Трансформаторные подстанции высочайшего качества

Для защиты людей, электропроводок и электрических устройств применяются специальные защитные устройства, включаемые непосредственно на входе цепи потребителя. Все эти устройства защищают электрические цепи от перегрузки и короткого замыкания.
Автоматические выключатели размыкают питающие цепи в случае увеличения выше номинального значения протекающего через них тока, осуществляя таким образом отключение электрооборудования от сети. Кроме того, они предназначены для оперативного управления участками электрических цепей. К автоматическому выключателю предъявляются требования малого времени размыкания цепи (отключения). Автоматические выключатели соответствуют современным нормам электробезопасности, имеющие пломбируемые панели для защиты от несанкционированного доступа к проводникам, скругленные клеммы с насечками для надежного соединения с проводником, индикаторного окошка состояния контактов.
Современный автоматический выключатель состоит из подпружиненного механизма (1), замыкающего контактную группу (2) автомата во взведенном состоянии, теплового (биметаллическая пластина) и электромагнитного (соленоид) размыкателей (4), дугогасительного устройства (3) и контактов (5).
Тепловой размыкатель предназначен для защиты цепей от перегрузки, а магнитный — для защиты от короткого замыкания. Тепловой размыкатель срабатывает после нагрева биметаллической пластины. Время нагрева пластины зависит от величины тока, превышающей номинальное значение. Этот тип размыкателя — инерционный размыкатель не, реагирует на небольшие кратковременные увеличения значения тока. Магнитный размыкатель является быстродействующим. Его срабатывание происходит при превышении значения номинального тока в несколько раз.
Во взведенном состоянии контакты выключателя замкнуты, ток в цепи протекает через обмотку магнитного размыкателя и биметаллическую пластину. Срабатывание одного из размыкателей приводит к освобождению взводной пружины и сбрасыванию выключателя, который, в свою очередь, размыкает контактную группу. Чтобы защитить контакты от подгорания в момент размыкания, параллельно им установлены дугогасительные камеры, представляющие собой набор медных пластин, разделенных воздушной прослойкой. В момент отключения/включения происходит дробление дуги, в результате чего она и гаснет. Универсальные контакты позволяют фиксировать как проводники, так и клеммы или шины.
Конструктивно все выключатели крепятся на стандартную DlN-рейку шириной 35 мм. Крепление корпуса автоматического выключателя осуществляется с помощью защелки. Для удобства защелка имеет два фиксированных положения. В верхнем положении защелки корпус выключателя фиксируется на DIN-рейке, в нижнем — он освобожден. Головка винта крепления позволяет использовать и крестовую, и плоскую отвертки.

По способу размыкания питающей сети автоматические выключатели разделяются на следующие типы:

однополюсные

двухполюсные

трехполюсные

чётырехполюсные

Характеристика срабатывания размыкающих устройств

Характеристика срабатывания размыкающих устройств автоматических выключателей зависит от типа подключаемой нагрузки. Различают следующие характеристики отключения выключателей: А, В, С, D, К, Z.

• автоматические выключатели с характеристикой типа А служат для размыкания цепей с большой протяженностью электропроводки и для защиты полупроводниковых устройств;
• автоматические выключатели с характеристикой типа В рекомендовано использовать для осветительных сетей общего назначения, выполненных алюминиевыми проводами;
• автоматические выключатели с характеристикой отключения типа С служат для размыкания осветительных цепей и установок с умеренными пусковыми токами (двигатели и трансформаторы). При этом у выключателей с характеристикой типа С перегрузочная способность магнитного размыкателя вдвое выше, по сравнению с выключателями с характеристикой типа В;
• автоматические выключатели с характеристикой типа D рекомендуется использовать в цепях с активно-индуктивной нагрузкой, а также предлагается для защиты электродвигателей с большими пусковыми токами;
• автоматические выключатели с характеристикой типа К используют для подключения индуктивной нагрузки;
• автоматические выключатели с характеристикой типа Z применяются, если в качестве нагрузки используются электронные устройства.

Выбор автоматического выключателя

При выборе автоматического выключателя следует учитывать его условный ток короткого замыкания. Контактная группа выключателей должна обеспечить размыкание цепи даже при коротком замыкании непосредственно самих выводов. Подбор автоматических выключателей производится по величине номинального тока, номинального условного тока замыкания и характеристике отключения. При этом следует учитывать изменение тока, протекающего через выключатель в процессе работы электрооборудования, например, в результате нагрева (срабатывание теплового размыкателя) или кратковременного возрастания тока в момент включения оборудования (срабатывание магнитного размыкателя).
Используя автоматические выключатели с разными характеристиками, можно построить электрические схемы с избирательным отключением участков цепи. Выбор автоматических выключателей в этом случае может осуществляться исходя из величины тока размыкания или времени размыкания. Избирательность по току размыкания возможна, если характеристики выключателей различны по этому параметру. При построении цепи следует учесть, что значение тока размыкания для выключателя, стоящего по цепи дальше от источника питания, должно быть меньше, чем у выключателя, стоящего ближе к источнику.
Избирательность по времени отключения определяется временем срабатывания электромагнитного размыкателя. Зная характеристики автоматических выключателей, можно осуществить их подбор по времени отключения. Для построения цепей по этому параметру нужно иметь информацию производителя выключателей о временной диаграмме отключения (время-токовая характеристика отключения). В этом случае при построении цепей защиты следует учесть, что задержка выключения первого к источнику выключателя должна обеспечивать предварительное отключение дальнего по цепи автоматического выключателя. Кроме того, величина времени срабатывания должна быть такой, чтобы не допустить выхода из строя устройства, питание которого осуществляется через этот выключатель.
Автоматические выключатели обеспечивают защиту устройств от перегрузки (превышение значения номинального тока) или короткого замыканий. Поэтому автоматические выключатели должны выбираться исходя из характеристик электроустановок и электропроводки, размыкающей способности выключателей, значения номинального тока и характеристики отключения.
Размыкающая способность автоматических выключателей должна соответствовать значению тока короткого замыкания в начале защищаемого участка цепи. При последовательном включении автоматических выключателей допускается использование устройства с низким значением номинального условного тока короткого замыкания, если до него, ближе к источнику питания, установлен автоматический выключатель с током установки мгновенного размыкателя ниже, чем у последующих устройств.
Номинальные токи автоматических выключателей выбираются так, чтобы их значения были как можно ближе к расчетным значениям тока защищаемых цепей или номинальным токам электрооборудования. Характеристики отключения автоматических выключателей определяются с учетом того, что кратковременные перегрузки, вызванные пусковыми токами, не должны вызывать их срабатывания. Кроме того, при подборе автоматических выключателей следует учитывать, что они должны иметь минимальное время отключения в случае возникновения короткого замыкания на конце защищаемой цепи.
Максимальный ток короткого замыкания определяется исходя из условия, когда замыкание происходит непосредственно на контактах автоматического выключателя. Для расчета значения тока короткого замыкания в этом случае необходимо знать параметры питающей сети со стороны подачи питания до места установки автоматического выключателя.
Минимальный ток определяется исходя из того условия, что замыкание происходит в самом дальнем участке защищаемой цепи. Это замыкание может произойти между фазным и нулевым рабочим проводниками (сети с заземленной нейтралью), а также между двумя фазными проводниками (сети с изолированной нейтралью).
Для упрощенного расчета минимального тока короткого замыкания используются следующие данные: сопротивление проводников в результате нагрева увеличивается на 50% от номинального, напряжение источника питания снижается до 80%. Следовательно, для случая замыкания между фазными проводниками значение тока короткого замыкания будет составлять:

где
I -ток короткого замыкания, А;
U — фазное напряжение источника, В;
ρ — удельное электрическое сопротивление жилы кабеля, (для меди ρ принимается равным 0,018, для алюминия — 0,027);
L-длина защищаемой электропроводки, м;
S — площадь поперечного сечения жилы кабеля, .
При замыкании между нулевым рабочим и фазным проводниками значение тока короткого замыкания будет определяться выражением:

где
-номинальное фазное напряжение (между фазой и нулем), В;
m — соотношение сопротивлений нулевого рабочего и фазного проводников (или соотношение площадей поперечного сечения проводников, если они сделаны из одного материала).
Значение тока короткого замыкания служит для подбора автоматического выключателя по величине номинального условного тока короткого замыкания (предельная коммутационная способность), который должен быть не меньше расчетного.