Тема: «Изучение различных типов автоматических выключателей».

Цель: Сформировать умения различать отдельные виды автоматических выключателей и применять их в электрических схемах.

По окончании выполнения лабораторной работы студент должен

знать:

- классификацию, устройство, область применения и принцип действия различных видов автоматических выключателей;

- безопасные правила эксплуатации;

уметь:

- различать и расшифровывать серии и марки автоматических выключателей;

- определять виды расцепителей по конструкции автоматических выключателей.

 

Основные теоретические положения:

Автоматические выключатели обеспечивают одновременно функции коммутации силовых цепей (токи от единиц ампер до десятков тысяч ампер) и защиты электроприемников, а также сетей от перегрузки и коротких замыканий. Аппараты могут иметь тепловой расцепитель, электромагнитный расцепитель, а также комбинированный или полупроводниковый расцепитель. Автоматы снабжаются дугогасящими устройствами.

Основные виды автоматов: универсальные, установочные, быстродействующие, гашения магнитного поля, защиты от утечек на землю.

Быстродействующие автоматы постоянного тока устанавливаются обычно в преобразовательных установках. Время их срабатывания измеряется несколькими сотыми долями секунды.

Автоматы гашения магнитного поля предназначены для гашения поля возбуждения крупных синхронных машин при возникновении в них внутреннего короткого замыкания.

Автоматы защиты от токов утечки на землю служат для защиты людей и животных от поражения электрическим током, а также от токов короткого замыкания и перегрузок в сетях с глухозаземленной нейтралью.

Преимущественное распространение получили универсальные и установочные автоматы. Вторые отличаются от первых лишь наличием изоляционного кожуха, благодаря чему они могут устанавливаться в общедоступных помещениях. Универсальные автоматы постоянного и переменного токов работают, главным образом, в распределительных устройствах низкого напряжения.

По числу полюсов главной цепи автоматические выключатели могут быть: однополюсными; двухполюсными; трёхполюсными; четырёхполюсными.

Автоматы используются для коммутации и защиты цепей электроустановок различного назначения, электродвигателей. Они устанавливаются в шкафах отходящих линий комплектных трансформаторных подстанций.

Автоматы выпускаются на переменные напряжения от 220 до 660 В и постоянные от 110 до 440 В с ручным и электродвигательным приводом. Наибольшее применение получили автоматы серий: АЕ, ВА, А-3700, «Электрон», а также АВВ и др.

Устройство автоматического выключателя представлено на рисунке 12.

Корпус автоматического выключателя 1 выполнен из термостойкой пластмассы. Пластиковая рукоятка 2 служит для управления автоматом (включение или выключение). Фиксация автоматического выключателя на рейке производится защёлкой-фиксатором 3.

Принцип работы автоматического выключателя следующий. При включении автомата напряжение, подаваемое на верхнюю винтовую клемму 4, проходит через биметаллическую пластину 6 (тепловое расцепление) и через обмотку соленоида 9, поступая на подвижный контакт 7.

Далее, через неподвижный контакт 8, напряжение поступает на нижнюю винтовую клемму, к которой подключается «отходящий» провод – нагрузка.

Защитное отключение автоматического выключателя происходит при срабатывании механизма расцепления, приводя к размыканию подвижного контакта 7.

Механизм расцепления, в зависимости от силы проходящего тока может быть приведен в действие двумя способами:

1) при значительном резком увеличении тока, проходящего через автомат (короткое замыкание) образуется магнитное поле, которое втягивает сердечник, что приводит в действие механизм расцепления – это магнитное расцепление;

2) при прохождении через автоматический выключатель токов со значениями, превышающими допустимые, происходит нагрев биметаллической пластины 6,что приводит к её изгибу и, как и в первом случае, – расцеплению контактов.

 

Рисунок 12 – Устройство одного полюса автоматического выключателя

 

Из-за больших токов, в обоих случаях при расцеплении контактов образуется дуга, поэтому для ее нейтрализации в устройство автоматического выключателя обязательно входит дугогасительная камера 5, которая представляет собой набор металлических пластин особой формы, закрепленных параллельно.

В качестве дополнительной защиты от прогорания корпуса автоматического выключателя применяется специальная металлическая пластина 10.

Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину 6, нагреваемую протекающим током. При протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепления. Время срабатывания зависит от тока (времятоковая характеристика) и может изменяться от секунд до часа. Минимальный ток, при котором должен срабатывать тепловой расцепитель, составляет 1,45 от тока уставки теплового расцепителя. Настройка тока срабатывания производится в процессе изготовления регулировочным винтом 4. В отличие от плавкого предохранителя, автоматический выключатель готов к следующему использованию после остывания пластины.

Электромагнитный расцепитель (отсечка ) – расцепитель мгновенного действия, представляет собой соленоид 9, подвижный сердечник которого также может приводить в действие механизм расцепления. Ток, проходящий через выключатель, течет по обмотке соленоида и вызывает втягивание сердечника при превышении заданного порога тока. Мгновенный расцепитель, в отличие от теплового, срабатывает очень быстро (доли секунды), но при значительно большем превышении тока: в 2÷10 раз от номинала, в зависимости от типа (автоматические выключатели делятся на типы (классы) B, C и D в зависимости от чувствительности мгновенного расцепителя).

 

Порядок выполнения работы:

1. Выполнить задание лабораторной работы.

2. Составить отчет.

3. Ответить на контрольные вопросы.

Ход работы:

Стенд представляет собой планшет, на котором расположены: два автоматических выключателя, соединенные между собой по схеме, клеммная колодка, шнур питания и внутренние детали автоматического выключателя.

Стенд питается от сети переменного тока 220 В.

Принципиальная электрическая схема стенда приведена на рисунке 13.

Рисунок 13 – Принципиальная электрическая схема стенда

Задание.

- Подать питание с помощью шнура с вилкой, включить питание на стол с помощью автоматического выключателя.

- Включить испытуемый автоматический выключатель А1.

- Включить автоматический выключатель А2, закорачивающий нагрузку.

- Пронаблюдать за происходящими процессами.

- Записать результаты.

- Привести аппарат в исходное положение.

- Отключить питание стенда.

Контрольные вопросы:

1. Для чего предназначены различные виды автоматических выключателей?

2. Из чего состоит автоматический выключатель?

3. Когда используется дугогасительная камера?

4. В каких состояниях могут находиться контакты?

5. Какие встречаются виды расцепителей и для чего они предназначены?

6. Как ориентировочно определить, на каких токах работает автоматический выключатель?

7. Сработает ли автоматический выключатель, если схему задействовать через один контакт. Почему?

8. Как работает дугогасительная камера?

9. Какими способами можно управлять положениями контактов автоматического выключателя?

10. Какие серии автоматических выключателей получили наибольшее применение?

11. Какие достоинства и недостатки имеют автоматические выключатели в сравнении с плавкими предохранителями?

Лабораторная работа №4