Тема 2.1. Принцип дії та використання: рубильників, перемикачів, запобіжників, автоматичних вимикачів.

1.Призначення рубильників, позначення в схемах, типи.

Рубильники призначені для ручного включення та відключення кіл постійного і змінного струму в електроустановках до 1000В. По конструкції розрізняють одно - полюсні, двополюсні і триполюсні. Важливою частиною рубильника є контакти. За звичай використовують лінійні контакти рубля чого типу, натиск в яких забезпечується спеціальними стальними пружинами

Будова:

1- нерухомий контакт;

2- дугогасна камера;

3- рухомий контакт-ніж;

4- шарнірна стійка;

5- тяга.

Рубильник має контактну систему ножового типу, при замиканні якої металеві ножі входять в нерухомі елементи у вигляді скоб. Така система не дозволяє самовільно під вагою розривати контакт.

Гашення дуги постійного струму (до75А) виконується за рахунок її механічного розтягування. При більших струмах гашення дуги виконується за рахунок її переміщення електродинамічними силами взаємодії, причому, чим коротший ніж, тим більші сили взаємодії між дугою і деталями рубильника, що підвищує відключаємо здатність рубильника.

Гашення дуги змінного струму виконується за рахунок навколо анодної механічної міцності (150-250В), яке має місце при переході струму через нуль. Довжина ножа в рубильниках змінного струму вибирається по механічним умовах.

Застосування дугогасних камер забезпечує гашення дуги при відключенні номінальних струмів рубильниками постійного струму 220В і змінного струму 380В. При напрузі 440 і 500В струми відключення складають 0,5Іном. Дугогасні камери попереджують викид іонізованих газів, а тому перекриття на корпус або між струмоведучими частинами не відбувається.

Існуючі рубильники поділяються на:

1) перекидні або реверсивні;

2) розривні.

Перекидний рубильник 1000А виконуються для комутації декількох ліній або переключення напруги з одного кола на інше. Використання перекидних рубильників дозволяє в аварійних випадках зразу ж переключитись на новий робочий ланцюг. Такі рубильники встановлюються в щитових, на вводах, а ричав виводиться на зовнішню панель.

Реверсивний рубильник використовується в трифазних мережах для розподілу навантаження на декілька ліній без збою електропостачання. Ці рубильники можуть включатись як ручним способом так і дистанційно.

Розривний рубильник використовується для підключення тільки однього ланцюга електричного кола. Ці рубильники в основному використовуються в житлових приміщеннях ( приватних будинках, квартирах) для підключення до загальної електромережі. Встановлюється також в спеціальних електрощитових, а ричав виводиться на зовнішню панель.

По місцю розташування зовнішніх затискачів рубильники поділяються : з паралельними виводами, з перпендикулярними виводами, комбіновані: з паралельним вводом і перпендикулярним та навпаки.

2.Призначення та принцип дії перевимикачів.

Перевимикач - це електромеханічний пристрій для з’єднання та роз’єднання електричних кіл. Існують різні пере вимикачі, проте типовий механічний пере вимикач складається із клем, які можна з’єднувати механічно. Якщо клеми відкриті, тобто не з’єднані, то електричне коло розімкнуте, і навпаки при з’єднані клем, електричне коло замкнуте. За допомогою перевимикачів електричне коло можна заживити напряму. Перевимикачі відрізняються кількістю контактів та методами їх підключень.

Поділяються на: кнопочні, тумблерні, клавішні, мікроперевимикачі та DIL-перевимикачі.

3 Призначення та будова запобіжників.

Запобіжник - це комутаційний апарат, який призначений для відключення захищаємих кіл внаслідок перегорання плавкої вставки під дією струму, величина якого перевищує значення струму плавкої вставки запобіжника.

Запобіжник включається послідовно в коло захисту. Основними елементами запобіжника є корпус, плавка вставка, контактна частина, дугогасний пристрій і дугогасне середовище. Приклад конструкції запобіжника із змінними плавкими вставками загального призначення без наповнювача показаний на мал..3.1. Такі запобіжники виготовляються на напругу до 500В та на струми до 1000А. Гашення дуги в них виконується за рахунок високого тиску (до 10МПА і більше), що генерує із стінок трубок при високій температурі дуги.

Мал.3.1. Запобіжник ПР-2: а- загальний вид, б,в – патрони на струми 15-63А та 100-1000А, г- форми плавких вставок.

1-нерухомі контактні стійки, 2- патрон, 3-фіброва (газогенеруюча) трубка,4-плавка вставка, 5-латунна вставка, 6-латунні ковпачки (рухомий контакт), 7- контактний ніж.

Запобіжники ПН-2 із наповнювачем призначені для захисту силових кіл до 500 В змінного струму і 440В постійного струму, виготовляються на номінальні струми 100,250,400 і 630А, їм властива струмообмежувальна дія та висока розривна здатність.

Мал.3.2. Запобіжник типу ПН-2, б- розріз.

Будова: 1-глазурована квадратна зовні та кругла всередині фарфорова трубка з чотирма різьбовими отворами с кожної сторони.

2- плавка вставка.

3 – контактні виводи.

4 – кришка.

5 - азбестові прокладки.

6 – азбестовий пісок.

7 – плавка вставка з мідних стрічок товщиною 0,15-0,35мм і шириною до 4мм с прорізями.

8- олов’яна кулька.

Застосування тонких паралельних стрічок дозволяє знизити переріз плавкої вставки для даного номінального струму і відповідно знизити кількість випаровувань металів в дузі. Для зниження нагрівання запобіжника при малих перевантаженнях використовується металургійний ефект. На кожну стрічку плавкої вставки напаюється олов’яна кулька, температура плавлення металу стрічки, де напаяна кулька досягає 475⁰С . Перевищення температури запобіжника знаходиться в межах норми. Відключаєма здатність такого запобіжника від 50кА для запобіжника на 100А і 100кА для запобіжника на 630А.

4). Призначення та будова автоматичних вимикачів, класифікація.

Автоматичні вимикачі (автомати) призначені для оперативних включень та відключень низьковольтних електричних кіл і захисту від коротких замикань та перевантажень, а також від зникнення або зниження напруги в мережі. Роль захисних елементів, що реагують на ту чи іншу контролюючу величину при відхиленні від нормального значення, виконують розчіплювачі. Розчіплювачі в автоматах можуть бути:

- максимального струму, які спрацьовують миттєво при струмові короткого замикання в електричному колі;

- мінімальної напруги, які спрацьовують при зниженні або зникненні напруги;;

- зворотнього струму, які спрацьовують при зміні напрямку струму в колі постійного струму;

- незалежні (ні від яких параметрів ел. кола), які служать для дистанційного відключення автоматів;

- теплові, які призначені для захисту від перевантажень;

- комбіновані, коли в автомати включають в себе електромагнітні і теплові розчіплювачі одночасно.

Автоматичні вимикачі мають механізм вільного розчеплення, який забезпечує відключення автомату в процесі включення автомату або після нього.

Мал.4.1. Конструкція автоматичного вимикача.

1- Дугогасні контакти, що виконані з металокераміки, включають паралельно;

2- Головні контакти, що виконані з міді

3- Контактний ричаг;

4- Пружина;

5- Ричаг вільного розчеплення;

6- Електромагніт;

7- Рукоятка;

8- Електромагнітний привод;

9- Дугогасна камера з металевими пластинами.

Класифікація автоматичних вимикачів.

Автомати поділяються по кількості полюсів:

1) Однополюсні автомати;

2) Однополюсні автомати з нейтраллю;

3) Двополюсні автомати;

4) Триполюсні автомати;

5) Триполюсні автомати з нейтраллю;

6) Чотириполюсні автомати.

Автомати поділяються по типу розчіплювачів:

1 – автомат з електромагнітним розчіплювачем;

2 – автомат з тепловим розчіплювачем;

3- комбіновані, присутність в автоматі теплового та електромагнітного розчіплювала.

Автомати поділяються по струму розчіплювала - по струм миттєвої дії згідно ГОСТ Р 50345-99

1) - Тип «В» - більше 3Ін до 5Ін. включно, де Ін.-номінальний струм;

2) – тип «С» - більше 5Ін до 10Ін. включно;

3) – Тип «D» - більше 10Ін до 20Ін. включно.

Виробники Європи мають трохи іншу класифікацію, до прикладу, у них є тип «А» - (більше 2Ін до 3Ін. включно), а в деяких автоматах також існують додаткові криві автоматів , наприклад в автоматах АВВ з кривими К та Z)

Автомати поділяються по роду струму в колах постійного і змінного струму.

Номінальні струми для основних кіл розчіплювала підбирають: 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300А. також додатково випускаються автомати на номінальні струми основних автоматів: 1500; 3000; 3200А.

Автомати поділяються по струму обмеження:

1) – струмообмежувальні;

2) - не струмообмежувальні.

Автомати поділяються по видам розчіплювачів:

1) – з максимальним розчіплювачем струму;

2) - з незалежним розчіплювачем;

3) – з мінімальним або нульовим розчіплювачем напруги.

Автомати поділяються по характеристиці витримки часу:

1) – без витримки часу;

2) -.з витримкою часу, незалежно від струму;

3) – з витримкою часу, зворотно залежної від струму;

4) – з поєднанням вказаних характеристик.

Автомати поділяються по наявності вільних контактів з контактами та без них.

Автомати поділяються по способу під’єднання зовнішніх проводів:

1) – із заднім приєднанням;

2) - з переднім приєднанням;

3) – з комбінованим приєднанням;

4) – з універсальним приєднанням (з переднім і заднім).

Автомати поділяються по виду приводу: з ручним, двигуновим та пружинним.

Контрольні запитання:

1. Назвіть основні типи рубильників, що використовуються в електромережах.

2. Основне призначення вимикача.

3. Назвіть основні характеристики запобіжника.

4. На які струми розраховані теплові розчіплювачі, поясніть?