Материал: Конспект лекций по курсу Электрические и электронные аппараты. Гуляев А.А., Королев Н.И

76

ПРС - предохранитель с закрытым разборные патроном на 350 В постоянного тока и 380 В переменного тока. На токе от I ~ 690 А. Предохранители состоят из контактной гильзы фарфорового или стеатитового основания и плавкой вставки.(рисунок 15.4). Отключающая способность до 15 кА.

ПН - 2 - предохранители предназначены для защиты силовых цепей с напряжением до 500 В и токами ТОО. 250, 400 и 630 А. Обладают токоограничивающим действием и высокой разрывной способностью.(рисунок

15.5).

Состоят из квадратного корпуса круглым отверстием с каждого торца. В корпус введена плавкая вставка приваренная точечной сваркой к шайбам выводных контактов. Внутренняя полость трубки наполняется кварцевым песком. Плавкая вставка выполняется из одной или нескольких медных ленточек. Для снижения нагрева при малых перегрузках применяется металлургический эффект. Токоограничивающая действия до 1ОО кА. ПН2 находится на уровне лучших современных конструкций.

Предохранителей с закрытым патроном, с наполнителем , быстродействующие серии НПБ2 выпускаются на номинальные токи 40-630 А и предназначены для защиты электрических устройств с полупроводниковыми силовыми вентилями. Ампер-секундная характеристика предохранителя лежит ниже ампер-секундной характеристики вентиля. Предохранители могут устанавливаться как со стороны переменного тока (номинальное напряжение 380 В), так и со стороны выпрямленного тока.

Предохранители этой серии отличаются от предохранителей серии ПН2 конструкцией плавкой вставки. Плавкая вставка изготовляется из серебряной ленты и имеет сечения, рассчитанные соответствия с требованиями защитной характеристики предохранителей.

Предохранители высокого напряжения

Назначение и принцип работы предохранителей высокого напряжения такие же как и предохранителей низкого напряжения -это гашение дуги. В современных конструкциях применяется главные образом гашение в узких каналах при высокое давлении ( предохранители с мелкозернистым наполнителем) и гашение при помощи автогазового или жидкостного дутья.

Предохранители с мелкозернистым наполнителем серии ПК и ПКТ Выполняются на напряжения 3, 6, 3, 10 и 35 KB и номинальные токи 400, 300, 200 и 400А соответственно. Наибольшая разрывная способность - 200 МВА для силовых предохранителей - 10ООМВА и более (неограниченно) у предохранителей (серия ПКТ) на малые токи для защиты цепей измерительных трансформаторов напряжения. Такая высокая отключающая способность достигается токоограничивающим эффектом. Полное время отключения силовыми предохранителями тока короткого замыкания при большой кратности достигает 0,005 - 0.007 с. Предохранители предназначены для внутренней и наружной установки.

77

Предохранитель (плакат) состоит из контактных стоек I, укрепленных через соответствующие изоляторы 2 на стальном основании 3. и патрона 4. Патрон состоит из изоляционного корпуса 8,амированного по концам латунными колпаками 13 и закрытого герметично с обеих сторон крышками 5. Внутри патрона размещаются плавкие вставки 7. Весь объем заполнен кварцевым песком 6. Перегорание предохранителя сигнализируется якорем 14. который после перегорания удерживающий его стальной указательной вставки II выталкивается пружиной 12.

На малые теки плавкая вставка выполняется в виде намотки из тонких проволок 9 на керамическом сердечнике 10. На большие токи плавкие вставки выполняются в виде отдельных спирально свитых проволок 9,(плакат). Проволоки медные, посеребренные либо константановые. Такая форма вставок обусловлена стремлением разместить достаточно длинную вставку в патроне ограниченной длины. Согласно работе (6), длина плавкой вставки ( в мм) для

этих предохранителей l 0,16 0,017Uном ; Uном - номинальное напряжение,

кВ.

Для снижения температуры предохранителя при небольших перегрузках на места скрутки плавких вставок напаяны оловянные шарики. На токи 7,5 А и ниже для ограничения перенапряжения вставка имеют переменное сечение. Разное время перегорания отдельных участков приводит к снижению перенапряжений при отклонении.

Предохранители с автогазовым, газовым и жидкостным гашением дуги (плакат) выполняются с короткой плавкой вставкой. Плавкая вставка из медной (токоведущей) и стальной (удерживающей) частей.

После расплавления (перегорания) вставки (сначала медной, а затем стальной частей) дуговой промежуток удлиняется с помощью пружин или давления образующихся газов. Дуга втягивается в дугогасящую среду и под действием газового или жидкостного дутья гаснет.

Встреляющем предохранителе (тип ПСН - плакат) вытягивание гибкой связи из патрона осуществляется пружиной ножа связанного с контактным наконечником . Дуга, втянутая в газогенерирующую трубку , резко повышает давление в трубке (до 10-12МПа) и создает весьма интенсивное продольное автодутье. Гибкая связь окончательно выбрасывается из патрона, дуга энергично гасится. Гашение сопровождается выбросом раскаленных газов, световым и звуковым эффектом.

Вжидкостном предохранителе (плакат) пружина растягивая дуговой промежуток, тянет поршень и проталкивает через отверстия жидкость, заполняющую весь объем под поршень. Создаваемое интенсивное продольное дутье надежно гасит дугу.

Автогазовое и жидкостное гашение позволяет создать конструкции предохранителей на напряжения 110-220 кВ с отклоняющей способностью до

1500 кВА

78

16 АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Автоматическими выключателем называется аппарат, производящий отключение электрической цепи. если какой-либо из контролируемых параметров этой цепи достигает значения, опасного для нормальной работы; следовательно, основное назначение автоматических выключателей (автоматов) защита электрических цепей от аварийных режимов работы. Наибольшее распространение нашли автоматы максимального тока.

Исходя из назначения автоматов, определяется и требования к нему: высокая надежность, мощное дугогасителъное устройство, высокое быстродействие на отключение.

Конструкция автоматического выключателя включает обычно четыре основных функциональных узла: I. чувствительный орган, или расцепитель; 2. механизм включателя; 3. контактный узел с дугогасительным устройством; 4. привод выключателя (см. образец). Эти функциональные узлы могут быть и конструктивными законченными узлами ( как. например, расцепитель в нормальных автоматах ), а могут быть и одним целым (как, например, чувствительный орган и механизм в быстродействующих автоматах). Схема взаимодействия функциональных узлов автомата показана на рисунке 16.1.

Блок-контакты автомата могут быть связаны как с положением главных контактов автомата, так и с положением привода, поскольку положение привода может и не соответствовать положению главных контактов, если автомат имеет механизм свободного расцепления. Чувствительный орган автомата воспринимает сигнал контролируемой величины и производит ее сравнение с заданной величиной, т.е. является основная элементом защиты. Если величина сигнала превышает заданную величину, то происходит срабатывание чувствительного органа и срабатывает механизм выключателя, а иногда , для увеличения быстродействия автомата усилие передается непосредственно на главные контакты.

Чувствительный орган, который при срабатывании освобождает механизм выключателя который выполняется в виде отдельного узла часто называют расцепителем. Автомат может иметь несколько чувствительных органов, реагирующих на различные сигналы или отрегулируемых на различные уровни сигналов. Основным требованием, предъявляемым к расцепителю, является надежность, стабилъностъ в работе. По времени срабатывания расцепители разделяются на две группы: I. мгновенные, применяемые для защиты от аварийных режимов ( т.н. к.з. ); 2 выдержкой времени, применяемой для защиты от перегрузок селективных автоматов.

По принципу действия наибольшее распространение нашли электромагнитные и тепловые расцепители. Электромагнитные расцепители представляют собой обычный электромагнит, в которое катушка воспринимает контролируемую величину тока иди напряжения. Возникающее при этом электромагнитное усилие притяжения сравнивается с усилием возвратной пружины; в случае превышения заданной величины якорь воздействует на

79

механизм выключателя, вызывая его срабатывание. Электромагнитные расцепители обычно являются мгновенными и применяются для защиты от аварийных режимов. Конструктивно электромагнитные расцепители выполняются с поворотным якорем клапанного типа или прямоходным якорем типа соленоида или броневого магнита. Последнее находит в автоматах все более широкое применении вследствие удобного конструктивного исполнения (см. образец). Расчет электромагнитного расцепителя практически не отличается от расчета электромагнитного механизма.

Тепловой расцепитель обычно выполняется на базе биметаллической пластины, он работает с выдержкой по времени и применяется для защиты от токовых перегрузок. Конструктивно свободный конец биметаллической пластины часто выполняет функцию защелки, удерживающей, механизм выключателя во включенном положении. Регулировка тока срабатывания теплового расцепителя часто осуществляется за счет изменения величины перекрытия защелки: чем больше перекрытие, тем больший прогиб биметаллической пластины требуется, т.е. срабатывание происходит либо при большем токе, либо за большее время.

Расчет теплового расцепителя сводится к определению усилия и прогиба биметаллической пластины, а также к определению времени ее нагрева.

Электромагнитные расцепители часто используются в качестве так называемых "независимых" расцепителей. срабатывание которых происходит при подаче сигнала на катушку расцепителя. В этом случае роль рацепителя сводится лишь к передаче сигнала о срабатывании на механизм автомата; подобного рода расцепители используются и для дистанционного оперативного отключения автомата. Расчет независимого расцепителя аналогичен расчету промежуточного реле, так как их функции практически одинаковы.

Чрезвычайно целесообразно применение комбинированных электромагнитных расцегителей, осуществляющих защиту как от токов короткого замыкания (мгновенного действия), так и от токов перегрузки (с задержкой времени, причем оба рода защиты объединены в одной конструкции расцепителя. Электромагнитные расцепители в автоматах на значительные мощности рекомендуется применять на постоянном токе, как более надежные. С целью

.уменьшения влияния вихревых токов, которые могут бытъ значительными при большой скорости нарастания тока короткого замыкания, магнитные системы электромагнитных расцепителей изготовляются шихтованными из электротехнической стали.

Контактный узел автомата это прежде всего главные контакты, осуществляющие отключение защищаемой цепи. В автоматах, разрывающих большие мощности, контактный узел часто выполняется из главных и параллельно им включенных дугогасительных контактов, которые осуществляют гашение возникающей дуги, а иногда имеет еще и третью ступень - промежуточные контакты.

80

Посколъку частота работы контактов очень мала., то на них нередко применяются напайки из серебра или из серебряной металлокерамики; притерание сводится к минималъной величине. Конструкция дугогасительной системы •выполняется очень мощной, с магнитным дутьем, широкое применение находят и деионные решетки Основные требования; предъявляемые к контактному узлу и дугогасителю -высокая надежность, термическая электродинамическая стойкость контактов, высокая разрывная способность дугогасительного устройств.

Привод - устройство для включения и неавтоматического выключения автомата, воздействующее на его механизм. Обычно выполняется в виде кнопок, рукояток или рычагов; для мощных автоматов привод как правило дистанционный (электроктромагнитный, моторный, пневматический.