АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

5. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Автоматический выключатель-это электрический аппарат, предназначенный для отключения электроустановок при протекании аварийных токов и для нечастых коммутаций рабочих токов. Энергия для разрыва контактов автомата при отключении запасается в отключающей пружине. Отключающая пружина сжимается или растягивается в процессе включения. Конструкция автомата предусматривает быстрое замыкание контактов при включении и быстрый разрыв контактов при отключении.

Преимущества автоматов по сравнению с предохранителями:

1)при к.з. и перегрузках разрываются три фазы сети, что исключает работу двигателя на двух фазах;

2)отключение автомата при к.з. или при перегрузке определяется по среднему положению рукоятки;

3)автомат-это аппарат многократного действия, готовность к повторному включению определяется временем остывания теплового расцепителя ( обычно несколько минут)

Недостатки:

1) сложность изготовления, ремонта и большая стоимость;

2) желательно устанавливать в отапливаемых помещениях, иначе из-за увлажнения возможны междуфазные перекрытия изоляции и выход из строя автомата;

3) автомат не обеспечивает защиту электродвигателя от перегрузки из-за несоответствия защитной характеристики перегрузочной способности электродвигателя и из-за разброса характеристик.

Выбор автоматов для электродвигателей

Электромагнитный расцепитель (отсечка)автомата не должен срабатывать от пускового тока электродвигателя. Пусковой ток можно рассматривать как трехфазное короткое замыкание за сопротивлением двигателя в заторможенном состоянии. Поэтому пусковой ток состоит из периодической составляющей, почти неизменной за все время пуска, и апериодическоой составляющей, затухающей за один, два периода. В справочниках приводится значение периодической составляющей пускового тока. Ток срабатывания отсечки автомата находится

I_ср.отс>=k_н*I_{пуск.дв}= 1,05*k_з*k_ап*k_р*I_{пуск.дв},

где k_н= 1,05*k_з*k_ап*k_р - коэффициент надежности отстройки отсечки от пускового тока двигателя;

1,05 -коэффициент, учитывающий увеличение напряжения в нормальном режиме работы сети на 5%; k_з -коэффициент запаса;

k_ап - коэффициент, учитывающий наличие апериодической сотавляющей в пусковом токе двигателя;

k_р - коэффициент, учитывающий разброс тока срабатывания относительно уставки.

Для приближенных расчетов принимают I_{пуск.дв}=k_i*I_ном,

где k_i-паспортная кратность пускового тока. Остальные коэффициенты зависят от исполнения выключателя

Таблица 5.1

Коэффициенты для расчета тока срабатывания отсечки/6/

Тип автомата Расцепитель k_з k_ап k_р k_н

А3700;А3110;АП-50;АЕ20; Электромаг. 1,1 1,4 1,3 2,1 А3120;А3130;А3140 Электромаг. 1,1 1,4 1,15 1,9 АВМ Электромаг. 1,1 1,4 1,1 1,8

Большинство электромагнитных расцепителей автоматов имеют собственное время срабатывания 5...10 мс, поэтому они реагируют на апериодическую составляющую пускового тока.

Коэффициент чувствительности отсечки при к.з. на выводах электродвигателя должен быть

k_ч⁽¹⁾=I_к.з.R⁽¹⁾/I_ср.отс>=1,1*k_р,

где I_к.з.R⁽¹⁾-минимальный ток однофазного к.з. на выводах двигателя с учетом токоограничивающего действия электрической дуги (переходное сопротивление R _пер= 15 мОм)

При отсутствии данных о разбросе токов срабатывания k_ч⁽¹⁾ рекомендуется принимать не менее 1,4.

При недостаточной чувствительности отсечки к междуфазным к.з. уточняют значение пускового тока с учетом сопротивления питающей сети, применяют кабели с алюминиевой оболочкой, прокладывают дополнительные зануляющие металлические связи, устанавливают выносную защиту от однофазных к.з., возлагают отключение однофазных к.з. на защиту электродвигателя от перегрузки, если при к.з. не пригорят контакты пускателя/6/.

Ток срабатывания защиты от перегрузки автомата определяется из условия возврата защиты после окончания пуска:

I_ср.пер=k_н*I_ном.дв/k_в,

где k_н-коэффициент надежности, учитывающий неточность настройки и разброс характеристик защиты;

k_в -коэффициент возврата защиты.

Для автоматов с тепловым и комбинированным расцепителем это условие обеспечивается автоматически при выборе номинального тока расцепителя по условию I_{ном.расц} >=I_ном.дв.

Наилучшая защита от перегрузки обеспечивается, если

I_{ном.расц}=I_ном.дв.

Учитывая, что для тепловых реле k_в=1, в этом случае получаем

I_ср.пер=k_н*I_ном.дв.

где k_н=1,15 для автоматов серии АЕ20,А3700; k_н=1,25 для А3100; k_н=1,2...1,35 для ВА51.

Если автоматы имеют кратность тока срабатывания отсечки меньше 10, то приходится заглублять защиту от перегруз-21.регрузки, так как приходится увеличивать номинальный ток теплового расцепителя.

Селективность автомата и магнитного пускателя присоединения необходимо рассматривать для надежности питания электродвигателей. При к.з. в цепи присоединения начинают одновременно действовать защита выключателя и отключаться пускатель вследствие исчезновения напряжения на втягивающей катушке. Во избежание приваривания контактов пускателя раньше должен отключиться выключатель. Такое селективное действие обеспечивается электромагнитным расцепителем автомата.

Таблица 5.2 Технические данные автоматов АЕ20, АЕ20М /6,1/

Тип Номин. Расцепи- Номинальный Предел.

ток вы- тель ток теплового ток

ключ.А расцепителя, А откл.кА

АЕ2026 16 комбин. 0,3;0,4;0,5;0,6;0,8; 0.4

1;1,25;1,6;2; 0.4

2,5;3,15;4.5 0,9

6,3;8;10;16 1,5

АЕ2046 63 комбин. 10;12,5 2,4

16,20,25; 3,5

31,5;40;50;63 4.5

АЕ2056 100 комбин. 10;12,5;16; 2,5

20;25;31,5; 3,5

40;50;63;80;100 6

АЕ2066 160 комбин. 16;20;25;31.5; 3,5

40;50;63;80 9

100;125;160 11,5

Автоматические выключатели серии А3100

Выключатели А3100 предназначены для защиты электрических цепей от перегрузок и коротких замыканий, а также для нечастых ( не более одного раза в час) оперативных коммутаций силовых электрических сетей. Они рассчитаны на установку в закрытых электроустановках при температуре окружающей среды от +5 до +40оС и относительной влажности не более 80%.

Таблица 5.3

Технические данные автоматов серии А3100, АП-50 /1/

Тип Iном. Испол. Номинальный Отсечка Предельный

выкл. рас- ток теплового ток отключ.

А цепит. расцепителя, кА

Iном.р,А

А3163 50 Тепл. 15;20;25; 10Iном.р 2;2,5;3;

30;40;50 10Iном.р 3.5;4;4,5

А3114/1 100 Комб. 15;20;25; 10Iном.р 3,2;4;5;

30;40;50 10Iном.р 7;8,5;10;

60;80;100 10Iном.р 11;11,5;12

А3124 100 Комб. 15;20;25; 430 А 5,5;6;9;

30;40;50; 600 А 10;13;19;

60;80;100 800 А 20;22;23

А3134 200 Комб. 120;150;200 7Iном.р 19;23;30

АП-50- 50 Комб. 1,6;2,5;4; 11Iном.р 0,3;0,4;0,6;

3МТ 6,4;10;16; 11Iном.р 0,8;1,5;1,5;

25;40;50 11Iном.р 1,5;1,5;1,5

Таблица 5.4

Технические данные трехполюсных автоматов серии А3700 с комбинированным расцепителем/1/

Тип Iном. Номинальный Отсеч- Предельный Допуст.

выкл. ток теплового ка,А ток отключения, ударный

А расцепителя,А кА ток,кА

А3716 160 16;20; 630 3,9;7,1; 5,5;10

25;32 630 10;14,2 15;20

40;50;63 630 14,2;17,7;17,7. 20;20;30

80;100 1600 17,7;17,7 45;60

125;160 1600 17,7;17,7 60;75

А3726 250 160;200;250 2500 24,8;24,8;24,8 75;75;75

А3736 400 250 2500 35,5 65

320 3200 35,5 100

400 4000 35,5 100

А3746 630 400;500;630 6300 35,5;35,5;35,5 100

Таблица 5.5.

Автоматические выключатели АВМБ

Тип, Iном. Кол.макс. Кол. дист. Отсечка, Iоткл iудар

Iном. расц. расцепит. расцепит. А кА доп.кА

АВМ4Б 120 2; 3 1; 0 240;600 10 40

400 А 150 2; 3 1; 0 300;750 10 40

250 2; 3 1; 0 500;1250 10 40

400 2; 3 1; 0 800;2000 10 40

АВМ10Б 600 2; 3 1; 0 1200;3000 10 40

1000 А 800 2; 3 1, 0 1600;4000 10 40

1000 2; 3 1, 0 2000;5000 10 40

Автоматические выключатели серии ВА50,ВА75/11/

Выключатели серии ВА50 выпускаются промышленностью с той целью, чтобы заменить в дальнейшем устаревшие серии АЕ3700, АЕ20 и др. Выключатели серии ВА75 должны полностью заменить серии АВМ и "Электрон" с токами до 1600 А. ВА50 поставляются с токами до 100 А только стационарного исполнения, на 160 А стационарного и втычного исполнения, на токи больше 160 А стационарного и выдвижного исполнения.

При заказе для дистанционного включения некоторые типы автоматов ВА50 поставляются с электромагнитным приводом , а ВА75 с электродвигательным приводом. Электроприводы включения поставляются на напряжение постоянного тока 220 В или переменного тока 220...240 В и надежно действуют при отклонениях напряжения от 0.85 до 1,1Uном.

По заказу выключатели ВА50 поставляются со следующими расцепителями и контактами:

-с независимым расцепителем при отсутствии дистанционного привода;

-с нулевым расцепителем или минимального напряжения без выдержки или с выдержкой времени;

-со свободными вспомогательными контактами до 5 шт.

Все выключатели ВА51, ВА52 имеют комбинированный расцепитель (электромагнитный и тепловой). В зоне перегрузки разные типы срабатывают при токах (1.2...1,35)Iном.т.р. Выключатели ВА53, ВА55, ВА75 имеют полупроводниковые расцепители.

Выключатели ВА51 и ВА51Г с приводом для дистанционного включения не поставляются.

Таблица 5.4. Технические данные автоматов ВА51

Тип Iном. Номинальный Отсечка Предел.

выкл. ток тепл.расцепит. по отнош. Iоткл.

А А к Iном.т.р. кА/cosF

ВА51Г-25 25 0,3;0,4;0,5;0,6;0,8;

1,0;1,25;1,6 14 1,3/0,7

2,0;2,5;3,15;4;5 14 1,5/0,7

ВА51-25 25 6,3; 8 7,10 1,5/0,7

10; 12,5 7,10 2,0/0,7

16; 20; 25 7,10 3,0/0,7

ВА51-31-1 100 6,3;8,0;10;12,5 3,7,10 2,0/0,9

ВА51Г-25 16 3,7,10 2,5/0,9

20; 25 3,7,10 3,5/0,8

31,5;40;50;63;80 3,7,10 5,0/0,7

100 3,7,10 7,0/0,5

ВА51-31 100 6,3;8,0 3,7,10 2,0/0,9

10;12,5 3,7,10 2,5/0,9

ВА51Г-31 100 16;20;25 3,7,10 3,8/0,8

31,5;40;50;63 3,7,10 6,0/0,7

80;100 3,7,10 7,0/0,5

ВА51-33 160 80;100;125;160 10 12,5/0,3

ВА51Г-33 160 80;100;125;160 10 12,5/0,3

ВА51-35 250 80;100;125;160; 12 15/0,5

200;250 12 15/0,5

ВА51-37 400 250;320;400 10 25/0,25

ВА51-39 630 400;500;630 10 35/0,25

Таблица 5.5 Технические данные автоматов ВА-52

Тип Iном. Номинальный Отсечка Предел.

выкл. ток тепл.расцепит. по отнош. Iоткл.

А А к Iном.т.р. кА/cosF

ВА52-31 100 16;20;25; 3,7,10 12/0,3

ВА52Г-31 100 31,5;40 3,7,10 15/0,3

50;63 3,7,10 18/0,3

80;100 3,7,10 25/0,3

ВА52-33 160 80;100 10 28/0,25

ВА52Г-33 160 125;160 10 35/0,25

ВА52-35 250 80;100;125;160;200; 12 30/0,25

250 12 30/0,25

ВА52-37 400 250;320;400 10 30/0,25

ВА52-39 630 250;320;400;500;630 10 40/0,25

Таблица 5.6

Технические данные автоматов ВА53; ВА55; ВА75

с полупроводниковым максимальным расцепителем /11/

Тип Iном. Iном. Отсечка Время Предел.

выкл. расц. по отнош. срабат. Iоткл.

А А к Iном.расц. отс.с кА/cosF

ВА53-37;ВА55-37 160 160 2;3;5;7;10 0,3 20

250 250 2;3;5;7;10 0,3 20

400 400 2;3;5;7;10 0,3 20

ВА53-39;ВА55-39 160 160 2;3;5;7;10 0,3 25

250 250 2;3;5;7;10 0,3 25

400 400 2;3;5;7;10 0,3 25

630 630 2;3;5;7;10 0,3 25

ВА53-41 1000 1000 2;3;5;7 0,2 25

ВА55-41 1600 1600 2;3;5;7 0,2 31

ВА53-43;ВА55-43 2500 2500 2;3;5 0,2 36

ВА75-45 2500 2500 2;3;5;7 0,2 36

ВА75-47 4000 4000 2;3;5 0,2 45

Выключатели с полупроводниковыми расцепителями допускают регулировку тока уставки тремя ступенями в пределах от Iном.до 0.8Iном. или от Iном. до 0,63Iном.. Например, автомат ВА55-37 на 250 А может иметь уставки по току 250;200;175,5 А. Время срабатывания зависит от протекающего тока и регулируется тремя ступенями, при 6Iном.уставки время составляет 4;8;16 с. При однофазных коротких замыканиях автоматы срабатывают при номинальном токе расцепителя.

Таблица 5.7 Сопротивления контактов и расцепителей автоматов/6/

Номин. Сопрот. Инд.сопр. Акт.сопр.

ток контак- расцепит. расцепит.

А тов;мОм мОм мОм

50 1,3 2,7 5,5

70 1,0 1,3 2,4

100 0,75 0,86 1,3

160 0,65 0,55 0,74

200 0,6 0,28 0,36

400 0,4 0,1 0,15

600 0,25 0,084 0,12

 

6. МАГНИТНЫЕ ПУСКАТЕЛИ

Магнитные пускатели предназначены для дистанционного и автоматического управления электроустановками.

Для дистанционного управления устанавливаются чаще всего двух или трехкнопочные посты (станции). Контакты кнопок включаются в цепь катушки пускателя, поэтому при исчезновении питания катушка обесточивается и при повторной подаче напряжения пускатель не включается без вмешательства человека. Этим самым исключается самозапуск электродвигателя после автоматического повторного включения напряжения на питающую линию.

В режиме автоматического управления пускатель обычно через промежуточные усилители реагирует на состояние датчиков. Состояние датчиков зависит от регулируемого параметра. В этом режиме возможен самозапуск электродвигателя после восстановления исчезнувшего напряжения на питающей линии.

ПМЛ выпускают с номинальным током до 200 А. Пускатели на токи 10...63 А имеют прямоходовую магнитную систему Ш-образного типа, контактная система расположена перед магнитной системой.

Таблица 6.1 Характеристика магнитной системы ПМЛ

Величина Потребляемая катуш- Время при Uном.,мс

пускателя кой мощность, ВА

При включ. При удержании Замыкан. Размыкан.

1 84 9,5  18+-6 10+-5

2 115 9,5 22+-5 -

3 235/275 25/31 19+-6 11+-6

4 235/275 25/31 19+-6 11+-6

5 380/455 36/45 63+-22 15+-5

6 510/600 46/58 55+-30 15+-5

7 800/996 57/75 42+-13 15+-5

Вспомогательные контакты допускают ток до 10 А.

Номинальное напряжение втягивающих катушек при частоте 50 Гц: 24;36;42;110;127;220;230;240;380;400;415;500;600 В.

На дугогасительной камере пускателей на 10 и 25 А имеются направляющие для установки дополнительных контактных приставок типа ПКЛ с различным количеством контактов или приставок с пневматическим реле времени.

Пускатели открытого исполнения, например ПМЛ-2200, устанавливаются в закрытых щитах, пультах.

Контактные приставки к ПМЛ:

ПКЛ-1104 1зам.+1 разм.контакты; ПКЛ-2004 2 зам.контакта; ПКЛ-2204 2зам.+2разм.; ПКЛ-4004 4 зам.; ПКЛ-0404 4 размыкающих контакта.

Пневмоприставки к ПМЛ:

ПВЛ-11 выдержка времени 0,1...30 с при включении;

ПВЛ-12 выдержка времени 10...180 с при включении;

ПВЛ-21 выдержка времени 0,1...30 с при отключении;

ПВЛ-22 выдержка времени 10...180 с при отключении;