Автоматичні повітряні вимикачі та установчі автомати, блог електромеханіка

Автоматичні повітряні вимикачі, або як їх скорочено називають - автомати, застосовуються для захисту генераторів і електродвигунів, а також для їх нечастого ручного включення або відключення. Таким чином, автомати є захисно-комутаційними апаратами.

Допоміжні контакти замикаються раніше, а розмикаються пізніше головних. Тому дуга, що виникає при розриві електричного кола, впливає тільки на допоміжні (розривні) контакти, замінити які значно легше, ніж головні.

В автоматах захисту генераторів і в автоматах захисту електродвигунів є одні й ті ж основні частини:

а) контакти, що розмикаються автоматично і замикає здебільшого вручну і в окремих випадках за допомогою спеціальних електромагнітів;

б) іскрогасящая система, що складається з іскрогасні камер (на кожен полюс окрема камера) і інших пристроїв для прискорення гасіння електричної дуги, що виникає між контактами при їх розмиканні (наприклад, дугогасительная решітка, що розбиває дугу на цілий ряд окремих коротких дуг, або іскрогасні котушка, «видуває» дугу);

Мал. 1 - 3. Пристрій і принцип дії автоматів

в) включає пристрій, що складається з рукоятки або важільного (в деяких випадках - електромагнітного) приводу, що діє на вал автомата через так званий механізм вільного розчеплення;

г) реле, звані расцепителями, які діють безпосередньо на механізм вільного розчеплення, розриваючи контакти автоматів;

д) комутатор, т. е. кілька знаходяться під впливом валу автомата контактів, що для подачі сигналів про те, включений або вимкнений автомат.

Автомат максимального струму

Пристрій і принцип дії автомата максимального струму показані схематично на рис.1. Основною частиною автомата є електромагніт Е, обмотка якого включається в ланцюг послідовно з навантаженням генератора.

Коли сила струму, що віддається генератором (і проходить в обмотці електромагніта), досягає певної величини, електромагніт долає натяг пружини П1, і обертається на осі Про якір Я притягується лівим кінцем до сердечника електромагніту. При цьому наявна на правому кінці якоря засувка 3 звільняє ніж рубильника, який під дією пружини П2 розмикає ланцюг.

Регулюючи натяг пружини П1, можна змінювати струм, який викликає спрацьовування автомата, т. Е. Варіювати величину так званої уставки автомата.

Автоматичний вимикач А3700 (А3726, А3792, А3796) забезпечують струмовий захист під час перевантаження і коротких замикань в ланцюгах постійного струму (напруга до 440 В) або змінного струму (до 660 В) частотою 50-60 Гц.

Автомат максимальної напруги

Автомат максимального напруження відрізняється від автомата максимального струму тільки тим, що обмотка його електромагніту включається в ланцюг паралельно генератору (рис. 2). Коли напруга в ланцюзі досягає певної величини (не припустимо для нормальної роботи), електромагнітом притягнеться лівий кінець якоря, в результаті чого ланцюг розімкнеться.

Автомат мінімального або нульового струму

В автоматі мінімального або нульового струму електромагніт Е, обмотка якого включена в ланцюг послідовно навантаженні (рис. 3), долаючи натяг пружини П1, тримає лівий кінець якоря притягнутим до сердечника.

При зменшенні струму до певної величини (або при повному припиненні струму, т. Е. При «нульовому» струмі) тяжіння якоря електромагнітом слабшає. Пружина П1 повертає тоді якір Я на осі О, внаслідок чого засувка 3 звільняє ніж рубильника і ланцюг розмикається.

Автомат мінімальної напруги

Автомат мінімальної напруги відрізняється від автомата максимального струму лише тим, що обмотка електромагніту його трапляється паралельно генератору.

При зниженні напруги в мережі до певної величини тяжіння якоря електромагнітом слабшає і під дією пружини відбувається розмикання ланцюга.

Автоматичні вимикачі серії А3700 (А3726, А3792, А3796) також здійснюють захист електроустановок від неприпустимого зниження напруги.

Автомат зворотного струму

Автомат зворотного струму на відміну від розглянутих вище автоматів має не одну, а дві обмотки електромагніту, з яких одна приєднується до ланцюга послідовно, а інша - паралельно генератору. При цьому обмотки включаються так, що магнітні поля, створювані струмами в кожній з них, мають протилежні один одному напрямку. Внаслідок цього сумарне поле, створюване електромагнітом, незначно і не робить ніякого впливу на якір. Коли ж струм в ланцюзі змінить свій напрямок на протилежне, обидва магнітних поля виявляться спрямованими однаково - сердечник електромагніта намагнітиться і притягне до себе якір, внаслідок чого ланцюг буде розімкнути.

Обмотки електромагнітів в автоматах можна комбінувати таким чином, що один автомат буде служити і для захисту від перевантажень, і для захисту від зворотного струму. Такі комбіновані автомати встановлюються на головних розподільних щитах суднових електростанцій для захисту паралельно працюючих генераторів.

Останнім часом найчастіше застосовуються автомати з максимальними расцепителями і вимикає котушкою, які виробляють автоматичне вимикання контактів незалежно один від одного. Зазначена котушка може бути включена як реле нульової напруги (т. Е. Працювати на відключення автомата при зникненні напруги в мережі) або може діяти через будь-яку окремо стоїть реле. Залежно від призначення реле і способу включення котушки один і той же тип автомата можна використовувати для різних умов роботи.

Розглянуті вище автомати спрацьовують одразу, як тільки величина струму або напруги виходить за допустимі межі. Однак при роботі допоміжних механізмів судна можуть бути такі перевантаження, які тривають лише кілька секунд. Якщо автомат діє миттєво, то і при такій короткочасної безпечною перевантаження генератор буде відключений автоматом від збірних шин розподільного щита, внаслідок чого всі механізми, що харчувалися цим генератором, зупиняться. Вихід же деяких з них з ладу може мати шкідливі для судна наслідки, а іноді і привести до аварії (вихід з ладу рульового пристрою під час маневрування).

Мал. 4. Пристрій триполюсного максимально-нульового автомата

Тому часто автомати постачають пристроєм, яке змушувало б автомат діяти не миттєво, а з уповільненням, або, як кажуть, з витримкою часу.

В якості такого пристрою застосовують реле часу, годинникові механізми і масляні демпфери (сповільнювачі).

Якщо цей пристрій дозволяє регулювати витримку часу, то автомати з таким пристроєм звуться селективних автоматів.

Розглянемо пристрій зображеного на рис. 4 триполюсного максимально-нульового автомата. На каркасі 1 укріплені ізольовані нерухомі контакти. Рухливі контакти насаджені на ізольований вал автомата і приходять в зіткнення з нерухомими при включенні автомата. Включення здійснюється поворотом вала за допомогою рукоятки 2 або важільного приводу, що не показаного на малюнку.

Механізм вільного розчеплення підтримує контакти в зіткненні до тих пір, поки на нього не подіє реле (расцепитель). При дії того чи іншого реле рухливі контакти відриваються від нерухомих і автомат вимикається. Повторне включення автомата рукояткою 2 буде можливо тільки після усунення причин, що викликали дію того чи іншого реле, т. Е. Лише тоді, коли цей расцепитель повернеться в початкове положення.

Мал. 5. Схема включення двополюсного максимально-нульового автомата

До цього моменту механізм вільного розчеплення унеможливлює поворот валу. Від рухомих контактів струм проходить до затискачів, які перебувають внизу автомата, по котушок двох максимальних реле 3. Нульове реле 4 розташоване праворуч від них (під рукояткою). Контакти автомата закриті іскрогасні камерами 5.

На рис. 5 представлена ​​схема включення двополюсного максимально-нульового автомата.
Цифрами 1 і 2 позначені максимальні реле (расцепители), 3 - мінімальний расцепитель з додатковим опором 4 (воно потрібно не завжди, а в залежності від напруги мережі), 5 - сигнальні лампи, що живляться через комутатор 6.

Максимальні расцепители забезпечені масляними сповільнювачами.

Автомати є більш досконалими апаратами захисту, ніж плавкі запобіжники, так як вони можуть бути більш точно відрегульовані на певний струм спрацьовування. Крім того, після відключення, викликаного появою ненормального режиму роботи, автомати можуть бути включені знову без заміни будь-яких частин.

Установчі автомати, які отримали за останній час виключно широке застосування на судах морського флоту, так само як і повітряні автомати, відносяться до захисно-комутаційних апаратів.

Зазвичай установчі автомати монтують на розподільних щитах для захисту відхідних магістральних ліній від перевантажень і коротких замикань.

Мал. 6. Ескіз (вид спереду) інсталяційний триполюсного автомата на номінальний струм 100 а

Ці автомати випускаються промисловістю в одно-, дво- і триполюсному виконанні для ланцюгів постійного (до 220 в) і змінного (до 500 б) струму і розраховані на номінальні струми від 50 до 600А.

На рис. 6 дан ескіз (вид спереду) інсталяційний триполюсного автомата на номінальний струм 100 а. Автомат змонтований на пластмасовій основі і закритий пластмасовим кожухом. Механізм управління з виведеною через вікно в центрі кожуха рукояткою управління має вільний розчеплення. Контакти автомата виконані зі спеціального матеріалу, який виключає можливість приварювання контактів один до одного.

Контакти укладені в дугогасильні камери.

Установчі автомати комплектуються наступними видами расцепителей:

а) електромагнітними, що спрацьовують миттєво при токах, що перевищують струм уставки в 7 10 раз (захист від струмів короткого замикання);

б) тепловими, що спрацьовують протягом 1 год при токах, що становлять 1,3-1,45 від номінального струму розчеплювача (захист від перевантажень);

в) комбінованими, що складаються з електромагнітних і теплових елементів.

Расцепители настановних автоматів (випускаються на номінальні струми від 15 до 600 а) не мають пристосувань для регулювання струму спрацьовування в експлуатації. Регулюють расцепители на заводі-виробнику автоматів, після чого расцепители опечатують з тим, щоб їх регулювання не могла бути порушена експлуатаційним персоналом.