Общие сведения об электрических аппаратах

Применяемая для управления аппаратура, то есть отключение, включение и переключение электроустановками, имеет название коммутационная аппаратура. К такой аппаратуре относятся магнитные пускатели, переключатели, выключатели, рубильники, автоматические выключатели, контакторы.

Использующую коммутационную аппаратуру при токовых перегрузках для отключения электроустановок, а также применяемую и при коротких замыканиях, называют защитной аппаратурой. К такой аппаратуре относятся реле защитного типа и, конечно же, различного вида предохранители. Некоторые из аппаратов являются одновременно и защитными, и коммутационными аппаратами, например, магнитные пускатели и автоматические выключатели.

Коммутационные аппараты различают автоматические и не автоматические. Аппаратура ручного управления относится к не автоматическим коммутационным аппаратам, пакетные выключатели, рычажные, реостаты, пульты, переключатели, кнопочные, поворотные, рубильники. Пример этому пусковой реостат устанавливается для кратковременного прохождения по ним тока, а регулировочный реостат устанавливается для длительного прохождения по ним тока, их применяют для пуска и регулирования частоты вращения электродвигателей.

Контролеры допускают запускать электродвигатели в более широких пределах, по сравнению с реостатами и регулировать частоту их вращения. Контакторы реле и магнитные пускатели относятся к автоматическим коммутационным аппаратам. Действие и устройство различных электрических аппаратов полностью зависит от работы их назначения. Всё же можно определить ряд общих частей для разных электрических аппаратов. К ним относятся электрические контакты, катушки, магнитопроводы, пружины, кое-какие детали из электроизоляционных материалов.

При размыкании контактов возникает электрическая дуга, для её гашения имеются устройства во многих электрических аппаратах. Такие устройства нередко выполняются в виде шайб или камеры, сделанных из фибры. Под действием электрической дуги, фибра обладает свойством выделять газы, повергающие к ее быстрому гашению.

требования предъявляют к аппаратуре управления электроустановками:

  • безотказность обслуживания;
  • надежность действия;
  • простота изготовления, эксплуатации и монтажа;
  • достаточный срок службы;
  • малое потребление электрической энергии самими аппаратами;
  • небольшие габариты;
  • низкая стоимость.

Неавтоматические выключатели

Любая электрическая сеть комплектуется аппаратами управления и аппаратами защиты, которые обеспечивают включения, переключения и выключения электрических цепей в нормальных и аварийных режимах.

15 стр., 7426 слов

Автоматическая система управления приточно-вытяжной вентиляции

... Системы регулировки и автоматики – последним элементом вентиляционной системы является электрический щит, в котором обычно монтируют систему управления вентиляцией. В простейшем случае система управления состоит только из выключателя ... электроэнергия и другие. В основу функционирования систем автоматического управления СКВ, как и любой системы управления, положен принцип обратной связи: выработка ...

Аппараты управления (рубильники, выключатели, контакторы, магнитные пускатели и т. п.) устанавливают в цепи каждого токоприемника, а также в узловых пунктах сети, где повседневно потребители включаются под нагрузку. Исключением являются токоприемники малой мощности (с аппаратом защиты до 15 А) и переносные мощностью до 0,5 кВт, включаемые в сеть с помощью штепсельных розеток.

Аппараты защиты (плавкие предохранители, автоматические выключатели и т. п.) устанавливают в местах присоединения токоприемников, а также на вводах в здания и в местах, где снижаются сечения проводников (в направлении от источника питания к потребителям).

Групповую осветительную или силовую сеть защищают предохранителями на групповых щитках, которые располагают в центре нагрузок и размещают в местах, доступных для обслуживания.

Неавтоматические выключатели.

Неавтоматические выключатели — это коммутационные аппараты, как правило, с ручным приводом, предназначенные для сравнительно редких включений и отключений электрических цепей, а также для переключения участка цепи с одного источника питания на другой. Некоторые виды выключателей используются также для редких пусков и остановов электродвигателей. К неавтоматическим выключателям относятся рубильники и переключатели, пакетные выключатели.

Рубильники и переключатели.

Рубильники применяют в цепях переменного и постоянного тока

в качестве входного аппарата, позволяющего отключить электроустановку или отдельные ее участки от сети питания. Рубильники подразделяют по следующим признакам:

  • по числу полюсов — одно-, двух- и трехполюсные;
  • по расположению зажимов для присоединения проводов или шин — с задним или передним присоединением;
  • по роду привода — с центральной или боковой рукояткой, с центральным или боковым рычажным приводом;
  • по наличию разрывных контактов — с разрывными искрогасительными контактами и без них.

Рубильники без разрывных контактов имеют контактную систему, состоящую из неподвижно укрепленных пружинящих губок и плоских рубящих ножей. Последние жестко соединены изолирующей траверсой, на которой укреплена рукоятка привода. Такие рубильники применяют только в тех установках переменного тока напряжением до 220 В, в которых при отключении не возникает электрической дуги. В установках постоянного тока напряжением 220 В и переменного тока напряжением 380 В и выше их используют только для включения и отключения обесточенных цепей. При отключении токов нагрузки при указанных напряжениях рубильники снабжают съемными дугогасительными камерами в виде решеток со стальными пластинками.

У рубильников, имеющих разрывные искрогасительные контакты, в момент отключения сначала разрывается цепь на главных контактах, а затем разрываются искрогасительные контакты.

В настоящее время выпускаются рубильники единой серии (табл. 1) на токи 100—600 А. В обозначениях рубильников принято: РБ — рубильник с боковой рукояткой, РПБ — рубильник с боковым рычажным приводом, РПЦ — рубильник с центральным рычажным приводом. На рис. 28, а показан рубильник РБ, а на рис. 28, б — рубильник РПЦ.

24 стр., 11581 слов

Масляные выключатели

... 10 и входят соответственно в неподвижные контакты 8 и 9, осуществляя замыкание цепи масляного выключателя. При отключении масляного выключателя подвижная траверса вместе с контактами 5 и 10 опускается и ... дальнейшей работе. Номинальный ток включения - ток КЗ, который выключатель с соответствующим приводом способен включить без приваривания контактов и других повреждений, при U ном и заданном ...

Кроме рубильников единой серии выпускаются рубильники серии РО с центральной рукояткой на ток 100—400 А и серии РП с центральным рычажным приводом на ток 600 и 1000 А. В обозначениях рубильников серий РО и РП первая цифра указывает габарит, вторая — номинальный ток (например, РП-5-600).

Пакетные выключатели и переключатели.

Пакетные выключатели и переключатели применяются для редких включений и переключений электрических цепей под нагрузкой, а также для ручного включения, выключения и реверсирования короткозамкнутых асинхронных двигателей.

  • Пакетные выключатели, как правило, имеют клиновые контакты и контактные шайбы с пружинящими контактными губками. Контактные узлы находятся внутри невысоких изоляционных цилиндров, называемых пакетами и устанавливаемых один над другим;
  • в каждом пакете располагается контактный узел одной коммутируемой цепи. Неподвижные контакты 7 пакетного выключателя (рис. 29), к которым присоединяются подводящие провода, устанавливаются в пазах наружного кольца пакета 2. В центре пакета проходит четырехгранный изолированный валик 9, на который насаживаются подвижные

контакты 10. При установке валика в определенное положение неподвижные контакты перемыкаются подвижным контактом. В крышке 4 пакетного выключателя установлены ось 6 с рукояткой 5 и механизмом, который служит для поворота контактного валика 9. Механизм состоит из заводной спиральной пружины с двумя поводками; один из поводков жестко связан с осью, а другой — с контактным валиком через фасонную шайбу, фиксирующую положение валика по отношению к упорам, выполненным в виде выступов на крышке.

Рис. 29. Пакетный выключатель: а— общий вид: б — пакет (секция)

При повороте рукоятки 5 сначала натягивается заводная пружина, а затем освобождается фиксирующая шайба. Под действием пружины контактный валик с большой скоростью, не зависящей от скорости поворота рукоятки, поворачивается на заданный угол, определяющий переход одного контактного узла из включенного положения в отключенное и наоборот.

Возникающая при операциях пакетным выключателем электрическая дуга гасится углекислым газом, который выделяется из искрогасительной фибровой шайбы 8. Все элементы пакетного выключателя собираются на скобе 1 стяжными шпильками и закрепляются крышкой 4 с помощью гаек 3. Скоба имеет монтажные пазы для установки и монтажа пакетного выключателя.

Собирая пакеты с подвижными контактными шайбами разной конфигурации и располагая по-разному неподвижные контакты, можно получить различные схемы

выключателя. Наибольшее распространение имеют одно-, двух- и трехполюсные пакетные выключатели и трехполюсные переключатели на два направления.

В табл. 2 приведены данные о некоторых распространенных пакетных выключателях и переключателях. Кроме указанных в таблице, выпускаются также кулачковые пакетные выключатели с мостиковыми контактами серий ПКВ и ПКП. В отличие от выключателей серий ПВ и ПП контакты здесь мостиковые и управляются фигурными кулачками без моментного переключения.

Автоматические выключатели

Автоматический выключатель — коммутационный аппарат, предназначенный для автоматического отключения цепей при возникновении в них недопустимых перегрузок и токов короткого замыкания, для нечастых отключений и включений цепей в нормальных режимах, для пуска и отключения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором и защиты их от недопустимой перегрузки.

32 стр., 15990 слов

Проектирование тяговой подстанции переменного тока

... конденсаторов), коммутационной (выключатели переменного и постоянного тока, разъединители, короткозамыкатели) и вспомогательной аппаратурой, большая часть которой работает в режиме автотелеуправления. Насыщенность тяговых подстанций разнообразной по ... (3.3) I ном Iрмах ; (3.4) где U ном , Iном — номинальные напряжение и ток аппарата; U ном РУ — номинальное напряжение распред. устройства; I рмах ...

Наиболее распространены автоматические выключатели максимального тока (применяются также автоматические выключатели минимального напряжения), принцип действия которых состоит в следующем. Когда ток в обмотке 3, включенной в цепь последовательно (рис. 33), превысит заданное значение, сердечник 4 втягивается и освобождает защелку 5. Под действием пружины 2 контакты 1 цепи размыкаются.

Рис. 33. Принципиальная схема действия автоматического выключателя

Наибольшее применение получили выключатели серий АП50, АК5, А3700, АВ, АВМ, АБ25 и др. Автоматическое срабатывание выключателя обеспечивает расцепитель. Автоматические выключатели изготовляются нескольких типов — с электромагнитным, тепловым и комбинированным расцепителями. Как правило, автоматические выключатели имеют ручное включение. Однако выключатели серий АВ, АВМ и некоторые автоматические выключатели иностранного производства имеют также электромагнитный или электродвигательный привод.

Автоматические выключатели характеризуются следующими основными параметрами:

  • номинальным напряжением Uном.ав, соответствующим наибольшему номинальному напряжению сетей, в которых разрешается применять выключатель;
  • номинальным током iном,ав — наибольшим током, на который рассчитаны токоведущие и контактные части выключателя, равным наибольшему из номинальных токов расцепителя;
  • номинальным током расцепителя Iном.элм, /ном,теп или Iном.комб — наибольшим током, на который рассчитан расцепитель, при длительной работе не вызывающим срабатывания расцепителя;
  • номинальным током уставки теплового расцепителя Iном,уст,теп — током, на который отрегулирован тепловой расцепитель и при котором последний не срабатывает. Он выбирается:
  • Iном,уст,теп= (0,6ч-1) Iном.теп — ДЛЯ выключателей с регулировкой тока уставки;
  • Iном,уст,теп == Iном.теп— для выключателей без регулировки тока уставки;
  • током срабатывания (уставки) расцепителя (/сР,элм, /ср.теп) — наименьшим током, при котором срабатывает расцепитель автоматического выключателя.

/ ср ,элм — (7-5-15) / ном.элм для выключателей с электромагнитным или комбинированным расцепителем;

  • /ср.теп = (1,25-5-1,45) / ном.теп — для выключателей с тепловым расцепителем без регулировки тока уставки;
  • /ср,теп = (1,25-5-1,35) Iном.теп —для выключателей с тепловым расцепителем с регулировкой тока уставки;
  • предельным током отключения при данном напряжении / пр.ав — наибольшим значением тока КЗ сети, при котором гарантируется надежная работа автоматического выключателя.

Номинальные параметры выключателя приводятся в каталогах, а некоторые указываются на заводских табличках (щитках) автоматического выключателя.

20 стр., 9747 слов

Применение и типы предохранителей

... Существуют предохранители для цепей постоянного и переменного тока, в диапазоне от очень низких, до высоких напряжений. Автоматический выключатель тоже выполняет функцию, аналогичную функции предохранителя. Но, в отличие от выключателя, предохранитель, прерывая ...

Выключатели серии АП50 выпускаются в двухполюсном (АП50-2, АП50-2Т, АП50-2М, АП50-2МТ) и трехполюсном (АП50-3, АП50-ЗТ, АП50-ЗМ, АП50-ЗМТ) исполнениях. Цифра в обозначении выключателя после дефиса соответствует числу полюсов. Выключатели с тепловыми расцепителями работают с выдержкой времени, находящейся в обратной зависимости от силы тока, и имеют в обозначении букву Т, выключатели с электромагнитным расцепителем мгновенного действия — букву М, с комбинированным расцепителем — МТ; неавтоматические выключатели без расцепителя буквенного обозначения после дефиса не имеют

— Выключатели серии АП50 изготовляются в пластмассовом и в дополнительном силуминовом корпусах как без вспомогательных, так и со вспомогательными контактами в следующих сочетаниях: два замыкающих или два размыкающих, два замыкающих и два размыкающих. Выключатели АП50 в пластмассовом корпусе имеют защищенное исполнение, в силуминовом — пылеводозащищенное.

В автоматическом выключателе имеется механизм свободного расцепления, осуществляющий мгновенное размыкание контактов с постоянной скоростью, не зависящей от скорости движения кнопки отключения. Наличие этого механизма обеспечивает автоматическое отключение цепи при перегрузках и коротких замыканиях независимо от положения кнопок управления. Коммутационное положение контактов определяется по положению кнопки включения: кнопка утоплена — контакты замкнуты, кнопка выступает из крышки — контакты разомкнуты.

Предохранители

Предохранители — это электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и токов перегрузки. Преимущественно предохранители используются для защиты от токов короткого замыкания, а для защиты от токов перегрузки в большинстве случаев предпочтение отдается тепловым реле и автоматическим выключателям.

Основной элемент предохранителя — плавкая вставка постоянного или переменного сечения, которая при токах срабатывания сгорает (плавится с последующим возникновением и гашением электрической дуги), отключая электрическую цепь.

По конструктивному исполнению предохранители условно можно разделить на открытые (вставка не защищена патроном или размещена в трубке, открытой с торцов), закрытые (вставка расположена в закрытом патроне) и засыпные (вставка находится в патроне, полностью заполненном мелкозернистым наполнителем, например, кварцевым песком).

Наиболее распространенные материалы плавких вставок — медь, цинк, алюминий, свинец и серебро. Медь подвержена сравнительно интенсивному окислению, что может привести к увеличению сопротивления медной вставки и, следовательно, к изменению защитной характеристики предохранителя. Поэтому медные вставки подвергаются лужению (покрываются слоем олова).

В засыпных предохранителях наиболее распространенным наполнителем является кварцевый песок с содержанием оксида кремния SiО2 не менее 99%. Наиболее лучшим наполнителем по своим дугогасящим свойствам является мел (СаСО3), который после перегорания вставки в отличие от песка не образует остаточных токопроводящих путей и пригоден для многократного использования. Но мел значительно дороже песка и это ограничивает его широкое применение. Для лучшего использования наполнителя как теплоотводящей и дугогасящей среды в засыпном предохранителе обычно размещены несколько параллельно соединенных вставок, суммарное сечение которых эквивалентно сечению одной вставки предохранителя на тот же рабочий ток.

12 стр., 5908 слов

Токи короткого замыкания в системах электроснабжения

... выключателей по предельно допустимой отключаемой мощности. Токи и мощности КЗ необходимо рассчитывать раздельно для сетей напря жением до 1000 В и выше 1000 В. Определение значений тока короткого замыкания ... 4) выбор автоматики и специальных защит от тока КЗ; 5) условия работы потребителей при КЗ; 6) проектирование защитных заземлений. Последствия коротких замыканий в зависимости от места возникнове ...

Помимо перечисленных предохранителей традиционного исполнения в особую группу можно выделить жидкометаллические предохранители и предохранители инерционного типа. В жидкометаллическом предохранителе в качестве плавкого элемента применяется жидкий металл (галлий, олово и др.), которым заполняется канал расчетного по рабочему току сечения в герметизированном и вакуумированием патроне. Предохранитель электрически (последовательно) и механически связан с защитным аппаратом, например, автоматическим выключателем. При срабатывании такого предохранителя металл и жидкого состояния переходит в парообразное. Возникающее при этом в патроне давление через специальный шток воздействует на расцепитель автоматического выключателя, который и осуществляет отключение электрической цепи. Сразу же после этого пары металла вновь переходят в жидкое состояние (через 0,5-2 мс) и предохранитель готов к повторному срабатыванию. Инерционные предохранители от обычных отличаются наличием двух вставок разного сечения и исполнения, которые обеспечивают защиту потребителя (наиболее часто — асинхронные двигатели) как при значительных токах короткого замыкания, так и при сравнительно небольших токах перегрузки.

Следует подчеркнуть, что в настоящее время (и скорее всего в обозримом будущем эта тенденция сохранится) предохранитель чаще всего применяется либо как аппарат защиты от токов короткого замыкания, либо как аппарат защиты от предельно больших токов короткого замыкания при совместном действии с автоматическим выключателем.