Глава четвертая АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
4-1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ
Автоматическим выключателем (автоматом) называется аппарат, предназначенный для нечастых размыканий и замыканий электрической цепи и длительного прохождения по нему тока, а также для автоматического размыкания цепей при появлении в них различных
ненормальных условий; коммутация цепи происходит между механически перемещающимися контактами.; Автоматы различаются по их быстродействию, которое характеризуется собственным временем срабатывания, т. е. временем от появления тока короткого замыкания до начала расхождения контактов (до появления дуги). Обычно это время тем больше, чем больше номинальный ток, так как с его увеличением массы деталей и моменты их инерций увеличиваются быстрее, чем действующие силы. Собственное время срабатывания снижается при увеличении тока короткого замыкания. Все это затрудняет точное разграничение разных групп.
а) Первая группа
К первой группе относятся наиболее распространенные автоматы переменного и постоянного тока, к которым обычно не предъявляется специальных требований о быстродействии или эти требования — невысокие. Поэтому для удержания контактной системы во включенном положении всегда применяются защелки, что позволяет делать аппараты легкими и небольших размеров. В первой группе различают универсальные автоматы, обычно изготовляемые на номинальные токи от 200 до 4 000 а, а изредка и до 25 000 а, и установочные автоматы, обычно изготовляемые на номинальные токи от 6 до 600 а. Наиболее характерным конструктивным отличием установочного автомата от универсального являются его пластмассовые корпус и крышка. Универсальные автоматы имеют много модификаций: .они осуществляют защиту от разных ненормальных условий и имеют разнообразные приводы и оболочки. Установочные автоматы в настоящее время служат для защиты установок (в особенности изолированных проводов) от сверхтока. Благодаря компактности установочные автоматы заменяют плавкие предохранители и неавтоматические выключатели в распределительных устройствах. Нельзя дать строгое разграничение вышеуказанных двух подгрупп (§ 4-10, 4-11).
Универсальные автоматы применяются в промышленных предприятиях, электрических станциях и подстанциях, на кораблях и т. п. Установочные автоматы применяются там же, где и универсальные, и, кроме того, в общественных зданиях и жилых помещениях для защиты осветительных сетей. Установочные автоматы, удовлетворяющие всем требованиям, предъявляемым к установочным изделиям и специально рассчитанные на установку в квартирах, иногда называют бытовыми автоматами.
Обычные универсальные и установочные автоматы на номинальный ток свыше 100 а имеют собственное время срабатывания от 10 до 100 мсек и они поэтому не обладают токоограничивающим действием (§ 1-3, 2т2). Если ток короткого замыкания установки весьма велик (порядка 100 кА), то для облегчения коммутации цепи принимают иногда некоторые специальные меры по повышению быстродействия. В этом случае время срабатывания универсального или установочного автомата на ток порядка более 100 а может быть и несколько менее 10 мсек. Тогда говорят, что он является токоограничивающим универсальным или установочным автоматом.
Установочные автоматы на ток менее 26 а и без специальных мер, повышающих их быстродействие, обычно являются токоограничивающими (если они имеют электромагнитный расцепитель максимального тока).
б) Вторая группа
Ko второй группе относятся быстродействующие автоматы, обычно изготовляемые на номинальные постоянные токи от 500 до 10 000 а и имеющие собственное время отключения при больших токах в пределах от нескольких десятых до 5 мсек. Их характерной особенностью является то, что вся конструкция подчинена требованию о повышении быстродействия, что необходимо для защиты установок, преобразующих переменный ток в постоянный, которые всегда очень чувствительны к сверхтокам. К этим установкам относятся ртутные, контактные и полупроводниковые выпрямители и одноякорные преобразователи. Быстродействующие автоматы применяются также для защиты крупных подстанций с генераторами постоянного тока, которые имеются, например, на металлургических заводах. Ввиду больших токов короткого замыкания в этих установках лучше отключить ток до достижения максимального значения, чем рассчитывать всю установку и автомат на большие электродинамические усилия. В быстродействующих автоматах обычно избегают применять защелки, для расцепления которых необходимо предварительное перемещение деталей до того, как начинается движение в направлении размыкания контактов, так как время действия механизма получается большим. Это является наиболее характерным конструктивным различием автоматов второй и первой групп. Однако автоматы взрывного действия (§ 4-3,г) имеют защелки, освобождающиеся при разрыве тяги. Разумеется, что специфические требования к защите преобразовательных установок приводят ко многим другим существенным конструктивным отличиям обеих групп автоматов.
в) Третья группа
К первым двум группам относятся автоматы, коммутирующие своими контактами ту цепь, в которой имеется ненормальное явление. К третьей группе относятся автоматы гашения поля, которые отключают обмотки возбуждения генераторов при появлении короткого замыкания в главной цепи генератора.
