Принцип токоограничения

В процессе работы токи КЗ, отключаемые аппаратами низкого напряжения (НН), могут достигать десятков и сотен килоампер. Выделяющаяся при этом тепловая энергия и возникающие электродинамические силы оказывают существенные тепловые и электродинамические воздействия на сам аппарат и всю систему электроснабжения. Для более быстрого отключения тока КЗ разработаны специальные токоограничивающие исполнения выключателей.

Принцип токоограничения заключается в использовании сопротивления электрической дуги. Возникающая электрическая дуга включается в цепь как дополнительное сопротивление и ограничивает рост тока КЗ. Быстрота развития дуги связана со скоростью размыкания контактов. С момента начала размыкания контактов t_s (рис. 4.6) напряжение дуги U_Д нарастает до момента t₁ и достигает значения напряжения сети Е_m. Ограниченный ток КЗ (I_t1) достигает своего максимального значения, затем уменьшается и становится равным нулю в момент времени t₂. Уменьшение тока КЗ вызвано падением напряжения на дуге U_д, которое превышает напряжение сети Е_m.

Рис. 4.6. Токи КЗ и напряжения при использовании эффекта токоограничения

Применение токоограничивающих выключателей значительно снижает отрицательные воздействия токов КЗ. В частности, уменьшение тока КЗ и длительности его протекания, т.е. уменьшение выделяемой тепловой энергии, снижает нагрев кабельных линий и прочих проводников, а значит, и увеличивает срок их службы. Снижается влияние магнитного поля, а значит, и уменьшается опасность нарушения работы соседних измерительных приборов. Ограничение тока КЗ снижает и электродинамические силы, которые могут приводить к различным механическим деформациям и разрушениям. Для достижения эффекта токоограничения необходимо осуществить размыкание контактов на фронте первого полупериода тока КЗ. В малогабаритных аппаратах такое раннее размыкание контактов реализуется непосредственно якорем электромагнитного расцепителя. В аппаратах с номинальными токами, большими 100 А, обычно токоограничение обеспечивается отбросом условно неподвижного контакта электродинамическими силами.