Общие сведения
Автоматические воздушные выключатели (автоматы) относятся к коммутационно-защитной аппаратуре и предназначены для нечастой коммутации и защиты электрических цепей или отдельных потребителей от токов короткого замыкания, перегрузок и других ненормальных режимов.
Автоматы по быстроте действия разделяются на быстродействующие, небыстродействующие и селективные.
Быстродействующие автоматы имеют собственное время срабатывания от 0,001 до 0,01 сек. За это время ток короткого замыкания не успевает достичь максимальной величины, поэтому термическая и электродинамическая нагрузка на защищаемое оборудование уменьшается. Данные автоматы имеют специальное назначение и в морском исполнении не выпускаются.
Небыстродействующие автоматы имеют собственное время срабатывания от 0,01 до 0,1 сек. Они срабатывают при больших значениях тока короткого замыкания.
Селективные автоматы позволяют получить с помощью специальной пристройки различные выдержки времени срабатывания (до 1 сек) при токах короткого замыкания. Это позволяет выполнить избирательную (селективную) защиту, но сильно повышает термическую и электродинамическую нагрузку на защищаемые участки.
В зависимости от конструкции и назначения различают автоматы:
- универсальные;
- установочные;
- специальные;
Универсальные автоматы имеют различные способы управления и обеспечивают размыкание электрических цепей при любых неисправностях.
Установочные автоматы предназначены для установки на распределительных щитах и имеют чаще всего одну максимальную токовую защиту.
К специальным автоматам относятся автоматы гашения поля, особо высокой мощности, быстродействующие и др. Обычно они изготовляются с одним каким-либо видом защиты.
Автоматы заменяют собой рубильники и предохранители и по сравнению с ними имеют большую разрывную способность, позволяют быстро восстанавливать питание после срабатывания, обеспечивают хорошую защиту от перегрузок и избирательную защиту, исключают возможность работы двигателей переменного тока на двух фазах, требуют меньших габаритов при установке.
К недостаткам автоматов относятся:
- сложность конструкции;
- большая стоимость;
- малый срок службы;
Устройство и принципиальные схемы автоматов
Автомат любого типа состоит из следующих основных частей: контактной системы, дугогасительной системы, механизма свободного расцепления, расцепителей, привода и коммутатора.
Контактная система осуществляет коммутацию электрических цепей и является наиболее ответственной частью автомата. Контактная система изготовляется одно-, двух- и трехступенчатой. Одноступенчатая система состоит только из главных контактов и выполняется на токи до 200 или 600 а, если контакты металлокерамические. Двухступенчатая система имеет главные и дугогасительные контакты, а трехступенчатая — главные, предварительные и дугогасительные контакты, что позволяет выполнять автоматы на большие токи.
Порядок включения и отключения контактов предусматривается таким, чтобы происходило возможно меньшее подгорание главных контактов. Для этого при включении автомата должны замыкаться сначала дугогасительные, затем предварительные и, наконец, главные контакты. При отключении размыкание контактов происходит в обратной последовательности.
Дугогасительная система должна обеспечивать быстрое гашение дуги большой мощности в ограниченном объеме. Наибольшее распространение в автоматах большой мощности получили лабиринтно-щелевые камеры и камеры с прямой продольной узкой щелью.
В установочных автоматах чаще всего применяются камеры с дугогасительными решетками из стальных пластин, дробящих дугу на мелкие части. Такие камеры обеспечивают гашение дуги постоянного тока до 20 ка с напряжением 440 в и переменного тока до 40 ка с напряжением 500 в.
Механизм свободного расцепления предназначен для автоматического отключения автомата при нормальных режимах работы. Автоматическое отключение происходит даже в том случае, если рукоятка автомата удерживается во включенном положении.
Механизм свободного расцепления состоит из системы шарнирно связанных ломающихся рычагов, которые обеспечивают замыкание контактов автомата в нормальных условиях и независимое отключение под воздействием какого-либо расцепителя.
На рис. 43 показана кинематическая схема механизма свободного расцепления. Во включенном состоянии шарнир, соединяющий рычаги, находится ниже прямой, соответствующей вытянутым в линию рычагам. При срабатывании расцепитель ударяет своим стержнем по рычагам. Они ломаются и под действием отклоняющих пружин (на рисунке не показаны) контакты размыкаются.
Расцепители — это элементы защиты, которые через механизм свободного расцепления производят отключение автомата. Они реагируют на изменение параметров защищаемой электрической цепи (напряжения, тока) и в зависимости от выполняемой ими функции подразделяются на три вида: максимальные — для защиты от токов короткого замыкания и перегрузок; минимальные — для защиты от понижения напряжения ниже нормы и дистанционного отключения автомата; независимые (отключающие) — только для дистанционного отключения автомата.
Судовые автоматы по максимальной токовой защите могут выполняться с максимальными расцепителями: а) мгновенного срабатывания при перегрузках и коротких замыканиях; б) имеющими обратно зависимую от тока перегрузки регулируемую выдержку времени и мгновенное срабатывание при коротких замыканиях; в) имеющими обратно зависимую от тока перегрузки регулируемую выдержку времени и независимую выдержку времени при токах короткого замыкания (селективные автоматы).
Выдержка времени при перегрузках обеспечивается с помощью механического, часового или гидравлического замедлителя, а в установочных автоматах — с помощью биметаллических элементов.
Минимальный расцепитель представляет собой электромагнит, который при подаче питания сжимает противодействующую пружину и освобождает отключающий валик автомата. Если напряжение на катушке расцепителя снизится ниже 40%, то якорь под действием пружины отпадет и ударит бойком по скобе отключающего расцепителя, отключая этим автомат. Для дистанционного отключения последовательно цепи питания катушки минимального расцепителя ставят размыкающую кнопку.
Независимый расцепитель в отличие от минимального срабатывает при подаче на его катушку напряжения. Его якорь, притягиваясь, ударяет по скобе промежуточного валика механизма свободного расцепления, и автомат отключается.
Привод автоматов бывает ручным и электродвигательным. Ручной привод выполняется рычажным или маховичным. Электродвигательный привод применяют при необходимости дистанционного включения автомата.
Коммутатор представляет собой блок-контакты, которые обеспечивают работу цепей управления автоматом и сигнализации.
На рис. 44 изображены принципиальные схемы автоматов с максимальной токовой (а) и минимальной или нулевой (б) защитой.
Отключение первого автомата происходит с помощью максимального расцепителя, освобождающего защелку 4 при воздействии на его катушку тока, превышающего допустимую величину. Отключение второго автомата происходит при снижении питающего напряжения ниже допустимого значения или при его исчезновении. В этих случаях электромагнит 1 минимального расцепителя не в состоянии удержать защелку. Под действием пружины 3 защелка освобождается и автомат отключается.
Основные серии судовых автоматов
Универсальные автоматические и неавтоматические воздушные выключатели. К ним относятся автоматы серий АВ, ABM, АМ, АД и др. Универсальные автоматы предназначены для защиты электрических установок от токов короткого замыкания и перегрузок, а также для нечастых включений и отключений электрических цепей. Данные автоматы изготовляются с комбинированными или только с электромагнитными расцепителями.
Комбинированные расцепители выполняются с обратно зависимой регулируемой выдержкой времени от перегрузок и независимой выдержкой времени от токов короткого замыкания, что обеспечивает селективность защиты. Электромагнитные расцепители срабатывают с выдержкой времени при коротких замыканиях или мгновенно, если они выполнены без специальных замедлителей.
Автоматы серии АМ выпускаются двух- и трехполюсными на номинальные токи 800, 1500, 2500, 3000 и 5500 а (соответственно типы АМ-8, АМ-15, АМ-25, АМ-30 и АМ-55) и предназначены для селективной защиты и коммутации мощных электрических цепей постоянного тока напряжением до 560 в и переменного тока напряжением до 400 в при частоте 50 гц. Автоматы могут обеспечивать защиту от перегрузки и токов короткого замыкания и имеют рычажный или дистанционный привод.
Конструкция автоматов серии АМ изображена на рис. 45. В отличие от автоматов серии АВ они имеют только главные 6, 20 и дугогасительные 2, 5 контакты. Для увеличения количества контактных точек главные подвижные контакты 20 выполняются в виде медных парных роликов с серебряной окантовкой толщиной 1 мм. Количество и размеры роликов зависят от мощности автомата. Число их в одном полюсе может быть от двух до восьми.
Дугогасительные контакты шунтируют главные и располагаются в дугогасительной лабиринтно-щелевой камере 3. Подвижный дугогасительный контакт 5 не имеет пружины нажатия. Она перенесена на неподвижный контакт 2. Такая конструкция позволила создать компенсационное устройство, использующее электродинамические силы отталкивания между проводниками с разным направлением тока. Чтобы предотвратить сваривание дугогасительных контактов и сохранить низкое переходное сопротивление, подвижный контакт выполняется из меди, а неподвижный — из композиции медь — графит.
Механизм свободного расцепления состоит из системы шарнирно связанных рычагов, получающих движение от включающего вала или отключающих валиков. В зависимости от исполнения автоматы серии АМ снабжаются различными пристройками, к которым относятся:
- максимальные расцепители;
- селективная пристройка;
- отключающий или нулевой расцепитель и коммутатор (блок-контакты).
Максимальные расцепители обеспечивают автоматическое отключение автомата при перегрузках и коротких замыканиях (комбинированные расцепители) или только при коротких замыканиях (расцепители зоны короткого замыкания). Расцепители выполняются электромагнитного типа с токовой катушкой.
Комбинированные расцепители имеют пределы уставок на ток срабатывания при перегрузках, в 1,5—2 раза превышающих величину номинального тока расцепителя, с выдержкой времени в пределах 4—15 сек. Уставка на ток срабатывания при коротком замыкании для комбинированного и максимального расцепителя зоны короткого замыкания составляет: на постоянном токе (2÷4,5) I расц. ном, на переменном токе (2÷8) I расц. ном.
Эти расцепители при коротком замыкании производят отключение автомата с помощью механического замедлителя расцепления (анкера), создающего выдержки времени 0,18; 0,38; 0,63 и 1 сек.
Нулевой или отключающий расцепитель 10 предназначен для дистанционного отключения автомата независимо от величины уставки на время замедленного срабатывания. Нулевой расцепитель одновременно обеспечивает отключение автомата при снижении напряжения в защищаемой цепи ниже допустимого значения.
Коммутационная способность автоматов серии АМ на постоянном токе в цепи с постоянной времени 7 мсек и напряжением 560 в составляет 50—80 ка. На переменном токе коммутационная способность характеризуется амплитудой ударного тока, которая при cos φ ≤0,4 и напряжении 400 в составляет 30—120 ка. Износоустойчивость автоматов — не менее 5100 циклов «включено — выключено».
Автоматы серий АД и АД-М предназначены для работы в электрических цепях переменного тока частотой 400 гц с напряжением до 420 в. Они выпускаются на номинальные токи 800, 1100, 1500, 2500 и 3500 а (соответственно типы АД-8, АД-11, АД-15, АД-25 и АД-35).
Автомат АД-35 имеет водяное охлаждение, а остальные — воздушное. Автоматы серий АД и АД-М обеспечивают те же виды защиты, что и автоматы серии АМ. Расцепители автоматов работают на постоянном токе, поэтому автоматы снабжаются комплектом трансформаторов тока и выпрямительным мостом. Автоматы имеют дистанционный привод и отключающий или нулевой расцепитель. Коммутационная способность примерно такая же, как и у автоматов серии АМ.
Наряду с автоматами для коммутации силовых цепей постоянного и переменного тока большой величины в судовых электроэнергетических системах часто используются неавтоматические воздушные выключатели серий В, ВМ и ВВ.
Такие выключатели выпускаются однополюсными — В-100, ВМ-100, ВВ-100; двухполюсными — В-200, ВМ-200, ВВ-200 и трехполюсными — В-12/23, ВМ-12/23, ВВ-12/23. Выключатели серии В имеют электромагнитные, а серий ВМ и ВВ — электродинамические компенсаторы, препятствующие отбросу дугогасительных контактов при их замыкании.
Неавтоматические воздушные выключатели серий В и ВМ изготовляются на номинальные токи 1000, 1500 и 3000 а, а выключатели серии ВВ рассчитываются на токи 5000 и 7500 а и имеют водяное охлаждение главных контактов. Контактная система неавтоматических выключателей этих серий выполнена подобно контактной системе автоматов серии АМ.
УСТАНОВОЧНЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВОЗДУШНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ.
К ним относятся автоматы серий А-3100, А-3300, А-3440, АК-50, АК-50-400 и ДР. Установочные автоматы предназначены для защиты электрических установок от токов короткого замыкания и перегрузки, а также для нечастых включений и отключений электрических цепей или отдельных потребителей.
Автоматы изготовляются с комбинированными или с электромагнитными расцепителями. Комбинированные расцепители срабатывают мгновенно при токах короткого замыкания и с обратно зависимой выдержкой времени при перегрузках. Электромагнитные расцепители срабатывают мгновенно при токах короткого замыкания.
Установочные автоматы могут выполняться без расцепителей и использоваться в качестве неавтоматических выключателей вместо рубильников.
Установочные автоматические выключатели серий А-3100 и А-3300 изготовляются двух- и трехполюсными четырех габаритов (соответственно типы А-3110 и А-3310, А-3120 и А-3320, А-3130 и А-3330, А-3140 и А-3340). Автоматы первой и второй величины исполняются на номинальные токи от 15 до 100 а, третьей величины — от 120 до 200 а, а четвертой — от 250 до 600 а.
Обозначения автоматов расшифровываются так: буква А означает, что автомат установочный; первые две цифры указывают серию; третья цифра — габарит автомата; четвертая цифра — число полюсов: 2 — двухполюсные, 3 — двухполюсные, исполненные в габаритах трехполюсных, 4 — трехполюсные. Например: А-3312 — установочный автоматический выключатель серии 3300, первого габарита, двухполюсный.
Если выключатель выполнен без расцепителя (неавтоматический), то через дробь после обозначения ставится цифра 7. Например: А-3324/7 — установочный выключатель серии 3300, второго габарита, трехполюсный, неавтоматический.
Установочные автоматы серий А-3100 и А-3300 по устройству аналогичны, но коммутационная способность автоматов серии А-3300 несколько выше, чем автоматов серии А-3100. Автоматы серии А-3100 имеют общепромышленное применение, но допускается установка их на судах гражданского флота. Автоматы серии А-3300 специально предназначены для применения в судостроении.
Установочные автоматы серий А-3100 и А-3300 рассчитаны на применение в цепях постоянного тока напряжением до 320 в и переменного тока напряжением до 400 в при частоте 50 гц. Они состоят из кожуха (рис. 46), коммутирующих контактов, дугогасительных камер, расцепителей, механизма управления и зажимов. В автоматы второго, третьего и четвертого габаритов могут встраиваться блок-контакты и дистанционный расцепитель.
Кожух выполняется из пластмассы и состоит из основания, на котором смонтированы все части автомата, и крышки.
Коммутирующие контакты выполнены из металлокерамики. Автоматы первых трех величин имеют только главные контакты, а четвертой величины — главные и дугогасительные. Для уменьшения переходного сопротивления контакты перекатываются при включении.
Неподвижные контакты укреплены на медных шинах 8, имеющих подсоединительные зажимы. Каждый подвижный контакт крепится на медном основании 13 контакто-держателя 5 и соединяется гибким проводником с токовой шиной максимального расцепителя 18, второй конец цепи которого заканчивается нижним выводом для присоединения автомата к внешней цепи.
Дугогасительная система состоит из стальных изолированных друг от друга пластин 12, собранных в обоймы, которые размещаются в специальных камерах 11 корпуса автомата.
Электромагнитный расцепитель состоит из электромагнитных элементов мгновенного действия. Магнитная система элемента выполняется шихтованной, поэтому его можно использовать как на постоянном, так и на переменном токе. Элементы электромагнитного расцепителя установлены в каждой фазе автомата. При возникновении короткого замыкания в одной из фаз срабатывает соответствующий элемент. Его якорь 22 ударяет по кулачку удерживающей рейки 20, которая, поворачиваясь, освобождает рычаг 17 механизма свободного расцепления 16, что приводит к размыканию контактов.
Комбинированный расцепитель кроме электромагнитного максимального расцепителя 18 имеет тепловые элементы, состоящие из шин 1, 4 и двух биметаллических пластинок 2. Биметаллические пластинки автоматов первых трех габаритов имеют прямой нагрев, а четвертого габарита — косвенный. Если по пластинке проходит ток, превышающий по величине номинальный, то она нагревается, изгибается и поворачивает удерживающую рейку, освобождающую рычаг механизма управления.
Механизм свободного расцепления обеспечивает моментное замыкание и размыкание контактов, не зависящее от скорости движения рукоятки, и моментное размыкание при отключении автомата каким-либо расцепителем.
По положению рукоятки 15 автомата можно определить его коммутационное состояние. Во включенном состоянии автомата она находится в верхнем положении, в отключенном — в нижнем, а при отключении расцепителем — в промежуточном положении.
Для взвода механизма после автоматического отключения необходимо рукоятку сначала перевести вниз до упора в сторону метки «Отключено», а затем вверх в сторону метки «Включено».
Защитные свойства установочных автоматов зависят от вида расцепителя. Электромагнитный расцепитель обеспечивает мгновенную защиту от токов короткого замыкания. Он характеризуется номинальным током и уставкой на ток мгновенного срабатывания в зоне короткого замыкания, которая составляет (4,2÷14) I ном у автоматов первой, второй и третьей величин и (2,9÷7) I ном у автоматов четвертой величины.
Комбинированный расцепитель характеризуется номинальным током, ампер-секундной характеристикой и уставкой на мгновенное срабатывание при коротком замыкании, которая составляет 5 I ном на постоянном токе и (7÷14) I ном на переменном токе.
Время срабатывания тепловых элементов расцепителя при токе перегрузки 1,5 I ном составляет не более 1,5—2 ч с нагретого состояния; при 5 I ном — не более 20—90 сек с холодного состояния; при 7 I ном — не менее 4—6 сек с холодного состояния. Повторное включение автомата при срабатывании от теплового расцепителя возможно только после полного остывания элементов.
Коммутационная способность автоматов серии А-3300 зависит от их габаритов и при постоянном токе напряжением 320 в составляет от 5 до 50 ка, а на переменном токе при напряжении 400 в и cos φ ≤ 0,5 — от 4 до 50 ка.
Автоматы имеют защищенное исполнение, износоустойчивость их рассчитана на 10 000 циклов «включено — выключено».
Автоматические выключатели серии АК-50 предназначены для защиты асинхронных двигателей и других судовых потребителей от токов перегрузки и короткого замыкания, а также для нечастых включений и отключений.
Автоматы выпускаются с ручным непосредственным управлением и рассчитаны для работы в цепях постоянного тока напряжением до 320 в и в цепях переменного тока напряжением до 400 в с частотой или 50 или 400 гц. Они выпускаются двух- и трехполюсными открытого (категория П) или брызгозащищенного (категория Н) исполнения.
Автоматы серии АК-50 имеют электромагнитные расцепители максимального тока с гидравлическим замедлителем срабатывания —
исполнение МГ (типы АК-50-2МГ, АК-50-ЗМГ) или без замедлителей — исполнение М (типы АК-50-2М, АК-50-ЗМ). Цифры 2 и 3 указывают, что автоматы двух- или трехполюсные.
Номинальный ток максимального расцепителя может быть 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,5; 2,0; 2,5; 3; 4; 5; 5,5; 8; 10; 12,5; 15; 20; 25; 35; 40; 45; 50 а для постоянного и переменного токов частотой 50 гц.
Ток мгновенного срабатывания расцепителей (отсечка) для автоматов постоянного тока составляет 5 I ном (I ном — номинальный ток расцепителя), для автоматов переменного тока — 5 I ном; 7 I ном или 10 I ном.
Автоматы брызгозащищенного исполнения (с дополнительной металлической оболочкой) могут иметь номинальный ток расцепителей не более 25 а.
Автоматы серии АК-50 могут изготовляться без расцепителей и использоваться как неавтоматические выключатели с номинальным током 50 а.
Автоматы, предназначенные для работы в цепях переменного тока с частотой 400 гц (типы АК-50-400-ЗМГ, АК-50-400/50-ЗМП), имеют такую же, как и вышерассмотренные автоматы АК-50, конструкцию, но их расцепители рассчитаны на работу в цепях переменного тока с частотой 400 гц.
Автоматы серии АК-50 (рис. 47) состоят из кожуха, коммутирующего устройства, дугогасительных камер 3, механизма управления 2, электромагнитных расцепителей 6 и других вспомогательных деталей.
Кожух автомата выполнен из пластмассы и состоит из корпуса 8 и крышки 1. Со стороны расцепителей автомат закрывается дном 9.
Коммутирующее устройство состоит из подвижных 17 и неподвижных 18 контактов, выполненных из металлокерамики. Конструкция контактов обеспечивает двукратный разрыв цепи в каждой фазе.
Механизм управления построен на принципе свободного расцепления и обеспечивает мгновенное замыкание и размыкание контактов со скоростью, не зависящей от скорости движения рукоятки управления. При токах перегрузки и короткого замыкания отключение автомата происходит автоматически и не зависит от воздействия на рукоятку управления. Положения рукоятки управления в различных коммутационных состояниях и порядок включения автомата АК-50 после отключения его расцепителем такие же, как и у автоматов А-3300.
Дугогасительное устройство каждой фазы состоит из двух камер со стальными пластинами и обеспечивает надежное гашение дуги как постоянного, так и переменного тока.
Расцепитель максимального тока с гидравлическим замедлителем представляет собой электромагнитную систему с двумя подвижными частями — якорем 11 и плунжером 15, являющимся частью магнитопровода. Плунжер помещается в нижней части системы и связан пружиной 16 с дном гильзы 14. Свободное пространство между плунжером и стопом 12 заливается специальной кремнийорганической жидкостью, замедляющей движение плунжера.
При малых токах перегрузки якорь расцепителя только тогда притянется к стопу, когда плунжер поднимется к стопу и уменьшит этим сопротивление магнитной цепи. При больших токах перегрузки якорь притягивается к стопу до подхода к нему плунжера, что создает обратно зависимую от тока выдержку времени срабатывания.
Токи отсечки создают в воздушном зазоре магнитную индукцию, достаточную для притягивания якоря, и движения плунжера не требуется, поэтому срабатывание происходит мгновенно.
Максимальные расцепители установлены в каждой фазе автомата. Усилия от якоря любого расцепителя передаются через коромысло 10 и рейку 4 на рычаг механизма свободного расцепителя, который отключает автомат. Возврат рейки и якоря в первоначальное положение происходит с помощью пружин.
Механизм автомата рассчитан на 52 000 включений и отключений, из них 6000 включений и отключений номинального тока, 2000 автоматических отключений и 44 000 включений и отключений без тока.
Время срабатывания автомата зависит от кратности тока перегрузки. При токе перегрузки, составляющем 1,1 номинального, срабатывание происходит после 1 ч работы; при токе 1,35 I ном — в течение 30 мин, при токе 6 I ном — через 3—20 сек для автомата с 10-кратным значением тока отсечки. Срабатывание при токах, равных току отсечки или превышающих его величину, происходит за 0,02—0,04 сек.
Предельная коммутационная способность составляет 4,5 ка для постоянного тока напряжением 380 в; 9 ка для переменного тока напряжением 400 в, частотой 50 гц; 12 ка — при 400 в, 400 гц.
Для защиты низковольтных цепей постоянного тока от перегрузок и коротких замыканий в судостроении применяются автоматы защиты сети типа АЗС. Они рассчитаны на работу в цепях постоянного тока напряжением до 30 в при номинальных токах 2, 5, 10, 15, 20, 25, 40 и 50 а.
Автоматы представляют собой комбинацию однополюсного выключателя и термобиметаллического элемента, обеспечивающего автоматическое отключение. В отличие от остальных автоматов автоматы типа АЗС-Т не имеют механизма свободного расцепления, поэтому задержка рукоятки при включении не допускается. Автоматическое отключение происходит при нагреве биметаллической пластинки токами перегрузки или короткого замыкания, вследствие чего пластинка прогибается, освобождает спусковую собачку, и под действием возвратной пружины контакты размыкаются.
Автоматическое срабатывание при токе перегрузки, равном 2 I ном, длится не менее 4—5 сек с нагретого состояния.
Коммутационная способность автоматов составляет 1 —1,5 ка. Автоматы выдерживают 10 000 включений и отключений номинального тока при номинальном напряжении.
Быстродействующие автоматические выключатели. К ним относятся быстродействующие автоматы серии АБЭ, изготовляемые для систем постоянного тока напряжением до 560 в и выпускаемые на токи от 5000 до 15 000 а. Собственное время срабатывания автоматов не более 5 мсек, что позволяет отключить ток короткого замыкания до того, как он достигнет своего ударного значения. Автоматы этой серии имеют водяное охлаждение.
Автоматы серии АБЭ выполняются с двумя расцепителями: электромагнитным, срабатывающим при достижении током в защищаемой цепи величины, равной току уставки, и индукционно-динамическим, срабатывающим при появлении в защищаемой цепи тока со скоростью нарастания, равной величине уставки автомата по скорости нарастания тока или превышающей ее. Индукционно-динамический расцепитель выполняется с управлением от индуктивного шунта или от батареи конденсаторов, которые поставляются комплектно с автоматом и устанавливаются вне его.
Селективные автоматы серий А-3500, А-3600, А-3700. Автоматические выключатели серии А-3500 предназначены для селективной защиты электрических установок при перегрузках и коротких замыканиях и для нечастых включений и отключений электрических цепей переменного тока частотой 50 гц напряжением до 400 в и постоянного тока напряжением до 320 в. Автоматы рассчитаны на эксплуатацию в условиях вибрации, ударных сотрясений и наклонов до 45°.
Обозначения автоматов расшифровываются так же, как и обозначения установочных автоматов серий А-3100 и А-3300. Автоматы серии А-3500 выпускаются четырех габаритов. Автоматы первого габарита могут иметь следующие номинальные токи: 30, 40, 50, 60, 80, 100, 170 и 160 а; второго габарита — 120, 160, 200, 250 а; третьего габарита — 250, 300, 400 a; четвертого габарита — 250, 300, 400 500 и 600 а.
Кожух автомата выполняется из пластмассы и по устройству аналогичен кожуху установочных автоматов серий А-3100, А-3300. Коммутационные контакты выполнены из металлокерамической композиции на основе серебра. Дугогасительные камеры расположены над контактами каждого полюса и действуют по принципу дробления и деионизации дуги поперечными стальными пластинами. В отличие от автоматов серий А-3100, A-3300 автоматы серии A-3500 имеют электромагнитные расцепители, срабатывающие с обратно зависимой от тока выдержкой времени при перегрузках и с ограниченно зависимой выдержкой времени при коротких замыканиях. Уставка времени срабатывания в зоне токов короткого замыкания при трехфазном напряжении может быть равна 0,15 или 0,33 сек.
Автоматы серии А-3500 с защитой только от коротких замыканий имеют одноякорные электромагнитные элементы, срабатывающие с выдержкой времени при достижении током короткого замыкания значения, равного значению тока уставки на срабатывание или превосходящего его. Номинальное значение тока уставки составляет для постоянного или переменного тока 2 I ном. Автоматы с защитой от коротких замыканий и от перегрузок имеют двухъякорные электромагнитные элементы, обеспечивающие выдержку времени при перегрузках и коротких замыканиях.
Номинальная уставка расцепителя в зоне короткого замыкания для постоянного тока составляет 5 I ном, а для переменного 7 I ном. Номинальная уставка на срабатывание в зоне перегрузки для постоянного и переменного токов равна 1,4 I ном.Время срабатывания в зоне перегрузки при токах 1,6 I ном не превышает 10 мин, при токах 4 I ном составляет 5—25 сек.
Воздействие расцепителей на механизм свободного расцепления происходит через общие для всех полюсов рейки, имеющие воздушные замедлители срабатывания. Управление автоматом осуществляется с помощью рукоятки точно так же, как и автоматами серий А-3100, А-3300.
Автоматы серии А-3500 исполняются с дистанционным расцепителем и без него и снабжаются блок-контактами. По заказу автоматы этой серии могут поставляться без расцепителей.
Автоматы серии А-3600 аналогичны по устройству автоматам серии А-3500, но предназначены для селективной защиты цепях переменного тока частотой 400 гц и напряжением до 400 в.
Автоматические выключатели серии А-3700 разработаны на основании обширных конструкторских и исследовательских работ, выполненных в последние годы. Это единая серия трех- и двухполюсных автоматов, которая постепенно должна заменить все разработанные ранее конструкции в диапазоне токов 160— 630 а. Автоматы серии А-3700 являются наиболее совершенными и универсальными. Их достоинствами являются:
- высокая коммутационная способность при относительно малых габаритах;
- большое номинальное напряжение — переменное 660 в и постоянное 440 в;
- возможность регулировки защитной характеристики;
- наличие селективного и токоограничивающего (неселективного) исполнений со всеми необходимыми расцепителями, приводами, блок-контактами и т. п.;
- сменность расцепителей максимального тока.
Для получения хороших защитных характеристик в автоматах применен блок управления на полупроводниках, получающий сигнал от измерительного органа и передающий команду на отключение независимому электромагнитному расцепителю. Автоматы могут также иметь неселективное исполнение с тепловым и электромагнитным расцепителями максимального тока, что позволяет использовать их вместо автоматов серий А-3100 и А-3300.
Недостатком автоматов серии А-3700 является наличие блока управления на полупроводниках и зависимость тока автомата от температуры окружающей среды.
Наиболее важным достоинством автоматов этой серии является возможность ограничения токов короткого замыкания в мощных судовых электроэнергетических системах, так как защита отходящих от ГРЩ фидеров от токов короткого замыкания при мощности работающих генераторов свыше 2000 квт возможна только токоограничивающим устройством.
Такими устройствами могут быть и токоограничивающие предохранители, морское исполнение которых находится в стадии разработки.
Токоограничивающие автоматы имеют собственное время срабатывания, составляющее менее 10 мсек. Еще до расцепления механизма при токах (20÷40) I ном контакты отбрасываются электродинамическими силами и после этого не соприкасаются, так как своевременно наступает расцепление механизма. При токах, величина которых меньше (20÷40) I ном, отключение происходит как у обычных автоматов. В контурах с токами короткого замыкания, равными 100 ка (амплитуда), примерно через 1 мсек после начала короткого замыкания между контактами автомата возникает электрическая дуга и ток ограничивается до 20—50 ка в зависимости от рода отключаемого тока, напряжения цепи и величины автомата. Таким образом, эти автоматы не пропускают ток свыше 50—60 ка, что видно из рис. 48.
Литература
Судовая электрическая аппаратура - Бляхман И.А. и др. [1973]
