Устройство автоматов

Независимо от назначения, автоматы состоят из следующих основных элементов: контактной системы, дугогасительной систе­мы, привода, механизма сводного расцепления, расцепителей и коммутатора с блокконтактами.

Контактная система автоматов должна находиться под током не отключаясь весьма длительное время и быть способной выклю­чать большие токи короткого замыкания. Для удовлетворения возникающих в указанных условиях противоречивых требований, широкое распространение получили двух- (главные и дугогасительные) и трехступенчатые (главные, промежуточные, дугогасительные) контактные системы. В автоматах на малые и средние токи до 600A применяются одноступенчатые контактные системы.

В выключателях на большие номинальные токи применяют не­сколько параллельных контактных систем на полюс.

Дугогасительная система должна обеспечивать отключение больших токов короткого замыкания в ограниченном объеме пространства. Под воздействием возникающих электродинамичес­ких сил дуга быстро растягивается и гаснет, но ее пламя занимает очень большое пространство. Задача дугогасительного устройства заключается в том, чтобы ограничить размеры дуги и обеспе­чить ее гашение в малом объеме.

Распространение получили камеры с широкими щелями (одной или несколькими параллельными) и камеры с дугогасительными решетками. В последние годы применяются камеры с узкими щелями и даже полностью закрытые камеры. Комбинированные дугогасительные устройства:

- камеры с узкими щелями в сочетании с пламегасительной решет­кой;

- способны обеспечить гашение дуги в ограниченном объеме при весьма больших токах (30… 40кА). Однако в ряде случаев при токах свыше 40… 50кА электродинамических сия только контура тока оказывается недостаточно, чтобы загнать дугу в камеру. Поэтому используется дополнительная сила, которая может быть создана либо внешним магнитным полем (магнитное дутье), либо воздушным дутьем.

Повышение отключающей способности автоматов может быть получено также применением ряда параллельных контактных систем. В этом случае размыкание параллельно включенных контактов проис­ходит неодновременно, и дуга возникает на тех контактах, кото­рые размыкаются последними. Можно, однако, создать такие усло­вия, при которых дуга возникнет и будет одновременно существо­вать на всех параллельных контактах. В таком случае отключаю­щая способность автомата повысится пропорционально числу па­раллельно включенных дугогасительных контактов.

Привод служит для включения автомата по команде оператора. Автоматы выполняются:

а) с ручным приводом непосредственного действия;

б) с дистанционным приводом (ручным, соленоидным, мотор­ным, пневматическим).

Отключение автоматов осуществляется отключающими пружинами.

Механизм свободного расцепления предназначен:

а) исключить возможность удерживать контакты автомата включенном положении (рукояткой, дистанционным приводом) при наличии ненормального режима работы защищаемой цепи;

б) обеспечить моментальное отключение, т.е. не зависящую от оператора, рода и массы привода скорость расхождения контак­тов.

Механизм представляет собой систему шарнирно-связанных рычагов, соединяющих привод включения с системой подвижных контактов, которые связаны с отключающей пружиной (рис.1). Механизм свободного расцепления позволяет автомату отключаться в любой момент времени, в том числе и в процессе включения, когда включающая сила воздействует на подвижную систему авто­мата. Так, например, если при соприкосновении контактов включаю­щего автомата по цепи пройдет ток короткого замыкания, то расцепитель сработает и переведет рычаги механизма свободно расцепления вверх за мертвую точку (см. рис. 1в). Автомат отключится и больше не включится, так как механическая связь между включающей силой и подвижной системой автомата нарушена. Если бы не было механизма свободного расцепления, то после автоматического отключения автомата последовало бы его немедленное повторное включения автомата последовало бы его немедленное повторное включение под воздействием включающей силы, которая к этому времени могла оказаться не снятой. Произошли бы быстро следующие друг за другом многократные отключения и включения автомата в тяжелом режиме короткого замыкания, что могло бы привести к его разрушению.

При отключении автомата первыми размыкаются главные контак­ты и весь ток перейдет в параллельную цепь дугогасительных кон­тактов с накладками из дугостойкого материала. На главных контактах дуга не должна возникать, чтобы они не обгорели. Дугогасительные контакты размыкаются, когда главные контакты расходятся на значительное расстояние. На них возникает электрическая дуга, которая выдувается вверх и гасится в дугогасительной камере.

Рис. 1. Принцип работы автомата и его механизма свободного расцепления.

Расцепители – элементы, контролирующие заданный параметр цепи и воздействующие через механизм свободного расцепления на отключение автомата при отклонении заданного параметра за установленные пределы.

В зависимости от выполняемых функций защиты расцепители бывают:

1) токовый максимальный мгновенного или замедленного действия (используется как расцепитель перегрузки или селек­тивный);

2) напряжения – минимальный, для отключения автомата при снижении напряжения ниже определенного уровня;

3) обратного тока – срабатывает при изменении направления тока;

4) тепловой – работает в зависимости от величины тока и времени его протекания (принимается обычно для защиты от пе­регрузок);

5) комбинированные – срабатывают при сочетании ряда факторов;

Схема автомата с расцепителем токовым максимальным мгновенного действия показана на рис. 2а. Когда ток станет выше определенного значения, тяговое усилие электромагнита превысит усилие пружины, якорь притянется,механизм свободного расцепления освободится и выключатель отключится.

Рис. 2. Автоматы с различного рода расцепителями.

Схема автомата с расцепителем минимального напряжения показана на рис. 2б. При нормальных режимах работы якорь катушки, включенной на контролируемое напряжение, притянут. При снижении контролируемого напряжения ниже определенной величины (установки) якорь под действием отключающей пружины отпадает, механизм свободного расцепления отключает выключатель.

Расцепитель напряжения отключающий (рис. 2в) представляет собой электромагнит, который притягивает свой якорь при включении катушки на соответствующее напряжение. Своим концом якорь воздействует на механизм свободного расцепления и отключает выключатель.

Блок-контакты служат для производства переключений в це­пях управления, блокировки, сигнализации в зависимости от коммутационного положения автомата. Блок-контакты выполняются нормально-открытыми и нормально-закрытыми.

План выполнения работы

1. Внимательно прочитать инструкцию по работе, изучить назначение и принцип действия основных элементов автоматов.

2. Ознакомиться с устройством и конструкцией автоматов, представленных на лабораторном стенде. Записать их типы и ос­новные технические характеристики.

3. Собрать схему для испытания действия теплового расцепителя автомата A3141T (схема приведена на стенде). Величина тока задается преподавателем.

4. Собрать схему для испытания действия теплового и электромагнитного расцепителя автомата АЕ (схема приведена на стенде). Величины токов задаются преподавателем.

Литература

1. ЧунихинА.А. Электрические аппараты. – М.-Л.: Энергия, 1971.

2. Родштейн Л.А. Электрические аппараты. – Л.: Энергия, 1971.

3. Вабиков М.А. Электрические аппараты. – М.-Л.: Госэнергоиздат, 1956.

4. Красин В.П. Электрические аппараты автоматического управле­ния. – Мн.: Вышэйшая школа, 1970.

Вывод: « МыИзучили назначение, конструкцию и принцип дейст­вия автоматов, применяемых в системах электро­снабжения. »