Автоматические воздушные выключатели

Плавкие предохранители защищают электродвигатели и прочие промышленные устройства только от токов короткого замыкания, а от длительных перегрузок они надежно защитить не могут. Поэтому в мощных электротехнических установках кроме плавки предохранителей устанавливается автоматическая защита.

Простейшим устройством для автоматической защиты от повреждений при нарушении нормального рабочего режима в установках с рабочим напряжением до 1 кВ являются автоматические воздушные (не масляные и не со сжатым воздухом) выключатели, часто называемые просто автоматами.

Эти аппараты могут защищать установку не только при перегрузке током. Они производят отключение цепей автоматически при нарушении нормальных рабочих-условий, причем в зависимости от типа автомата это отключение производится или когда определенная электрическая величина переходит установленное предельное значение (максимальные и минимальные автоматы), или когда изменяется направление передачи энергии (автоматы обратной мощности). Кроме того, существует большое число автоматов специального назначения. Для воздействия на защелку отключающего механизма в автоматах применяются электромагнитные, тепловые и комбинированные расцепители. В последнем случае электромагнитный и тепловой элементы могут независимо отключать автомат.

Электромагнитный расцепитель действует мгновенно, и потому при нем нет необходимости в плавких предохранителях.

В зависимости от назначения автомата в него могут быть встроены различные распепители. На рис. 17.7 показаны схематически автоматы с различными видами электромагнитных расцепителей.

Наиболее распространенным автоматическим воздушным выключателем является автомат максимального тока (рис. 17.7, а). Когда ток в защищаемой цепи достигает предельного значения, катушка К втягивает стальной сердечник и защелка С освобождает пружину Я; последняя разрывает контакты A и, таким образом, выключает цепь. Конструктивные оформления этих автоматов весьма

Автоматы максимального тока применяются и в осветительных сетях жилых помещений взамен плавких предохранителей. Обратное включение автомата производится от руки, причем часто автомат снабжается свободным расцеплением, благодаря которому перегруженная цепь отключается, даже если электромонтер, включающий его, удерживает рукоятку автомата в положении включения. Часто автоматы снабжаются приспособлением для регулирования предельного тока, т. е. тока, при котором происходит отключение. Точность настройки автомата на определенный предельный ток несравненно выше, чем при защите плавкими предохранителями, и в этом заключается одно из важнейших его преимуществ.

Чтобы избежать отключения установки при кратковременном увеличении тока, не опасном для установки (например, пускового тока двигателя), автоматы иногда снабжаются устройством выдержки времени (приспособлением, которое создает определенный промежуток времени между воздействием тока на автомат и моментом отключения цепи). На рис. 17.7, б показан принцип подобного устройства: зубчатая система В не позволяет катушке К мгновенно втянуть сердечник и освободить защелку С, так как сначала колесико В должно повернуться на определенный угол; тем самым создается определенная выдержка времени, которую можно регулировать.

Если увеличение тока закончится прежде, чем механизм выдержки времени позволит освободить защелку, то сердечник вернется в исходное положение и отключения не произойдет.

Кроме часового механизма для выдержки времени в автоматах с электромагнитным расщепителем применяется также масляный или воздушный тормоз и т. п.

Автомат минимального тока применяется в тех случаях, когда цепь должна быть отключена, если в ней или в одной из ее ветвей ток уменьшился ниже предельного значения. Принцип действия такого автомата поясняет рис. 17.7, в. Катушка К удерживает сердечник и защелку до тех пор, пока ток в катушке не понизится до определенного значения; тогда сердечник под действием силы тяжести опускается и защелка освобождает пружину П, которая размыкает контакты и отключает установку.

Автомат пониженного напряжения (рис. 17.7, е) по принципу действия сходен с автоматом минимального тока. Он применяется, например, для защиты двигателей, снабженных пусковым реостатом; автомат отключает эти двигатели при понижении напряжения на их выводах. При отсутствии такого автомата понижение напряжения или его исчезновения вызывает остановку двигателя, а затем при обратном повышении напряжения вследствие того, что пусковой реостат не введен, возникает большой пусковой ток, нежелательный для электрической сети и опасный для двигателя. Часто при отключении автоматически включается пусковой реостат.

Автомат обратной мощности применяется, например, для защиты параллельно работающих генераторов от перехода одного из них в режим работы двигателем. Принцип действия такого автомата показан на рие. 17.7, д. Катушка тока КI автомата при нормальном направлении передачи энергии создает магнитное поле, противоположное полю катушки напряжения КU благодаря этому катушки не могут втянуть сердечник и освободить защелку С; но при изменении направления передачи энергии изменяется направление тока в катушке КI, поля катушек в этих условиях складываются и втягивают сердечник, что вызывает размыкание контактов и отключение генератора.