ГОСТ 17703-72. Виды коммутационных аппаратов

Краткое содержание текущей статьи:

Ответы на вопросы:

Коммутационный аппарат – это электрическое устройство служащее для пропускания электрической энергии и коммутации электрическое цепи. Коммутация (в электротехнике) – процессы сопутствующие размыканию и замыканию электрической системы, возникающие в начальные мгновения.

• контактными (механическое перемещение в контактной системе);
• бесконтактными (отсутствие механических перемещений).

Перечислим все известные виды коммутационных аппаратов:  

• автоматический выключатель (аппарат для осуществления автоматического отключения);
• неавтоматический выключатель (сюда можно отнести все рубильники);
• токоограничивающий выключатель (коммутационный аппарат ограничивающий рост значения тока в зоне замыкания накоротко);
• синхронный выключатель (контактная система аппарата расходится в запланированную фазу тока и / или сходится в запланированную фазу напряжения);
• путевой выключатель (подвижные части механизмов воздействуют на аппарат, вызывая изменение его коммутационного положения);
• кнопочный выключатель (аппарат с кнопками для воздействий оператора).

К автоматическим выключателям можно отнести:

• устройство защитного отключения (УЗО – аппарат для протекции живых существ от поражений электрической энергией);
• дифференциальный автоматический выключатель (автоматический выключатель соединённый с УЗО с целью обеспечения комплексной защиты).

• разъединитель (коммутационный аппарат для прерывания снабжения цепи с несущественными токами для ремонта или осмотра электрической системы, имеющий изоляционное расстояние между контактами);
• переключатель (аппарат переводящий течение электрической энергии из одной системы в другую);
• короткозамыкатель (создаёт короткое замыкание, не применяются и не производятся).

Под несущественными токами понимаются (под какими нагрузками отключают разъединитель):

• токи цепей измерения;
• токи утечки;
• ёмкостные токи выводных шин;
• токи холостого тока трансформаторов.

Предохранители могут сочленять с выключателем и разъединителем.

(аппарат задействованный для многочисленных операций включения и отключения цепи с рабочим током или немного большим):

• пускатель (аппарат для оперирования электрической силовой установкой прямым подключением в сеть без введения сопротивления резисторов на базе одного или двух контакторов);
• пусковой реостат (пуск электродвигателя с помощью введения в цепь сопротивления резисторов);
• пускорегулирующий реостат (запуск и изменение частоты вращения за счёт сопротивления резисторов).

Автоматические воздушные выключатели

Автоматические воздушные выключатели предназначены для защиты электрических установок от перегрузок и коротких замыканий, а также для нечастых коммутаций электрических цепей в нормальном режиме работы. Независимо от конструкции и назначения управляют автоматическими выключателями с помощью рукояток, а при перегрузках они отключаются автоматически. Автоматические выключатели, рассчитанные на большой ток, имеют устройства дистанционного управления с электромагнитным или двигательным приводом. Контактная система и принципы гашения дуги на контактах автоматических выключателей аналогичны рассмотренным для контакторов и магнитных пускателей.

Особенность автоматических выключателей— наличие у них механизма свободного расцепления, который представляет собой систему шарнирно связанных рычагов, воздействующих на подвижные контакты. Механизм свободного расцепления исключает удержание контактов в замкнутом положении при перегрузке защищаемой цепи и обеспечивает размыкание контактов аппарата независимо от оператора и включающего усилия.

В электрических установках гидромеханизации широко применяют автоматические выключатели серии А-3100 в пластмассовом: кожухе, выполняемые на токи 50, 100, 200 и 600 А, двух- и трех-полюсные. Включают и выключают автомат с помощью рукоятки, выведенной на переднюю крышку аппарата. При воздействии на рукоятку контакты 1 я 2 замыкаются. Для автоматического отключения предусмотрены тепловые и электромагнитные (или комбинированные) расцепители. Для выключения автомата при коротком замыкании служит электро-магнитный элемент мгновенного действия.

При восьми- и десяти-кратном значении тока по сравнению с номинальным электромагнитный элемент воздействует на механизм, освобождающий подвижную систему контактов, и выключатель отключается мгновенно. При перегрузках срабатывает тепловой элемент, действие которого аналогично действию теплового реле магнитного пускателя; контакты автомата размыкаются с выдержкой времени, обусловленной длительностью прохождения тока перегрузки.

Механизм свободного расцепления обеспечивает автоматическое отключение при перегрузках независимо от положения, в котором находится в данный момент рукоятка. Для гашения дуги служит решетка, охватывающая контакты выключателя.

Помимо описанной конструкции в электроустановках гидро-механизации применяют автоматические выключатели серии АК-50 на токи от 1,6 до 50 А с управлением кнопками, выведенными на переднюю панель. Автоматы снабжены электромагнитными и тепловыми расцепителями.

Для защиты цепей с большой нагрузкой, обслуживающих, на-пример, группы мощных токоприемников, применяют автоматы серии АВ на ток от 400 до 2000 А с ручным и дистанционным управлением. Для автоматического отключения предусматривают расцепители мгновенного и замедленного срабатывания с регулированием выдержки времени отключения, а также элементы отключения автомата при недопустимом понижении напряжения. Некоторые виды автоматов имеют помимо рабочих (главных) вспомогательные (блокировочные) контакты, которые используют для необходимых переключений в цепях контроля и управления.

Назначение коммутационного оборудования

Коммутационное оборудование, как мы увидим ниже, выполняет целый ряд вспомогательных функций, связанных с работой основных устройств системы. С его помощью осуществляется обмен данными между различными устройствами, входящими в систему, а также согласование их работы – как на физическом уровне (коммутация самих устройств), так и на логическом (преобразование форматов данных, кодирование и декодирование информации и т.д.). Коммутационное оборудование – это тот «цемент», на котором держится все «здание» любой мало-мальски сложной многокомпонентной системы, будь то конференц-система в офисе, интерактивная система голосования в зале заседаний или оборудование концертного зала.

Параметры коммутационных аппаратов

• Воздействующая величина — Физическая величина, на которую коммутационный аппарат предназначен реагировать.
• Уставка по воздействующей величине — Заданное значение величины срабатывания или несрабатывания, на которое отрегулирован аппарат
• Уставка по времени — Значение выдержки времени, на которое отрегулирован аппарат
• Диапазон уставки — Область значений уставки, на которые может быть отрегулирован аппарат
• Время включения — Интервал времени с момента подачи команды на включение коммутационного аппарата до момента появления заданных условий для прохождения тока в его главной цепи
• Собственное время включения — Интервалы времени с момента подачи команды на включение контактного аппарата до момента соприкосновения заданного контакта
• Собственное время отключения — Интервал времени с момента подачи команды на отключение до момента прекращения соприкосновения контактов полюса, размыкающего последним
• Полное время отключения цепи — Интервал времени с момента подачи команды на отключение коммутационного аппарата до момента прекращения тока во всех полюсах аппарата
• Времятоковая характеристика — Зависимость времени срабатывания коммутационного аппарата от тока в его главной цепи
• Ток отключения — Принятое значение ожидаемого тока в цепи, отключенной аппаратом, в заданный момент времени
• Ток включения — Принятое значение ожидаемого тока в цепи, включенной аппаратом, в заданный момент времени
• Устойчивость при сквозных токах — Способность аппарата в соответствующем коммутационном положении или состоянии пропускать определенный ток в течение определенного времени в предусмотренных условиях, оставаясь после этого в предусмотренном состоянии
• Механическая износостойкость — Способность контактного аппарата выполнять в определенных условиях определенное число операций без тока в цепи главных и свободных контактов, оставаясь после этого в предусмотренном состоянии
• Коммутационная износостойкость — Способность контактного аппарата выполнять в определенных условиях определенное число операций при коммутации его контактами цепей, имеющих заданные параметры, оставаясь после этого в предусмотренном состоянии
• Восстанавливающееся напряжение — Напряжение, появляющееся на контактах одного полюса коммутационного аппарата в переходном режиме непосредственно после погасания в нём дуги.
• Диаграмма коммутационных положений — Диаграмма, показывающая положения контактов в различных коммутационных положениях коммутационного аппарата и последовательность перехода из одного коммутационного положения в другое

Трехфазный контактор переменного тока

Главные составные части контактора — это магнитная система и его контактные группы. Магнитная система состоит из сердечника с катушкой и поворотного якоря, закрепленного на валу. Контактная группа образована главными неподвижными и подвижными контактами (по одной паре контактов в каждой фазе), а также вспомогательными контактами (блок-контактами). Подвижные контакты механически связаны с поворотной частью контактора.

При подаче напряжения на катушку электромагнита якорь, поворачиваясь, притягивается к сердечнику, а главные контакты замыкаются. Блок-контакты при этом замыкаются или размыкаются в зависимости от их назначения.

Для гашения дуги, возникающей при размыкании, коммутируемый ток подается к неподвижным главным контактам через дуго-гасительную катушку, а группа контактов каждой фазы помещается в отдельной дугогасительной камере.

Магнитные пускатели используют в качестве самостоятельного аппарата, чаще всего они предназначены для управления асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором. Пускатели конструктивно объединяют контактор с кнопками включения и отключения и устройством тепловой защиты, устанавливаемой в одной или двух фазах пускателя. Действие тепловой защиты основано на деформации биметаллического элемента при непосредственном или косвенном нагреве его рабочим током нагрузки, проходящим через главные контакты пускателя.

Деформация биметаллического элемента, вызванная недопустимо длительным прохождением повышенного тока, конструктивно обусловливает размыкание контактов реле в цепи катушки пускателя. При разрыве цепи катушки якорь контактора отпадает и его главные контакты размыкаются. Время срабатывания теплового реле зависит от величины тока. При токе, превышающем номинальный на 20%, реле должно срабатывать по истечении 20 мин. При меньших перегрузках время срабатывания увеличивается, при больших — резко уменьшается. На кожухе пускателя имеется кнопка возврата контактов теплового реле в исходное положение.

Магнитные пускатели могут быть нереверсивными и реверсивными. В последнем случае они представляют собой блок двух контакторов.