КОНСТРУКЦИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Независимо от назначения и быстродействия автоматические выключатели (АВ) состоят из следующих основных узлов:

· главной контактной системы (главных контактов),

· дугогасительной системы,

· привода главных контактов,

· расцепляющего устройства,

· расцепителей,

· вспомогательных контактов;

· токоведущая система с присоединительными зажимами (выводы).

Главная контактная система (ГК) – определяющий элемент выключателя. Она должна удовлетворять двум основным требованиям:

· обеспечивать, не перегреваясь и не окисляясь, продолжительный режим работы при протекании номинального тока;

· быть способной, без повреждений включать и отключать токи короткого замыкания, достигающие величины предельной коммутационной способности.

В выключателях с высокой отключающей способностью применялись многоступенчатые контактные системы, состоящие из главных и дугогасительных контактов. Использование металлокерамики позволяет в современных конструкциях применять одноступенчатые контактные системы.

Контактные системы селективных автоматов выполняются с компенсацией электродинамических сил. Наиболее эффективным следует считать принцип электродинамической компенсации. В токоограничивающих автоматах электродинамическое усилие в контактах используется для получения токоограничивающего эффекта. Под действием электродинамических сил происходит размыкание контактной системы и загорание дуги.

Дугогасительная система обеспечивает отключение токов короткого замыкания в ограниченном объеме. 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. С этой целью широкое распространение получили камеры с деионной решеткой. Магнитное дутье в выключателях создается самим контуром тока. Электродинамические силы контура (особенно при коротких замыканиях) обеспечивают быстрое перемещение дуги по контактам. Дугогасительные решетки со стальными пластинами создают дополнительные силы, втягивающие дугу в камеру.

Привод главных контактовслужит для включения выключателя по команде оператора или системы автоматического управления.

Расцепляющее устройство предназначено для обеспечения моментного отключения выключателя, а также для исключения возможности удерживать контакты выключателя во включенном положении при наличии аварийного режима работы в защищаемой цепи.

Расцепители – элементы, которые контролируют заданный параметр защищаемой цепи и, воздействуя на расцепляющее устройство, отключают выключатель при отклонении контролируемого параметра от заданного.

Вспомогательные контакты служат для переключений в цепях управления, блокировки и сигнализации в зависимости от коммутационного положения выключателя.

Принципиальная схема конструкции АВ представлена на рис. 12.4. Коммутация тока осуществляется главными контактами 7. Гашение дуги, возникающей при размыкании ГК, выполняется в дугогасительной камере 8. ГК соединены с выводными зажимами 11. Управление ГК осуществляется рычагом ручного привода 2 через расцепляющее устройство (механизм свободного расцепления) 3, либо выключатель может иметь дистанционный привод 1, который особенно удобен в САУ энергоснабжением. Механизм свободного расцепления (МСР) представляет собой систему шарнирно-связанных рычагов и пружин, соединяющих привод с системой подвижных контактов. Дистанционный привод может быть: электромагнитным, электродвигательным или индукционно-динамическим.

Размыкание ГК выполняться путем воздействия на МСР расцепителей 17: максимального тока, перегрузки, минимального напряжения, тока утечки, независимого. По характеристике выдержки времени расцепители тока бывают без выдержки времени; с выдержкой времени, независимой от тока; с выдержкой времени, обратно зависимой от тока. Дистанционное автоматическое отключение выполняется путем подачи напряжения на независимый расцепитель 18. МСР обеспечивает размыкание ГК вне зависимости от воздействия привода. МСР расцепляет связь привода с ГК при наличии сигналов расцепителей. Расцепитель представляет собой реле или элемент реле, встроенный в выключатель. В зависимости от исполнения расцепители бывают:	Рисунок 12.4 – Конструкция автомата
· максимального тока мгновенного или замедленного действия выполняются на базе электромагнитов с токовой обмоткой и якорем, воздействующем на МСР. Регулировка тока срабатывания выполняется пружинами. · расцепители напряжения: минимальные – для отключения выключателя при снижении напряжения ниже определенного уровня, независимые – для дистанционного отключения выключателя, срабатывающие при подаче на них напряжения. Расцепитель минимального напряжения выполняется на базе электромагнитов с катушкой, включенной на напряжение выходных зажимов АВ.	Рисунок 12.5 – Расцепитель

· расцепители перегрузки (тепловые) – обеспечивают срабатывание АВ при токах выше номинального с выдержкой времени обратно пропорциональной току. Выполняются с использованием термобиметаллов и работают в зависимости от значения тока и времени его протекания.

· комбинированные – срабатывают при сочетании ряда факторов.

Комбинированный (максимального тока и тепловой) расцепитель приведен на рис. 12.5. При перегрузках срабатывает тепловой расцепитель: биметаллическая пластинка 2 вследствие нагрева изгибается и винтом 3 поворачивает отключающую рейку 4. При коротком замыкании сработает электромагнитный расцепитель, состоящий из сердечника 7 и якоря 5, охватывающих токопровод. Максимальный расцепитель воздействует на ту же отключающую рейку. Для ограничения тока через биметаллическую пластинку служит шунт 1.

Расцепители перегрузки и максимального тока современных АВ выполняются с использованием полупроводниковых элементов, в т.ч. микропроцессоров (полупроводниковый расцепитель – РП). При этом контролирующие и сравнивающие органы расцепителя выполняются на полупроводниковых элементах с выходом на независимый электромагнитный расцепитель, который воздействует на механизм свободного расцепления. РП состоит из блока управления (БУРП) и измерительных элементов (трансформатора тока – ТТ), встроенных в каждый полюс АВ. Трансформаторы тока используются как датчики тока и источники энергии для работы РП. На лицевой стороне блока расположены органы регулировки. Блок крепится на основании АВ и соединяется с ним через штепсельный разъем. С измерительных ТТ сигналы, пропорциональные току в защищаемой цепи, подаются на схему выделения наибольшего сигнала, откуда наибольший сигнал поступает на входы блоков перегрузки и короткого замыкания. Блок перегрузки состоит из реле перегрузки и элемента выдержки времени с обратно пропорциональной от тока характеристикой. Блок КЗ состоит из реле короткого замыкания без выдержки времени. При возникновении перегрузки, превышающей уставку реле, выполненного по схеме компаратора, импульсы через схему распределения сигналов с выдержкой времени поступают на катушку независимого расцепителя. Срабатывание расцепителя по каналу КЗ происходит аналогично без выдержки времени.

В РП постоянного тока в качестве измерительного элемента применяется шунт и дроссельный магнитный усилитель.

С ГК кинетически связаны вспомогательные контакты (ВК), предназначенные для цепей управления и дистанционного контроля состояния ГК. Они выполняются обычно в виде отдельного блока, связанного с подвижной системой выключателя.