9.4. Автоматические выключатели

Автоматический выключатель (автомат) — аппарат, предназна­ченный для нечастых замыканий и размыканий электрической цепи, а также для автоматического размыкания цепей при по­явлении в них недопустимых отклонений от нормальных усло­вий. Принципиальная схема автомата приведена на рис. 9.3. Автомат коммутирует электрическую цепь с током I. В ука­занном положении автомат отключен и силовая электрическая цепь разомкнута. Для включения автомата надо повернуть по часовой стрелке рукоятку ручного включения 14 или подать напряжение на электромагнитный привод 15. В обоих случаях создается усилие, которое, перемещая рычаги 16 и 17 вправо, поворачивают основную несущую деталь 20 автомата вокруг неподвижной оси 0₁ по часовой стрелке. Первыми замыкаются и включают цепь тока разрывные (дугогаснтельные) контакты 21. Гибкая связь 4 создает цепь тока через подвижный дугогасительный контакт 21, жестко связанный с несущей деталью 20. При дальнейшем движении детали 20 вправо через некото­рый интервал времени замыкаются главные контакты 3, по ко­торым проходит основная часть тока. После завершения опера­ции включения вся система остается в крайнем правом поло­жении с помощью специальной удерживающей защелки (насхеме не показана). Опора 13 не позволяет рычагам 16, 17 пе­реместиться вниз.

Если рычаги 16, 17 перевести вверх за мертвую точку, то отключающая пружина 18, взведенная при включении авто­мата, перемещает подвижную систему автомата влево (поворот вокруг оси 0\ против часовой стрелки) и отключает автомат. Это перемещение осуществляется через механическую связь 12 от любого из четырех расцепителей.

В главную цепь автомата включено добавочное сопротивле­ние 6, падение напряжения на котором подается на нагрева­тель 7 биметаллического разде­лителя 5, осуществляющего за­щиту от токов перегрузки. При увеличении тока биметалличе­ский элемент 5 изгибается вверх и создает усилие, которое пере­дается через механическую связь 12 и переводит рычаги 16—17 вверх за мертвую точку, в ре­зультате чего автомат отключа­ется.

Защита от токов короткого замыкания производится макси­мальным расцепителем 8. Когда по катушке этого расцепителя протекает ток короткого замы­кания, на якоре создается сила, переводящая рычаги 16, 17 вверх в мертвую точку, в ре­зультате чего автомат отключа­ется.

На катушку 10 минимального расцепителя подается напряже­ние защищаемой сети. При номинальной величине рабочего напряжения создается электромагнитная сила, достаточная для удержания сердечника катушки расцепителя в притянутом, нижнем положении. При уменьшении напряжения сети эта сила становится меньше силы пружины 9. Подвижная система расцепителя переходит в верхнее положение, осуществляя пе­ревод рычагов 16, 17 за мертвую точку и отключение автомата. Независимый расцепитель 11 позволяет дистанционно от­ключить автомат с помощью кнопки управления КУ.

При отключении автомата сначала размыкаются главные контакты 3, а ток протекает через параллельную цепь разрыв­ных контактов 21. На главных контактах дуга не возникает, в силу чего они не обгорают. Разрывные контакты разойдутся на достаточное расстояние. На контактах 21 возникает дуга, которая выдувается вверх и гасится в дугогасительной ка­мере 22.

Главные и разрывные контакты имеют пружины 19 и 2, обеспечивающие необходимое контактное нажатие во включен­ном состоянии. Во избежание самопроизвольного размыкания контактов при протекании по ним тока короткого замыкания применяется компенсатор электродинамических усилий. На рис. 9.3 изображен компенсатор, относящийся к разрывным контактам и искусственно образующий «петлю тока». По двум параллельным шинкам 1, связанным друг с другом общей осью вращения 0₂, на участках АВ протекают токи разного направ­ления. Возникает электродинамическая сила, которая воздей­ствует на левую подвижную деталь компенсатора в ту же сто­рону, что и контактная пружина 2. Результирующая сила спо­собна противостоять электродинамической силе отталкивания контактов и они самопроизвольно не расходятся.

Наиболее распространены универсальные и установочные автоматы постоянного и переменного тока серий А, АВ, АГ, АК, AM, AC, ACT, A3100, А3700, «Электрон» и др. Универсаль­ные автоматы серии АВ выполняются на номинальные токи от 0,1 до 2 кА. Установочные автоматы серии A3100 выполняются на номинальные токи от 50 до 600 А при напряжении до 220 В постоянного и до 500 В переменного тока. Автоматы серии «Электрон» выполняются на номинальные токи от 0,63 до 4 кА, предназначены для работы в сетях постоянного тока до 440 В и переменного тока до 660 В, имеют ручной, электромаг­нитный или дистанционный привод. Универсальные автоматы не имеют специального защитного корпуса и обычно устанав­ливаются в распределительных устройствах. Установочные ав­томаты имеют пластмассовый защитный корпус и могут уста­навливаться в различных помещениях, камерах и т. д.

Для защиты силовых цепей электродвигателей, как пра­вило, используют автоматы с комбинированными разделите­лями.

Для защиты электродвигателей постоянного тока, а также асинхронных двигателей с фазным ротором при пусковых то­ках, не превышающих двух- трехкратного значения номиналь­ного, автоматы с кратностью отсечки 7—14 по отношению к но­минальному току расцепителя не рекомендуется применять. При защите двигателей с короткозамкнутым ротором номи­нальный ток расцепителя автомата должен быть таким, чтобы каталожное значение тока отсечки автомата было не менее чем в 1,5 раза больше пускового тока двигателя. В силовой цепи двигателя, имеющего дополнительную защиту от пере­грузки в виде теплового реле, для регулирования уставки по­следнего в обе стороны и исключения ложного срабатывания автомата от перегрузки номинальный ток комбинированного расцепителя должен не менее чем на одну ступень превышать номинальный ток теплового элемента реле.