Informații generale și principiul de funcționare a întrerupătoarelor. Ce este un comutator de sarcină și pentru ce este acesta?

Comutatorul de ulei este conceput pentru a porni și opri circuitele electrice de alimentare în modul de funcționare (sub sarcină), suprasarcini, precum și în cazurile de scurtcircuite pe linie.

Întreruptoarele cu ulei pot fi pornite și oprite atât manual, cât și în mod automat sub controlul dispozitivelor de protecție și control.

Elementul principal al întreruptorului de circuit de ulei este un sistem de contact scufundat în ulei de transformator, în care se stinge arcul electric, care se formează la întreruperea circuitului de înaltă tensiune.

Studiile au arătat că în momentul divergenței contactelor dintre ele se formează un arc electric, care durează mai multe perioade. Pe măsură ce distanța dintre contacte crește, arcul se stinge și fluxul de curent în circuit se oprește. entitate fizică acest fenomen este după cum urmează. Când curentul dispare, energia magnetică stocată în circuitul oprit se transformă în energie electrostatică. Aceasta poate fi exprimată prin formula bilanţului energetic:

Unde L este inductanța și C este capacitatea circuitului comutat.

Din aceasta se poate exprima:

Atitudine numită rezistență undelor, este de 400 - 500 ohmi pentru liniile aeriene și pentru linii de cablu 30 - 50 ohmi.

Dacă oprirea are loc în momentul în care curentul trece prin maxim, atunci tensiunea din circuit poate crește de multe ori peste tensiunea nominală. Acest lucru este deosebit de periculos pentru izolarea instalației electrice în cazul întreruperii curentului de scurtcircuit. Dar dacă procesul de oprire are loc în momentul în care curentul trece prin zero, atunci valoarea tensiunii se dovedește a fi mică și nu suportă procesul de ardere a unui arc electric. În acest moment comutatorul de ulei trebuie să asigure întreruperea finală a arcului electric.

Procesul de oprire a curentului în ulei are loc cu formarea intensivă de vapori de ulei în zona arcului, deoarece temperatura în timpul procesului de oprire poate ajunge la aproximativ 6000 0 С.

Când se atinge o anumită distanță între contactele de deschidere, în momentul în care curentul trece prin zero, tensiunea scade și este insuficientă pentru a sparge golul de gaz dintre contacte, arcul electric se rupe și procesul de oprire se termină. De asemenea, stingerea rapidă a arcului electric contribuie la presiune ridicata gaze eliberate din cauza descompunerii parțiale a petrolului în zona de formare a arcului.

Dacă valoarea curentului nu depinde de proiectarea disjunctorului de ulei, atunci tensiunea arcului și timpul de rupere depinde nu numai de parametrii circuitului electric, ci și de proiectarea întreruptorului.

Astfel, stingerea arcului electric în întrerupătoarele cu ulei se bazează pe divergența rapidă a contactelor și răcirea intensivă a arcului electric.

În plus, în unele modele de întrerupătoare, arcul electric este împărțit într-un număr de arce paralele cu o secțiune transversală mai mică, iar arcul electric este împărțit într-un număr de arce scurte.

Răspândirea rapidă a contactelor întreruptorului de ulei se realizează prin utilizarea unor arcuri speciale.

Răcirea sporită a arcului electric se realizează datorită conductivității termice ridicate a gazelor formate în timpul descompunerii uleiului, precum și a exploziei de gaz direcționate de-a lungul sau peste arc, în funcție de tipul și designul întreruptorului de circuit de ulei.

Comutatoarele de înaltă tensiune sunt împărțite în ulei și aer. Comutatoarele de ulei sunt de tip rezervor cu un volum mare de ulei și de tip oală cu un volum mic de ulei. În întreruptoarele cu rezervor, contactele tuturor celor trei faze sunt scufundate într-un rezervor închis umplut cu ulei mineral.

În întrerupătoarele de oală, fiecare fază are un cilindru separat de oțel umplut cu ulei, în care contactele se rup și arcul electric este stins.

Figura de mai jos prezintă dispozitivul unui întrerupător cu ulei multi-volum de tip VMB-10 pentru 10 kV și 600 A, format din următoarele părți:

Rezervor rotund cu fund sferic 1. Interiorul rezervorului este izolat cu carton electric. Peretele despărțitoare dintre faze sunt tot din carton. Contactele fixe de cupru 2 sunt realizate sub formă de plăcuțe masive, la care sunt atașate capetele tijelor purtătoare de curent ale bucșelor 3. Contactele mobile sferice 4 sunt înșurubate pe o magistrală de cupru atașată la o traversă de oțel 5. Contact fiabil când sunt rotite on este creat folosind arcuri din oțel 6. Rezervorul este umplut cu ulei de transformator .

Destul de obișnuit în rețelele de întrerupător de tip oală de ulei de volum redus de 6 - 10 kV este VMG-133, prezentat în figura de mai jos:

Acest comutator este realizat pentru un curent nominal de până la 1000 A și, la fel ca toate celelalte comutatoare de volum redus, se caracterizează printr-o cantitate foarte mică de ulei (aproximativ 10 kg față de 180 kg, umplând, de exemplu, rezervorul VM- 22 comutator de ulei, care este întrerupt, dar unele unde încă se mai găsesc). Acest lucru le face neinflamabile și neexplozive și le permite să fie instalate în camere deschise ale aparatelor de distribuție de înaltă tensiune.

Întrerupătorul de circuit de ulei VMG-133 are următorul dispozitiv: șase izolatoare de sprijin 2 sunt fixate pe cadrul sudat 1 (două izolatoare pe fază). Pe izolatoare sunt suspendate trei rezervoare de oțel 3, în care se află sistemul de contact.

Sistemul de contact constă dintr-un contact mamă fix situat în partea inferioară a cilindrului, un contact mobil purtător de curent al tijei, un bloc de contact la punctul de ieșire al tijei purtătoare de curent și o conexiune flexibilă purtătoare de curent pentru conectarea la terminalele. Contactul priză este format din șase segmente comprimate spre centru de arcuri, ceea ce asigură un contact sigur cu tijele purtătoare de curent.

Pe doi rulmenți din fontă în partea superioară există un arbore 4 cu pârghii 5 sudate la acesta pentru antrenare. Când comutatorul este pornit, arborele se rotește printr-un unghi de 54 0 . Arcurile de deconectare 6 sunt atașate de brațele scurte ale pârghiilor extreme ale arborelui, lucrând în compresie atunci când sunt deconectate. Acționarea este conectată la mecanismul de comutare prin arborele 7.

Cilindrii izolatori din bachelit sunt plasati in interiorul cilindrilor de otel ai intreruptorului. Arcul este stins în întrerupătorul VMG-133 într-un jgheab special situat în cilindru în punctul în care contactele se rup. Camera este fabricată din getinax sau fibră.

Jgheaburile cu arc sunt asamblate din pereții despărțitori izolatori, formând trei fante transversale de explozie conectate prin ieșiri separate la partea superioară a cilindrului. Când este deconectat sub sarcină, sub acțiunea unui arc electric, o parte din ulei se evaporă, în timp ce presiunea din partea inferioară a cilindrului crește rapid, vaporii de ulei se repetă în fantele de explozie și creează o explozie transversală, care contribuie la deionizarea rapidă. și stingerea arcului.

În întrerupătorul luat în considerare, uleiul nu mai servește la izolarea pieselor purtătoare de curent între faze și față de pământ, ci este destinat doar stingerii arcului electric și izolarii golului dintre contactele deschise ale acestei faze.

Același grup ca și VMG-133 descris include și întrerupătorul VMP-10 (figura de mai jos), care are dimensiuni și greutate mai mici:

O mică prezentare generală a dispozitivului și a principiului de funcționare al VMPP-10:

Greutatea uleiului din el este de 4,5 kg. Întreruptoarele VMP-10 sunt instalate în celule complete de tip KSO și VMP-10K - în tablouri complexe de dimensiuni mici, cu cărucioare retractabile de tip KRU.

Comutatorul VMP-10K are o lățime mai mică decât VMP-10, ceea ce se realizează prin apropierea stâlpilor și prin instalarea de pereți izolatori între ei.

Costul este redus semnificativ prin utilizarea întrerupătoarelor de circuit de volum redus aparatura de comutare, crește posibilitatea de industrializare a instalației prin utilizarea celulelor complete cu întrerupătoare de oală și a altor echipamente de înaltă tensiune instalate în acestea.

Principalele date tehnice ale unor comutatoare sunt prezentate în tabelul de mai jos:

Un întrerupător de circuit electric (dispozitiv automat) este un dispozitiv de comutare conceput pentru a proteja un circuit electric de suprasarcinile de curent și scurtcircuite. Este folosit pentru a forța pornirea și oprirea, precum și pentru a opri automat sursa de alimentare atunci când curentul de sarcină crește peste valoarea nominală (suprasarcină a rețelei) sau o creștere bruscă a tensiunii în timpul unui scurtcircuit în cablare.

Dispozitiv întrerupător de circuit

Mașina constă dintr-o carcasă din material izolant electric (dielectric). În interiorul carcasei există contacte care închid și deschid circuitul electric (sistem de contacte). De asemenea, aici există una sau mai multe declanșări (termice și electromagnetice) - acestea sunt dispozitive care asigură deschiderea contactelor cu o creștere a sarcinii curente, asigurând astfel oprirea automată a mașinii.
Pe partea din față este pârghie(căsuță de selectare), care este utilizată pentru pornirea și oprirea forțată (manuală).

Următorul grup din dispozitivul întrerupător este contacte de putere . Contactele, de regulă, sunt acoperite cu un aliaj special (argint etc.) pentru a asigura o rezistență minimă la curentul electric la punctul de contact. Unul dintre contacte este neapărat mobil, al doilea este staționar, adică. nemişcat. Când se aplică presiune pe mânerul de control al mașinii (drapel), forța este transferată la contactele de putere prin intermediul unui sistem de pârghii - acestea din urmă sunt conectate sau deconectate.

Procesul de oprire automată a dispozitivului de protecție în sine are loc datorită acțiunii eliberează - termice sau electromagnetice.

Eliberarea termică este placa bimetalica, care, la trecerea unui curent crescut, se încălzește și se îndoaie. Placa cu îndoirea sa acționează asupra zăvorului, ca urmare a faptului că are loc o deschidere rapidă a contactelor de putere. Mașina „funcționează”, „doează”, „taie”, etc., după cum spun electricienii. Principalul lucru este că circuitul electric este dezactivat.

Declanșarea electromagnetică este un solenoid (bobină de conductor), prin care circulă curentul de sarcină. La a sari tensiune în rețea, iar ca urmare a curentului electric care apare în timpul unui scurtcircuit, câmpul magnetic prezent în solenoid atrage în miez, ceea ce duce la deschiderea contactelor.
Timpul de răspuns al acestei eliberări este minim și cu un salt brusc de tensiune, mașina automată funcționează aproape instantaneu și circuitul electric este oprit.
Curentul la valoarea căreia se declanșează declanșarea electromagnetică este, de regulă, de câteva ori mai mare decât curentul de declanșare al declanșării termice. Astfel, declanșarea termică a întreruptorului este protecție împotriva supraîncărcărilor în rețea, iar cea electromagnetică este împotriva supracurenților la.

De asemenea, în dispozitivul întreruptorului electric există jgheab arc , care asigură stingerea rapidă a arcului electric. Un arc electric apare în mașină atunci când contactele de alimentare sunt întrerupte (închidere), dacă trece un curent de sarcină mare prin ele. Camera în sine este o rețea de plăci metalice (cel mai adesea cupru) montate pe carton electric gros.

În plus, mașina are terminale pentru a se conecta la el sau anvelope. Terminalele sunt strânse cu un șurub care este instalat în ele.

Partea frontală a dispozitivului de protecție indică curentul nominal - acesta este curentul pentru care este proiectat comutatorul, atunci când funcționează în modul continuu. În acest caz, „C16” indică faptul că curentul nominal al mașinii este de 16 Amperi. Numărul 4000 din cutie este curentul maxim pe termen scurt pe care întrerupătorul de circuit îl poate deschide fără deteriorare. În exemplul nostru - 4500 de amperi.

Întreruptoarele sunt dispozitive a căror sarcină este să protejeze linia electrică de deteriorarea sub influența unui curent mare. Acestea pot fi atât supracurenți de scurtcircuit, cât și pur și simplu un flux puternic de electroni care trece prin cablu pentru un timp suficient de lung și îl face să se supraîncălzească odată cu topirea în continuare a izolației. În acest caz, întrerupătorul de circuit previne consecințele negative prin oprirea alimentării cu curent a circuitului. În viitor, când situația revine la normal, dispozitivul poate fi pornit din nou manual.

Funcțiile întrerupătorului de circuit

Dispozitivele de protecție sunt concepute pentru a îndeplini următoarele sarcini principale:

• Comutarea circuitului electric (capacitatea de a opri zona protejată în cazul unei căderi de curent).
• Deconectarea circuitului încredințat atunci când în el apar curenți de scurtcircuit.
• Protecția liniei de suprasarcini atunci când un curent excesiv trece prin dispozitiv (acest lucru se întâmplă atunci când puterea totală a dispozitivelor depășește maximul admis).

Pe scurt, AV-urile îndeplinesc simultan o funcție de protecție și de control.

Principalele tipuri de comutatoare

Există trei tipuri principale de AB, care diferă unele de altele în ceea ce privește designul și sunt concepute pentru a funcționa cu sarcini de diferite dimensiuni:

• Modular. Și-a primit numele datorită lățimii standard, un multiplu de 1,75 cm.Este proiectat pentru curenți mici și este instalat în rețelele de alimentare cu energie electrică casnică, pentru o casă sau apartament. De regulă, aceasta este o mașină cu un singur pol sau una cu doi poli.
• Distribuție. Se numește așa din cauza corpului turnat. Poate rezista până la 1000 de amperi și este utilizat în principal în rețelele industriale.
• Aer. Proiectat pentru a funcționa cu curenți de până la 6300 de amperi. Cel mai adesea aceasta este o mașină cu trei poli, dar acum dispozitivele de acest tip sunt produse cu patru poli.

Un întrerupător de circuit monofazat este un întrerupător de circuit care este cel mai comun în rețelele casnice. Vine in 1 si 2 poli. În primul caz, numai conductorul de fază este conectat la dispozitiv, iar în al doilea caz, conductorul zero este, de asemenea, conectat.

Pe lângă tipurile enumerate, există și dispozitive oprire de protecție, notat cu abrevierea RCD, și automate diferențiale.

Primele nu pot fi considerate AB cu drepturi depline, sarcina lor nu este să protejeze circuitul și dispozitivele incluse în acesta, ci să prevină șocurile electrice atunci când o persoană atinge o zonă deschisă. Întrerupătorul diferențial este o combinație de AB și RCD într-un singur dispozitiv.

Cum sunt aranjate întreruptoarele?

Luați în considerare în detaliu dispozitivul întreruptorului. Corpul mașinii este realizat din material dielectric. Este format din două părți, care sunt conectate prin nituri. Dacă este necesară dezasamblarea părții corpului, niturile sunt găurite și accesul la elementele interne ale întreruptorului este deschis. Acestea includ:

• Borne cu șuruburi.
• Conductori flexibili.
• Mâner de control.
• Contact mobil și fix.
• Declanșare electromagnetică, care este un solenoid cu miez.
• Eliberare termică, care include o placă bimetală și un șurub de reglare.
• Priza de gaz.

Pe partea din spate, siguranța de protecție automată este echipată cu o clemă specială cu care este montată pe șină DIN.

Acesta din urmă este o șină metalică cu o lățime de 3,5 cm, pe care sunt atașate dispozitive modulare, precum și unele tipuri de contoare electrice. Pentru a conecta mașina la șină, corpul dispozitivului de protecție trebuie introdus în spatele părții sale superioare și apoi prindeți zăvorul apăsând pe partea inferioară a dispozitivului. Puteți scoate întrerupătorul de circuit de pe șina DIN trăgând zăvorul din partea de jos.

Blocarea comutatorului modular poate fi foarte strâns. Pentru a atașa un astfel de dispozitiv la o șină DIN, trebuie să fixați în prealabil zăvorul de dedesubt și să aduceți dispozitivul de protecție în locul dispozitivului de fixare, apoi să eliberați elementul de blocare.

Puteți face acest lucru mai ușor - când prindeți zăvorul, apăsați ferm pe partea inferioară cu o șurubelniță.

Este clar de ce aveți nevoie de un întrerupător în videoclip:

Principiul de funcționare a întreruptorului

Acum să ne dăm seama cum funcționează protectorul de rețea. Este conectat prin ridicarea mânerului de comandă. Pentru a deconecta AB de la rețea, pârghia este coborâtă.

Atunci când întrerupătorul automat funcționează în modul normal, atunci electricitate când mânerul de comandă este ridicat, acesta intră în dispozitiv prin cablul de alimentare conectat la terminalul superior. Fluxul de electroni se duce la contactul fix, iar de la acesta la cel aflat în mișcare.

Apoi, printr-un conductor flexibil, curentul circulă către solenoidul declanșării electromagnetice. De la acesta, de-a lungul celui de-al doilea conductor flexibil, electricitatea merge către placa bimetalic inclusă în degajarea termică. După trecerea prin placă, fluxul de electroni prin terminalul inferior intră în rețeaua conectată.

Caracteristici ale eliberării termice

Dacă curentul circuitului în care este instalat întrerupătorul de circuit depășește valoarea nominală a dispozitivului, apare o suprasarcină. Fluxul de electroni de mare putere, care trece prin placa bimetalic, are un efect termic asupra acesteia, făcându-l mai moale și forțând-o să se îndoaie spre elementul de deconectare. Când acesta din urmă intră în contact cu placa, mașina este declanșată, iar alimentarea cu curent a circuitului se oprește. Astfel, protecția termică ajută la prevenirea încălzirii excesive a conductorului, care poate duce la topirea stratului izolator și la defecțiunea cablajului.

Încălzirea plăcii bimetalice în așa măsură încât se îndoaie și face ca AB să funcționeze are loc într-un anumit timp. Depinde de cât de mult depășește curentul valoarea nominală a mașinii și poate dura atât câteva secunde, cât și o oră.

Funcționarea declanșatorului termic are loc atunci când curentul circuitului depășește valoarea nominală a mașinii cu cel puțin 13%. După ce placa bimetalic s-a răcit și valoarea curentului curent s-a normalizat, dispozitivul de protecție poate fi pornit din nou.

Există un alt parametru care poate afecta funcționarea AB sub influența unei eliberări termice - aceasta este temperatura ambiantă.

Dacă aerul din încăperea în care este instalată mașina este la o temperatură ridicată, placa se va încălzi până la limita de declanșare mai repede decât de obicei și se poate declanșa chiar și cu o ușoară creștere a curentului. Invers, daca casa este rece, placa se va incalzi mai incet, iar timpul inainte de oprirea circuitului va creste.

Funcționarea declanșării termice, așa cum sa spus, necesită un anumit timp în care curentul circuitului poate reveni la normal. Apoi suprasarcina va dispărea și dispozitivul nu se va opri. Dacă amploarea curentului electric nu scade, mașina scoate circuitul de sub tensiune, prevenind topirea stratului izolator și împiedicând aprinderea cablului.

Cauza suprasarcinii este cel mai adesea includerea în circuit a dispozitivelor a căror putere totală o depășește pe cea calculată pentru o anumită linie.

Nuanțe de protecție electromagnetică

Declanșatorul electromagnetic este conceput pentru a proteja rețeaua de scurtcircuite și, conform principiului de funcționare, diferă de cel termic. Sub acțiunea supracurenților de scurtcircuit, în solenoid apare un câmp magnetic puternic. Se deplasează deoparte miezul bobinei, care deschide contactele de putere ale dispozitivului de protecție, acționând asupra mecanismului de eliberare. Alimentarea cu energie electrică a liniei este întreruptă, eliminând astfel riscul de aprindere a cablajului, precum și distrugerea instalației de închidere și a întreruptorului.

Deoarece în cazul unui scurtcircuit în circuit are loc o creștere instantanee a curentului la o valoare capabilă de un timp scurt duce la consecințe grave, funcționarea mașinii sub influența unei eliberări electromagnetice are loc în sutimi de secundă. Adevărat, în acest caz, curentul ar trebui să depășească ratingul AB de 3 sau mai multe ori.

În mod clar despre întrerupătoarele din videoclip:

Când contactele circuitului prin care curge curentul electric se deschid, între ele are loc un arc electric, a cărui putere este direct proporțională cu magnitudinea curentului de rețea. Are un efect distructiv asupra contactelor, prin urmare, pentru a le proteja, dispozitivul include o jgheab cu arc, care este un set de plăci instalate paralel între ele.

La contactul cu plăcile, arcul este zdrobit, drept urmare temperatura acestuia scade și are loc atenuarea. Gazele care au apărut în timpul apariției unui arc sunt îndepărtate din corpul dispozitivului de protecție printr-un orificiu special.

Concluzie

În acest articol, am vorbit despre ce sunt întreruptoarele, ce sunt aceste dispozitive și pe ce principiu funcționează. În cele din urmă, spunem că întreruptoarele nu sunt destinate a fi instalate într-o rețea ca întrerupătoare obișnuite. O astfel de utilizare va duce rapid la distrugerea contactelor dispozitivului.

Un întrerupător este un dispozitiv de protecție care protejează cablurile electrice ale consumatorului de scurtcircuite și suprasarcini. De asemenea, este utilizat pentru pornirea sau oprirea rar a sarcinii.

Aparatul a înlocuit siguranțele cu siguranțe cu acțiune simplă. Efectul lor de protecție a fost de a arde legătura siguranței după un scurtcircuit. După îndepărtarea scurtcircuitului, inserția a trebuit schimbată. Dacă cauza scurtcircuitului nu a fost găsită, inserția a ars din nou. Acesta este inconvenientul siguranțelor. Al doilea dezavantaj al lor este lipsa protecției împotriva supracurentului.

Comutatoarele automate au o resursă de comutare, dar este calculată în sute de mii de incluziuni. Producătorii produc mașini diferite feluriși scop, dar vom lua în considerare seria de uz casnic a acestor produse. Acestea sunt întreruptoare modulare. Au dimensiuni compacte, montate pe o șină DIN și vă permit să conectați fire și cabluri cu o secțiune transversală de 16-25 mm 2.

Dispozitiv întrerupător: design modular

Cuvântul " modulare„ înseamnă că toate elementele echipamentelor electrice sunt asamblate din module de dimensiuni standard. Lățimea unui modul este de aproximativ 17 mm. Această lățime are un pol de întrerupător, întrerupător cu cuțit, releu și alte elemente din care este asamblat schema circuitului tablou de distributie.

Luați în considerare proiectarea unui pol al întreruptorului. Pentru fabricarea de corp se foloseste material incombustibil temperatura ridicata topire si rezistenta la actiunea unui arc electric.

În interiorul carcasei sunt contacte mobile și fixe intrerupator. La întoarcere maneta de control prin mecanism de armare și eliberare sunt conectate și trec curentul de sarcină. Folosit pentru a conecta firele terminale. Curentul prin comutator trece prin circuit:

Când apare un scurtcircuit, bobina este activată eliberare electromagneticăși dă zăvorul cu o tijă mecanism de eliberare. Contactele se deschid sub acțiunea unui arc. Când sunt deconectate, se produce un arc între ele, iar la locul apariției sale, presiunea crește brusc. Automatul este proiectat în așa fel încât locul de unde își are originea arcul să fie conectat doar prin intermediul spațiului înconjurător canal de evacuare a gazuluiși jgheab arc. Prin urmare, arcul dintre contacte este tras în cameră, unde este zdrobit de plăcile metalice și se stinge.

Unii producători instalează două contacte în serie pentru o mai bună suprimare a arcului.

Când este supraîncărcat, trece curentul element de încălzire, îl face să se îndoaie placa bimetalica. Cu o întârziere în funcție de multiplicitatea curentului de suprasarcină în raport cu curentul nominal al mașinii, placa declanșează mecanismul de declanșare liberă.

Comutator cu trei poli obţinut din trei clădiri identice asamblate împreună. Pârghiile lor de comandă sunt combinate, iar tijele sunt instalate între carcase, decuplând mecanismele fazelor învecinate la declanșarea protecției.

Întreruptoarele modulare sunt disponibile pentru curentul nominal de la 0,5 la 125 A. La alegerea acestora se ține cont și de caracteristica declanșatorului electromagnetic: C sau D.