Какви са видовете и типовете прекъсвачи в електрическите мрежи

Основната разлика между тези комутационни устройства от всички други подобни устройства е сложната комбинация от възможности:

1. за поддържане на номиналното натоварване в системата за дълго време поради надеждното предаване на мощни потоци електричество през контактите му;

2. за защита на експлоатационното оборудване от случайни повреди в електрическата верига чрез бързо изключване на захранването от нея.

При нормални условия на работа на оборудването, операторът може ръчно да превключва товара с прекъсвачите, като осигурява:

• различни схеми на захранване;

• промяна на мрежовата конфигурация;

• изтегляне на оборудването от работа.

Аварийните ситуации в електрическите системи възникват незабавно и спонтанно. Човек не е в състояние бързо да реагира на външния си вид и да предприеме мерки за тяхното премахване. Тази функция е възложена на автоматични устройства, вградени в прекъсвача.

В електроенергията се приема разделението на електрическите системи по вид ток:

• постоянен;

• променлив синусоидален.

Освен това има класификация на оборудването според големината на напрежението за:

• ниско напрежение — по -малко от хиляда волта;

• високо напрежение — всичко останало.

За всички видове тези системи са създадени собствени прекъсвачи, предназначени за многократна работа.

Променливотокови вериги

Тази категория ключове има огромен асортимент от модели, произведени от съвременни производители. Класифицира се по мрежово напрежение и токов товар.

Електрическо оборудване до 1000 волта

Според мощността на предаваната електроенергия автоматичните превключватели във вериги на променлив ток условно се разделят на:

1. модулни;

2. в формован калъф;

3. мощност въздух.

Модулни дизайни

Специфичният дизайн под формата на малки стандартни модули с ширина, кратна на 17,5 мм, определя тяхното име и дизайн с възможност за монтаж на Din-шина.

Вътрешната структура на един от тези прекъсвачи е показана на снимката. Тялото му е направено изцяло от издръжлив диелектричен материал, който елиминира токов удар на човек.

Захранващият и изходящият проводник са свързани съответно към горната и долната клемална скоба. За ръчно управление на състоянието на превключвателя е монтиран лост с две фиксирани позиции:

• горната е проектирана да подава ток през затворен контакт за захранване;

• отдолу — осигурява прекъсване на захранващата верига.

Всяка от тези машини е предназначена за продължителна работа на определена стойност номинален ток (Ин). Ако натоварването стане по -голямо, контактът на захранването се прекъсва. За тази цел вътре в кутията са поставени два вида защита:

1. термично освобождаване;

2. текущо прекъсване.

Принципът на тяхната работа дава възможност да се обясни характеристиката на времевия ток, която изразява зависимостта на времето на работа на защитата от тока на натоварване или повреда, преминаваща през него.

Графиката, показана на снимката, е дадена за един специфичен прекъсвач, когато граничната работна зона е избрана при 5 ÷ 10 пъти номиналния ток.

В случай на първоначално претоварване, термично освобождаване от биметална плоча, който с увеличен ток постепенно се нагрява, огъва и действа върху механизма на изключване не веднага, а с известно време закъснение.

По този начин позволява малки претоварвания, свързани с краткосрочна връзка на потребителите, за самостоятелно премахване и премахване на ненужните изключвания. Ако натоварването осигурява критично загряване на окабеляването и изолацията, контактът на захранването се прекъсва.

Когато в защитената верига възникне авариен ток, способен да изгори оборудването със своята енергия, тогава електромагнитна бобина влиза в действие. С импулс, поради нарастването на натоварването, което е възникнало, той хвърля сърцевината върху изключващия механизъм, за да спре незабавно режима извън границите.

Графиката показва, че колкото по-високи са токовете на късо съединение, толкова по-бързо те се изключват от електромагнитното освобождаване.

Домакинският автоматичен парен предпазител работи по същите принципи.

При прекъсване на големи токове се създава електрическа дъга, чиято енергия може да изгори контактите. За да се елиминира неговият ефект, в прекъсвачи се използва камера за гасене на дъга, която разделя дъговия разряд на малки потоци и ги гаси поради охлаждане.

Множество отрязвания на модулни структури

Магнитните пътувания са настроени и съчетани за работа със специфични натоварвания, тъй като те създават различни преходни процеси, когато стартират. Например, при включване на различни осветителни тела, краткосрочният пусков ток поради променящото се съпротивление на нажежаемата жичка може да се доближи три пъти до номиналната стойност.

Следователно, за групата гнезда на апартаменти и осветителни вериги е обичайно да се избират автоматични превключватели с характеристика на тока във времето от типа «В». Това е 3 ÷ 5 инча.

Асинхронните двигатели, когато въртят ротор с задвижване, причиняват по -големи токове на претоварване. За тях изберете машини с характеристика «C» или — 5 ÷ 10 In. Поради създадения запас във времето и тока, те позволяват на двигателя да се завърти и гарантирано влиза в режим на работа без излишни изключвания.

В промишленото производство, на металорежещи машини и механизми, има заредени задвижвания, свързани към двигатели, които създават повече увеличени претоварвания. За такива цели се използват автоматични превключватели с характеристика «D» с номинал 10 ÷ 20 In. Те са се доказали добре при работа във вериги с активно-индуктивни натоварвания.

В допълнение, машините имат още три типа стандартни характеристики на време-ток, които се използват за специални цели:

1. «А» — за дълго окабеляване с активен товар или защита на полупроводникови устройства със стойност 2 ÷ 3 In;

2. «К» — за изразени индуктивни натоварвания;

3. «Z» — за електронни устройства.

В техническата документация на различни производители граничната стойност за последните два вида може да се различава леко.

Прекъсвачи от формовани кутии

Този клас устройства могат да превключват по -високи токове от модулните конструкции. Натоварването им може да достигне стойности до 3,2 килоампера.

Произвеждат се по същите принципи като модулните конструкции, но като се вземат предвид повишените изисквания за предаване на повишеното натоварване, те се опитват да им дадат относително малки размери и високо техническо качество.

Тези машини са предназначени за безопасна работа в промишлени съоръжения. По стойността на номиналния ток те условно са разделени на три групи с възможност за превключване на товари до 250, 1000 и 3200 ампера.

Конструктивен дизайн на тялото им: три- или четириполюсни модели.

Захранващи въздушни превключватели

Те работят в промишлени инсталации и издържат на много тежки токове до 6,3 килоампера.

Това са най-сложните устройства за превключване на устройства с ниско напрежение.Те се използват за работа и защита на електрическите системи като входни и изходни устройства за разпределителни системи с висока мощност и за свързване на генератори, трансформатори, кондензатори или мощни електродвигатели.

Схематично изображение на тяхната вътрешна структура е показано на снимката.

Тук вече се използва двойно прекъсване на захранващия контакт и се монтират дъгогасителни камери с решетки от всяка страна на изключването.

Алгоритъмът на работа включва затварящата намотка, затварящата пружина, моторното задвижване на зареждането на пружината и елементите за автоматизация. За наблюдение на протичащите натоварвания е интегриран токов трансформатор със защитна и измервателна намотка.

Електрическо оборудване над 1000 волта

Прекъсвачите за оборудване с високо напрежение са много сложни технически устройства и се правят строго индивидуално за всеки клас напрежение. Те обикновено се използват на трансформаторни подстанции.

Към тях са наложени изисквания:

• висока надеждност;

• сигурност;

• производителност;

• лекота на използване;

• относителна безшумност по време на работа;

• оптимална цена.

Товарите, които се счупват прекъсвачи за високо напрежение в случай на аварийно спиране, придружено от много силна дъга. За гасенето му се използват различни методи, включително прекъсване на веригата в специална среда.

Този превключвател включва:

• контактна система;

• устройство за гасене на дъга;

• части под напрежение;

• изолиран корпус;

• задвижващ механизъм.

Едно от тези превключващи устройства е показано на снимката.

За висококачествена работа на веригата в такива структури, в допълнение към работното напрежение, вземете предвид:

• номиналната стойност на тока на натоварване за надеждното му предаване във включено състояние;

• максимален ток на късо съединение при еф. стойност, който механизмът за изключване може да издържи;

• допустим компонент на апериодичния ток в момента на повреда на веригата;

• възможности за автоматично повторно затваряне и два AR цикъла.

Според методите за гасене на дъгата по време на изключване превключвателите се класифицират на:

• масло;

• вакуум;

• въздух;

• SF6 газ;

• автогаз;

• електромагнитни;

• автопневматични.

За надеждна и удобна работа те са оборудвани със задвижващ механизъм, който може да използва един или няколко вида енергия или техните комбинации:

• вдигната пружина;

• повдигнат товар;

• налягане на сгъстен въздух;

• електромагнитен импулс от соленоида.

В зависимост от условията на употреба те могат да бъдат създадени с възможност за работа при напрежение от един до 750 киловолта включително. Естествено, те имат различен дизайн. размери, възможности за автоматично и дистанционно управление, настройки за защита за безопасна работа.

Помощните системи на такива прекъсвачи могат да имат много сложна разклонена структура и да бъдат разположени на допълнителни панели в специални технически сгради.

DC вериги

Тези мрежи също имат огромен брой прекъсвачи с различни възможности.

Електрическо оборудване до 1000 волта

Съвременните модулни устройства с възможност за монтиране на Din-шина са масово представени тук.

Те успешно допълват класовете на стари машини от този тип AP-50, AE и други подобни, които бяха фиксирани по стените на панелите с винтови връзки.

Модулните конструкции с постоянен ток имат същата структура и принцип на действие като техните колеги с променливо напрежение. Те могат да се изпълняват от една или няколко единици и се избират според натоварването.

Електрическо оборудване над 1000 волта

Прекъсвачи за високо напрежение за постоянен ток се използват в електролизни инсталации, металургични промишлени съоръжения, железопътен и градски електрифициран транспорт и енергийни предприятия.

Основните технически изисквания за работата на такива устройства съответстват на техните аналози на променлив ток.

Хибриден прекъсвач

Учени от шведско-швейцарската компания ABB успяха да разработят прекъсвач DC с високо напрежение, който комбинира две силови структури в устройството си:

1.SF6 газ;

2. вакуум.

Той е наречен хибриден (HVDC) и използва технологията за последователно гасене на дъга в две среди едновременно: серен хексафлуорид и вакуум. За тази цел се сглобява следното устройство.

Напрежението се подава към горната шина на хибридния вакуумен прекъсвач и се отстранява от долната шина на прекъсвача SF6.

Захранващите части на двете превключващи устройства са свързани последователно и се управляват от техните отделни задвижвания. За да работят едновременно, е създадено синхронизирано устройство за управление на координатни операции, което предава команди към управляващ механизъм с независимо захранване чрез оптичен канал.

Благодарение на използването на високо прецизни технологии, дизайнерите успяха да постигнат координиране на действията на задвижванията на двете задвижвания, което се вписва в интервал от време, по-малък от една микросекунда.

Прекъсвачът се управлява от релейно защитен блок, вграден в електропровода чрез повторител.

Хибридният прекъсвач направи възможно значително да се увеличи ефективността на композитни SF6 и вакуумни структури чрез използването на техните комбинирани характеристики. В същото време беше възможно да се реализират предимствата пред други аналози:

1. способността за надеждно изключване на токове на късо съединение при високо напрежение;

2. възможността за малки усилия за извършване на превключването на силовите елементи, което направи възможно значително намаляване на размерите и. съответно цената на оборудването;

3. наличието на отговарящи на различни стандарти за създаване на конструкции, работещи като част от отделен прекъсвач или компактни устройства на една подстанция;

4. способността да се елиминират ефектите от бързо нарастващия стрес при възстановяване;

5. Възможност за формиране на основен модул за работа с напрежения до 145 киловолта и повече.

Отличителна черта на дизайна е възможността за прекъсване на електрическа верига за 5 милисекунди, което е почти невъзможно да се извърши със силови устройства от друг дизайн.

Хибридният прекъсвач е класиран сред първите десет разработки на годината според технологичния преглед на MIT (Масачузетски технологичен институт).

Други производители на електрическо оборудване се занимават с подобни изследвания. Те също постигнаха определени резултати. Но АББ ги изпреварва по този въпрос. Ръководството му смята, че предаването на променлив ток причинява големите му загуби. Те могат да бъдат значително намалени чрез използване на вериги за високо напрежение с директно напрежение.