережі живлення, а інші два виходять із нього.

Триполюсні електричні автомати

В електричній мережі, що має три фази, використовуються 3-полюсні автомати. Заземлення залишають незахищеним, а провідники фаз з'єднують із полюсами.

Триполюсний автомат служить вступним пристроєм для будь-яких трифазних споживачів навантаження. Найчастіше такий варіант виконання автомата застосовують у промислових умовах живлення електрикою електродвигунів.

До автомата можна підключити 6 провідників, три з яких - фази електричної мережі, а решта три, що виходять від автомата, і забезпечені захистом.

Використання чотириполюсного автомата

Щоб забезпечити захистом трифазну мережу з чотирипровідною системою провідників (наприклад, електродвигун, що включені за схемою «зірки»), застосовують 4-полюсний автоматичний вимикач. Він відіграє роль вступного пристрою чотирипровідної мережі.

Є можливість підключення до пристрою восьми провідників. З одного боку – три фази та нуль, з іншого боку – вихід трьох фаз з нулем.

Час-струмова характеристика

Коли пристрої, що споживають електроенергію, та електрична мережа працюють у нормальному режимі, відбувається звичайне протікання струму. Це стосується і електричного автомата. Але, у разі підвищення сили струму з різних причин вище за номінальне значення, відбувається спрацьовування розчіплювача автомата, і ланцюг розривається.

Параметр цього спрацьовування називається час-струмової характеристикою електричного автомата. Вона є залежністю часу спрацювання автомата та співвідношення між реальною силою струму, що проходить через автомат, та номінальним значенням струму.

Важливість цієї характеристики полягає в тому, що забезпечується найменша кількість помилкових спрацьовувань з одного боку, і здійснюється захист струму, з іншого боку.

В енергетичній промисловості бувають ситуації, коли короткочасне підвищення струму не пов'язане з аварією, і захист не повинен спрацьовувати. Також відбувається і з електричними автоматами.

Час-струмові характеристики визначають, через який час спрацює захист, і які параметри сили струму при цьому виникнуть. Чим більше навантаження тим швидше спрацює автомат.

Електричні автомати з маркуванням "В"

Автоматичні вимикачі категорії "В", здатні відключатися за 5 - 20 с. При цьому значення струму становить від 3 до 5 номінальних значень струму 0.02 с. Такі автомати використовуються для захисту побутових пристроїв, а також усієї електропроводки квартир та будинків.

Властивості автоматів із маркуванням «С»

Електричні автомати цієї категорії можуть вимкнутись за час 1 - 10 с, при 5 - 10 кратному струмовому навантаженні ≅0.02 с. Такі застосовують у багатьох областях, найбільш популярні для будинків, квартир та інших приміщень.

Значення маркування «D» на автоматі

З таким класом автомати використовуються у промисловості та виконані у вигляді 3-полюсних та 4-полюсних виконань. Їх застосовують для того, щоб захистити потужні електричні мотори та різні трифазні пристрої. Час їхнього спрацювання становить до 10 секунд, при цьому струм спрацьовування може перевищувати номінальне значення в 14 разів. Це дозволяє з необхідним ефектом використовувати його для захисту різних схем.

Електродвигуни із значною потужністю найчастіше підключають через електричні автомати із характеристикою «D», т.к. пусковий струм високий.

Номінальний струм

Є 12 варіантів виконання автоматів, які різняться за характеристикою номінального струму роботи, від 1 до 63 ампер. Цей параметр визначає швидкість вимкнення автомата при досягненні граничного значення струму.

Автомат за цією властивістю вибирають з урахуванням поперечного перерізу жил проводів, що допускається струмом.

Принцип дії електричних автоматів

Звичайний режим

При звичайній роботі автомата управляючий важіль зведений, струм надходить через провід живлення на верхній клемі. Далі струм йде на нерухомий контакт, через нього на рухомий контакт і по гнучкому дроту на котушку соленоїда. Після нього по дроту струм йде на біметалеву пластину розчіплювача. Від нього струм проходить на нижню клему та далі на навантаження.

Режим навантаження

Цей режим виникає за перевищення номінального струму автомата. Біметалічна пластина нагрівається великим струмом, згинається та розмикає ланцюг. Для дії пластини потрібен час, який залежить від значення струму, що проходить.

Автоматичний вимикач є аналоговим пристроєм. При його налаштуванні є певні складнощі. Струм спрацьовування розчіплювача налаштовується на заводі спеціальним регулювальним гвинтом. Після остигання пластини автомат знову може працювати. Температура біметалічної пластини залежить від довкілля.

Розчіплювач діє не відразу, даючи можливість струму повернення номінального значення. Якщо струм не знижується, розчіплювач спрацьовує. Перевантаження може виникнути через потужні пристрої на лінії, або підключення відразу декількох пристроїв.

Режим короткого замикання

У цьому режимі струм зростає дуже швидко. Магнітне поле в котушці соленоїда рухає сердечник, що приводить в дію розчіплювач, та відключає контакти мережі живлення, тим самим знімає аварійне навантаження ланцюга та захищає мережу від можливої ​​пожежі та руйнування.

Електромагнітний розчіплювач діє миттєво, що відрізняється від теплового розчіплювача. При розмиканні контактів робочого ланцюга утворюється електрична дуга, величина якої залежить від струму ланцюга. Вона спричиняє руйнування контактів. Щоб запобігти цій негативній дії, зроблена дугогасна камера, яка складається з паралельних пластин. У ній дуга згасає та зникає. Гази, що виникають, відводяться в спеціальний отвір.

Автоматичні вимикачі постійного струму служать відключення ланцюга під навантаженням. На тягових підстанціях вимикачі застосовуються для відключення живильних ліній 600 при перевантаженнях і струмах короткого замикання і для відключення зворотного струму у випрямляльних агрегатів при зворотних запаленнях або пробої вентилів (т. е. внутрішніх коротких замикань при паралельній роботі агрегатів).

Гасіння електричної дуги автоматичними вимикачами відбувається у повітрі на дугогасних рогах. Подовження дуги може бути виконано за допомогою магнітного дуття або в камерах з вузькими щілинами.

У всіх випадках відключення ланцюга та утворення електричної дуги відбувається природний рух дуги вгору разом із рухом нагрітого нею повітря, тобто теплове дуття.

На застосовуються головним чином швидкодіючі автоматичні вимикачі.

Рис. 1. Осцилограми струму та напруги при відключенні струму короткого замикання: а - нешвидкодіючим вимикачем, б - швидкодіючим вимикачем

Повний час Т відключення струму короткого замикання або перевантаження вимикачем складається з трьох основних частин (рис. 1):

T = t про + t 1 + t 2

де t0-час наростання струму в ланцюгу, що відключається до величини струму уставки, тобто до величини, при якій спрацьовує відключає пристрій вимикача; t1 - час відключення вимикача, т. е. час від часу досягнення струму уставки до початку розходження контактів вимикача; t2 – час горіння дуги.

Час наростання струму в ланцюзі t0 залежить від параметрів ланцюга та уставки вимикача.

Власний час відключення t1 залежить від типу вимикача: у нешвидкі вимикачів власний час відключення знаходиться в межах 0,1-0,2 сек, у швидкодіючих - 0,0015-0,005 сек.

Час горіння дуги t2 залежить від величини струму, що відключається, і характеристик дугогасних пристроїв вимикача.

Повний час відключення нешвидкодіючого вимикача знаходиться в межах 0,15-0,3 с, швидкодіючого - 0,01 - 0,03 с.

Завдяки малому власному часу відключення швидкодіючий вимикач обмежує максимальне значення струму короткого замикання в ланцюгу, що захищається.

На тягових підстанціях застосовуються швидкодіючі автоматичні вимикачі постійного струму: ВАБ-2, АВ-2/4, ВАТ-43, ВАБ-20, ВАБ-20М, ВАБ-28, ВАБ-36 та інші.

Вимикач ВАБ-2є поляризованим, тобто реагує на струм тільки одного напрямку - прямого або зворотного, залежно від налаштування вимикача.

На рис. 2 показаний електромагнітний механізм вимикача постійного струму.

Рис. 2. Електромагнітний механізм вимикача ВАБ-2: а - розріз вимикача, б - межі граничного зношування контактів вимикача ВАБ-2, (A - мінімальна товщина нерухомого контакту 6 мм, Б - мінімальна товщина рухомого контакту 16 мм); 1 - утримуюча котушка, 2 - магнітопровід, 3-включає котушка, 4 - магнітний якір, 5 - верхній сталевий брус, 6 - якір, 7 - котушка головного юка, 8 - калібрувальна котушка, 9 - П-подібний магнітопровід, 10 - струм висновок, 11 -регулювальний гвинт, 12 - шунтуюча пластина, 13 - гнучка зв'язок, 14 - упор, 15 - важіль якоря, 16 - вісь важеля якоря, 17 - нерухомий контакт, 18 - рухомий контакт, 19 - контактний важіль, 20 контактного важеля, 21 - вісь з роликом, 22 - стопорний важіль, 23 - пружини, що відключають, 24 - тяга, 25 - регулюючі гвинти, 26 - скоба, 27 - сердечник утримуючої котушки

Важіль якоря 15 (рис. 2, а) обертається навколо осі 16, пропущеної через верхній сталевий брус 5. У нижній частині важеля 15, що складається з двох силумінових щік, затиснутий сталевий якір 6, а у верхній частині - втулка розпірна з віссю 20, навколо якої обертається контактний важіль 19, виконаний з набору дюралюмінієвих пластин.

У верхній частині контактного важеля укріплений рухомий контакт 18, а знизу - мідний черевик з гнучким зв'язком 13, за допомогою якої рухомий контакт з'єднується з котушкою головного струму 7 і через неї з виведенням 10. До нижньої частини контактного важеля з обох боків прикріплені упори 14 а з правої сторони є сталева вісь з роликом 21, до якої кріпляться однією стороною дві пружини, що відключають 23. З іншого боку відключають пружини за допомогою регулюючих гвинтів 25 закріплені в скобі 26, нерухомо встановленої на сталевому брусі 5.

У відключеному положенні система важелів (важіль якоря і контактний важіль) повернена пружинами 23, що відключають, навколо осі 16 до упору якоря 6 в лівий стрижень П-подібного магнітопроводу.

Включає 3 і утримує 1 котушки вимикача отримують живлення від потреб постійного струму.

Для включення вимикача необхідно спочатку замкнути ланцюг утримуючої котушки 1, потім - ланцюг включає котушки 3. Напрямок струму в обох котушках має бути таким, щоб магнітні потоки, створювані ними, складалися в правому стрижні сердечника магнітопроводу 9, який служить сердечником котушки, що включає; тоді якір 6 притягнеться до сердечника, що включає котушки, тобто опиниться в положенні «Включено». При цьому вісь 20 разом з контактним важелем 19 повернуться вліво, пружини 23, що відключають, розтягнуться і будуть прагнути повернути контактний важіль 19 навколо осі 20.

Коли вимикач відключений, магнітний якір 4 лежить на торці сердечника, що включає котушки і при включенні вимикача залишається притягнутим до торця сердечника сумарним магнітним потоком, що включає і утримує котушок. Магнітний якір 4 за допомогою тяги 24 пов'язаний зі стопорним важелем 22, який не дозволяє контактному важелю повернутися до упору рухомого контакту нерухомий. Тому між головними контактами залишається зазор, який може регулюватися зміною довжини тяги 24 і повинен дорівнювати 1,5-4 мм.

Якщо зняти напругу з котушки, що включає, то електромагнітні сили, що утримують якір 4 в притягнутому положенні, зменшаться і пружини 23 за допомогою стопорного важеля 22 і тяги 24 відірвуть якір від торця сердечника включає котушки і повернути контактний важіль до замикання головних. Отже, головні контакти замкнуться тільки після того, як буде розімкнуто ланцюг котушки, що включає.

Таким чином, здійснюється принцип вільного розчеплення у вимикачів ВАБ-2. Зазор між магнітним якорем 4 (інакше званим якорем вільного розчеплення) і торцем сердечника, що включає котушки у включеному положенні вимикача, повинен бути в межах 1,5-4 мм.

Схема управління передбачає подачу на котушку, що включає короткочасного імпульсу струму, тривалість якого достатня тільки для того, щоб встигнути перевести якір у положення «Включено». Після цього ланцюг включає котушки автоматично розмикається.

Наявність вільного розчеплення може бути перевірено в такий спосіб. Між головними контактами розміщують папірець і замикають контакт контактора. Відбувається увімкнення вимикача, але доки контакт контактора замкнений, головні контакти не повинні замкнутися і папірець може бути вільно вийнятий з проміжку між контактами. При цьому папірець буде затиснутий між контактами і його не можна буде вийняти.

При включенні вимикача чути характерний подвійний удар: перший - від зіткнення якоря і сердечника, що включає котушки, другий - від зіткнення головних контактів, що замкнулися.

Поляризація вимикача полягає у виборі напрямку струму в котушці, що утримує, в залежності від напрямку струму в котушці головного струму.

Для того щоб вимикач відключив ланцюг при зміні напрямку струму в ній, напрям струму в утримуючій котушці вибирається таким чином, щоб магнітні потоки, створювані котушкою, що утримує, і котушкою головного струму, збігалися по напрямку в сердечнику включає котушки. Отже, при протіканні струму у прямому напрямку струм головного ланцюга сприятиме утриманню вимикача у включеному положенні.

В аварійному режимі при зміні напрямку головного струму на зворотне зміниться напрямок магнітного потоку, створюваного котушкою головного струму в осерді включає котушки, тобто магнітний потік котушки головного струму буде спрямований проти магнітного потоку утримуючої котушки і при певній величині головного струму сердечник включає котушки і пружини, що відключають, відключать вимикач. Швидкодія визначається переважно тим, що в той час як у сердечнику включає котушки магнітний потік зменшується, в сердечнику котушки головного струму магнітний потік збільшується.

Для того щоб вимикач відключив ланцюг при збільшенні струму вище струму уставки в прямому напрямку, вибирають напрямок струму в утримуючій котушці таким чином, щоб магнітний потік утримуючої котушки в сердечнику включає котушки був проти магнітного потоку котушки головного струму при протіканні через неї струму прямого напрямку. У цьому випадку зі збільшенням головного струму збільшується розмагнічування сердечника, що включає котушки і при певній величині головного струму, що дорівнює або перевищує струм уставки, вимикач вимикається.

Струм уставки в обох випадках регулюється зміною величини струму утримуючої котушки і зміною зазору δ1.

Величина струму утримуючої котушки регулюється зміною величини додаткового опору, що послідовно включається котушці.

Зміна зазору 1 змінює опір магнітному потоку котушки головного струму. З зменшенням зазору δ1 зменшується магнітний опір і, отже, зменшується величина струму, що відключає. Зміна зазору δ1 здійснюється за допомогою регулювального гвинта 11.

Зазор 2 між упорами 14 і щоками важеля якоря 15 у включеному положенні вимикача характеризує якість замикання головних контактів і повинен бути в межах 2-5 мм. Завод випускає вимикачі із зазором δ2 рівним 4-5 мм. Величина зазору 2 визначає кут повороту контактного важеля 19 навколо осі 20.

Відсутність зазору δ2 (упори 14 стикаються з щоками важеля якоря 15) говорить про поганий контакт або відсутність контакту між головними контактами. Зазор δ2 менше 2 або більше 5 мм свідчить про те, що головні контакти стикаються лише з нижнім або верхнім краєм. Зазор δ2 може бути малий внаслідок великого зношування контактів, які в цьому випадку замінюються.

Якщо ж розміри контактів достатні, то регулювання зазору δ2 здійснюється шляхом пересування всього механізму, що включає по рамі вимикача. Для пересування механізму звільняють два болти, якими прикріплений механізм до рами.

Відстань між головними контактами у відключеному положенні має бути рівна 18-22 мм. Натискання головних контактів для вимикачів на номінальний струм до 2000 а включно має бути в межах 20-26 кг, а для вимикачів на номінальний струм 3000 а - в межах 26-30 кг.

На рис. 2 б показана рухлива система вимикача з позначенням межі граничного зносу контактів. Рухомий контакт вважається зношеним, коли розмір Б стане менше 16 мм, а нерухомий контакт - коли розмір стане менше 6 мм.

На рис. 3 дана розгорнута схема управління вимикачем ВАБ-2. Схема передбачає подачу короткочасного імпульсу на котушку, що включає, і не допускає багаторазові повторні включення при довго натиснутій кнопці включення, тобто здійснює захист від «дзвінковості». Утримуюча котушка постійно обтікається струмом.

Для включення вимикача натискають на кнопку «Увімк.», замикаючи цим ланцюг котушок контактора і блокуючого РБ. При цьому спрацьовує тільки контактор, який замикає ланцюг ВК, що включає котушки.

Як тільки якір займе положення «Включено», блок-контакти БА вимикача замкнуться, а розмикаючі - розімкнуться. Один з блок-контактів шунтує котушку контактора К, який розірве ланцюг котушки, що включає. У цьому випадку вся напруга мережі буде додана до котушки блокуючого реле РБ, яке, спрацювавши, своїми контактами ще раз шунтує котушку контактора.

Для повторного увімкнення вимикача треба розімкнути кнопку увімкнення і знову її замкнути.

Розрядний опір CP, включений паралельно утримує котушці ДК, служить зниження перенапруги при розмиканні ланцюга котушки. Регульований опір ЦД забезпечує можливість зміни струму котушки, що утримує.

Номінальний струм утримує котушки при напрузі 110 дорівнює 0,5 а, а номінальний струм включає котушки при тому ж напрузі і паралельному з'єднанні обох секцій - 80 а.

Рис. 3. Електрична схема управління вимикачем ВАБ-2: Вимкнути. - кнопка відключення, ДК - утримуюча котушка, СД - додатковий опір, CP - розрядний опір, БА-блок-контакти вимикача, ЛK, ЛЗ - червона та зелена сигнальні лампи, Увімк. - кнопка включення, К - контактор та його контакт, РБ - реле блокування та його контакт, ВК - що включає котушка, АП - автоматичний перемикач

Допустимі коливання напруги оперативних кіл від - 20% до + 10% від номінальної напруги.

Повний час відключення ланцюга вимикачем ВАБ-2 становить 0,02-0,04 сек.

Гасіння дуги при розриві вимикачем ланцюга під навантаженням відбувається в дугогасній камері за допомогою магнітного дуття.

Котушка магнітного дуття зазвичай включена послідовно головного нерухомого контакту вимикача і є витоком головної струмовідної шини, всередині якого знаходиться сердечник, виконаний зі сталевої стрічки. Для концентрації магнітного поля в зоні утворення дуги на контактах осердя котушки магнітного дуття у вимикачів має полюсні наконечники.

Камера дугогашення (рис. 4) являє собою плоску коробку, виконану з азбестоцементу, всередині якої зроблено дві поздовжні перегородки 4. У камері встановлено ріг 1, всередині якого проходить вісь обертання камери. Цей ріг електрично пов'язані з рухомим контактом. Інший ріг 7 укріплений на нерухомому контакті. Для забезпечення швидкого переходу дуги з рухомого контакту на ріг відстань рога від контакту повинна бути не більше 2-3 мм.

Виникла при відключенні між контактами 2 і 6 електрична дуга під дією сильного магнітного поля котушки магнітного дуття 5 швидко дмухається на роги 1 і 7, подовжується, охолоджується зустрічним потоком повітря і стінками камери у вузьких щілинах між перегородками і швидко гасне. Рекомендується вставляти керамічні плитки в стінки камери в зоні дугогасіння.

Камери дугогашення вимикачів на напругу 1500 і вище (рис. 5) відрізняються від камери на напругу 600 у великими габаритними розмірами та наявністю в зовнішніх стінках отворів для виходу газів та пристрою додаткового магнітного дуття.

Рис. 4. Камера дугогашення вимикача ВАБ-2 для напруги 600 в: 1 і 7 - роги, 2 - рухомий контакт, 3 - зовнішні стінки, 4 - поздовжні перегородки, 5 - котушка магнітного дуття, 6 - нерухомий контакт

Рис. 5. Камера дугогашення вимикача ВАБ-2 для напруги 1500: а - пристрій камери, б - схема дугогашення з додатковим магнітним дуванням; 1 - рухомий контакт, 2 - нерухомий контакт, 3 - котушка магнітного дуття, 4 І 8 - роги, 5 і 6 - допоміжні роги, 7 - допоміжна котушка магнітного дуття, I, II, III, IV - положення дуги в процесі гасіння

Пристрій додаткового магнітного дуття являє собою два допоміжні роги 5 і 6, між якими включена котушка 7. У міру подовження дуги вона починає замикатися через допоміжні роги і котушку, яка внаслідок протікання через неї струму створює додаткове магнітне дуття. У всіх камерах зовні є полюсні металеві накладки.

Для швидкого та стійкого гасіння дуги розбіжність контактів має бути не менше 4-5 мм.

Корпус вимикача виконаний з немагнітного матеріалу - силуміну - і з'єднаний з рухомим контактом, тому під час роботи перебуває під повною робочою напругою.

Вимикач автоматичний швидкодіючий постійного струму ВАТ-42

Експлуатація автоматичних вимикачів постійного струму

В експлуатації необхідно стежити за станом основних контактів. Падіння напруги між ними при номінальному навантаженні має бути в межах 30 мВ.

Зачистку контактів від окису проводять дротяною щіткою (крацюванням). При появі напливів їх знімають напилком, проте обпилювати контакти для відновлення їх первинної плоскої форми не слід, так як це призводить до їх швидкого зносу.

Необхідно періодично очищати стінки камери дугогасіння від мідних та вугільних нальотів.

При ревізії вимикача постійного струму проводять перевірку ізоляції тримає та включає котушок по відношенню до корпусу, а також опору ізоляції стінок камери дугогашення. Ізоляція камери дугогасіння перевіряється додатком напруги між головними рухомим та нерухомим контактами при закритій камері.

Перед введенням вимикача в експлуатацію після ремонту або тривалого зберігання камера його повинна піддатися сушінню протягом 10-12 годин при температурі 100-110°.

Після сушіння камера встановлюється на вимикач та вимірюється опір ізоляції між двома точками камери, розташованими проти рухомого та нерухомого контактів, коли вони розімкнуті. Цей опір має бути не менше 20 мом.

Калібрування уставок вимикачів проводиться в лабораторії струмом, що отримується від низьковольтного генератора номінальною напругою 6-12 ст.

На підстанції калібрування вимикачів проводиться струмом навантаження або за допомогою реостата навантаження при номінальній напрузі 600 ст. Може бути рекомендований спосіб калібрування вимикачів постійного струму за допомогою калібрувальної котушки з 300 витків дроту ПЕЛ діаметром 0,6 мм, насадженої на осердя котушки головного струму. Пропускаючи через котушку постійний струм, за кількістю ампервітків у момент відключення вимикача встановлюють величину струмової уставки. Вимикачі першого виконання, що випускалися раніше, відрізняються від вимикачів другого виконання наявністю масляного демпфера.