Аппараты распределительных устройств низкого напряжения - Автоматы серии АВ

4-8. УНИВЕРСАЛЬНЫЕ АВТОМАТЫ СЕРИИ АВ

а) Общие сведения и классификация

Универсальные автоматы АВ являются наиболее распространенной серией общего применения для промышленных установок [Л. 4-28]. Они являются модификацией ранее изготовлявшейся серии А2000 [Л. 4-26] и очень близки по конструкции к серии тропического исполнения А15Т, А20Т, А25Т [Л. 4-27]. Автоматы рассчитаны на номинальное напряжение 500 в переменного и 440 в постоянного тока.

Серия имеет две базовые конструкции — АВ10 и АВ20 на номинальные токи в общепромышленном открытом исполнении соответственно 1 000 и 2 000 а. Первая смонтирована на пропитанной асбестоцементной плите, вторая — на изолированных рейках металлического каркаса. Кроме того, имеются автомат АВ4 на ток 400 а, который представляет собой слегка облегченный тип АВ10 почти такого же габарита, и автомат АВ15 на ток 1 500 а, который представляет собой автомат АВ20, но с одним мостиковым главным контактом на полюс вместо двух.

Все типы имеют ряд исполнений, которые друг от друга отличаются следующим:

номинальным током расцепителей максимального тока — у каждого типа есть два — шесть расцепителя на разные токи от некоторого минимального тока (АВ4-100 а, АВ 10-500 а, АВ15-800 а, АВ20-1000 а) номинального тока автомата соответствующего исполнения;

числом полюсов — автоматы исполняются двух- или трехполюсными;

способом монтажа — автоматы исполняются со стационарным креплением и передним присоединением проводов или выдвижные на тележке с четырьмя колесами и втычными контактами сзади;

родом привода — автоматы со стационарным креплением исполняются с рукояткой или ручным дистанционным (рычажным) или электродвигательным

Приводом; автоматы выдвижные исполняются с электродвигательным приводом и съемной рукояткой для оперирования при ремонтных и аварийных режимах работы; автоматы АВ15 (за исключением селективных и выдвижных), кроме того, выпускаются с электромагнитным приводом;

расцепителями — двухполюсные автоматы исполняются с двумя, а трехполюсные с двумя пли тремя расцепителями максимального тока; кроме того, может быть установлен независимый расцепитель или расцепитель минимального напряжения, но последний нельзя установить у селективных автоматов (см. ниже);

защитными характеристиками — в зависимости от рода расцепителя максимального тока автоматы исполняются: мгновенного действия, неселективные с выдержкой времени — с обратно зависимой от тока регулируемой выдержкой времени при перегрузках и мгновенного действия при коротких замыканиях или селективные — с обратно зависимой от тока регулируемой выдержкой времени при перегрузках и независимой регулируемой выдержкой времени при коротких замыканиях; последние дают возможность получить избирательную (селективную) защиту установки при всех сверхтоках;

приспособленностью к работе при разных условиях окружающей среды — имеются автоматы общего применения (35° С, относительная влажность 70%), морского исполнения (40° С, относительная влажность 95% при 20° С, соляной туман), тропического исполнения при влажном климате (40° С, относительная влажность 95% при 35°,С), тропического исполнения при сухом климате (55°С).

Всего универсальные автоматы серии АВ имеют 5 000 исполнений, если не учитывать шунтовых катушек различных напряжений, и более 100 000 с учетом этого.

б) Технические данные

Указанные выше номинальные токи относятся к автоматам общего применения, установленным без оболочки. В других случаях номинальные токи обычно снижаются (табл. 4-3).

Данные о коммутационной способности автоматов см. в приложении П-3. Уставки расцепителей максимального тока регулируются в пределах, указанных в табл. 4-4. В этой таблице /и — номинальный ток расцепителя. Защитная характеристика расцепителя приведена на рис. 4-21.

Таблица 4-3

Номинальные токи автоматов АВ, установленных в ящике или распределительном устройстве

* Большая цифра относится к автомату с максимальным расцепителем без выдержки времени.

Для обеспечения избирательности срабатывания автоматов при перегрузках максимальные расцепители их устроены так, что если по истечении 2/3 выдержки времени при данной перегрузке ток снизится до 70%! тока уставки, но не менее, чем до номинального тока расцепителя, то он должен вернуться в исходное положение.

Рис. 4-21. Защитная характеристика автоматов АВ с часовым механизмом.

Независимый расцепитель работает при напряжении на его катушке >50—>110% номинального. Расцепитель минимального напряжения отключает автомат при напряжении 40% номинального и меньшем. Он не отключает автомат при 50% и не препятствует ручному включению при 70% номинального напряжения и выше. Электродвигательный привод работает при напряжениях 85 — 110%! номинального.

Таблица 4-4

Уставки расцепителей максимального тока автоматов серии АВ

Расцепитель минимального напряжения потребляет длительно на переменном токе мощность 50 ва, а на постоянном токе — 9 Вт. Прочие приставки при включении кратковременно потребляют мощность при переменном и постоянном токах соответственно:

Независимый расцепитель , 0,9 КВ*А, 0,32 кет

Реле блокировки (см. ниже) 0,36 КВ*А, 0,45 кет

Реле управления (см. ниже) 0,2 КВ*А, 0,15 кет

Электродвигательный привод АВ4 и АВ10 7,7 КВ*А, 5,3 кет Электродвигательный привод АВ15 и АВ20 9,3 КВ*А, 6,4 кет

Электромагнитный привод постоянного тока трехполюсных автоматов АВ15 12 кет

Все выдвижные автоматы и автоматы с электромеханическим приводом имеют 3 нормально открытых (и. о.) и 3 нормально закрытых (и. з.) блок-контакта на ток 10 а; прочие автоматы имеют 2 и. о. и 2 и. з. блок-контакта.

в) Схемы включения автоматов

Схемы включения автоматов с ручным приводом приведены на рис. 4-22 и 4-23. Катушка независимого расцепителя включается через нормально открытые блок-контакты, так как она допускает пребывание под током не более 30 сек.

Катушка электромагнитного привода также не рассчитана на длительное пребывание под током и должна быть отключена после включения автомата. Желательно иметь автоматическое отключение во избежание перегрева ее, при этом должны быть предотвращены многократные самопроизвольные повторные включения при коротком замыкании.

Рис. 4-22. Схема включения универсального автомата с расцепителем минимального напряжения Н.

ОТКЛ—кнопка для дистанционного отключения; /1 — сигнальные лампы.

Рис. 4-24. Схема включения универсального автомата А с электромагнитным приводом. О—независимый расцепитель; С— электромагнит; Я—прерыватель; К— вспомогательный контактор; СЛ— сигнальные лампы; ОТКЛ— кнопка для дистанционного отключения;

ВКЛ—кнопка для дистанционного включения.

С этой целью применяется смонтированный на автомате прерыватель (рис. 4-24). При нажатии кнопки ВКЛ включается контактор К и сердечник электромагнита механически размыкает контакт прерывателя, в результате чего уменьшается напряжение на катушке контактора (из-за введения в ее цепь катушки прерывателя Я). Контактор отключает катушку электромагнита, несмотря на то, что кнопка ВКЛ еще не отпущена. После возврата сердечника- электромагнита в исходное положение контакты прерывателя удерживаются в разомкнутом положении до тех пор, пока не будет отпущена кнопка ВКЛ. Это предотвращает самопроизвольные повторные включения. Повторное включение возможно только после отпуска и нажатия кнопки. Электромагнитный привод должен питаться от независимого источника энергии; в противном случае вообще не исключены повторные включения, вызываемые периодическим перерывом питания при коротком замыкании и восстановлением питания после его отключения.

Рис. 4-23. Схема включения универсального автомата А с независимым расцепителем О и отдельно установленным реле обратного тока Р. ОТКЛ—кнопка для дистанционного отключения; Л—сигнальные

Электродвигательный привод может питаться как от главной цепи автомата, так и от независимого источника энергии. Электродвигатель применен коллекторный однофазный на 12 000 об/мин. Вращение его передается через червячный редуктор на включающий диск, который за один оборот взводит механизм и включает автомат. Связь между включающим валом автомата и включающим диском осуществляется через кулису и тягу. Для остановки включающего диска в нужном месте служит тормоз, действующий на вал двигателя. Схему включения см. на рис. 4-26.

При подаче напряжения включается реле РБ, после чего привод подготовлен ко включению. При нажатии кнопки ВКЛ включается реле РУ, контакты которого шунтируют кнопку, подают питание двигателю и включают тормозной электромагнит, который ликвидирует тормозящее усилие. В начале вращения питание катушки РБ осуществляется через блок-контакты автомата БК и конечный выключатель В1, затем замыкается конечный выключатель В2 (до того, как разомкнётся Б К). После включения автомата контакты В2 размыкаются, вследствие чего отключаются реле РБ и РУ и отключается цепь электродвигателя. Для быстрой остановки его служит тормоз, кинематически связанный с включающим диском и вступающий в действие лишь после включения автомата при определенном положении включающего диска. К этому времени контакт ВЗ уже разомкнут и тормозной электромагнит не препятствует торможению. К моменту остановки привода конечные выключатели В1 и ВЗ замыкаются, подготовляя схему для следующего цикла. При включенном автомате все элементы цепи управления приводом обесточены, так как блок-контакты Б К разомкнуты.

Если в процессе включения автомата электродвигательным приводом (или после включения) произошло его отключение, а контакты ВКЛ при этом замкнуты, то катушка реле РБ после отключения ее контактами конечного выключателя В1 и В2 питания вновь не получает, так как она зашунтирована контактами включающей кнопки. Этим устраняются самопроизвольные повторные включения автомата.

Рис. 4-25. Схема цепи управления универсального автомата серии АВ с электродвигательным приводом. Л— электродвигатель; Т— тормозной электромагнит; РУ— реле управления; РБ— реле блокировки; БК— блок-контакты автомата; ВКЛ— кнопка для дистанционого включения; ОТКЛ— кнопка для дистанционного отключения; О—независимый расцепитель; Л—сигнальные лампы; Bl, В2, ВЗ— контакты конечного выключателя электродвигательного привода; R1 и R2 — сопротивления; ПР—предохранитель.

г) Описание конструкции На рис. 4-26 изображен трехполюсный автомат АВ-10 с дистанционным рычажным приводом. Детали автомата смонтированы на изоляционной плите 1, находящейся внутри распределительного устройства. На его лицевой стороне 5 находится рукоятка рычажного привода 7. Движение от рукоятки через систему рычагов и механизм свободного расцепления 6 передается контактам 2, входящим внутрь дугогасительных камер 3.

Рис. 4-26. Трехполюсный универсальный автомат типа АВ-10 на 1 000 а, 500 в с дистанционным рычажным приводом.

При срабатывании расцепителя минимального напряжения (или независимого расцепителя) 8 или максимального расцепителя 9 поворачивается отключающий валик 4, что приводит к расцеплению механизма. Тогда контактная система под действием отключающей пружины приходит в отключенное положение.

Механизм автомата изображен на рис. 4-27, 4-28, 4-29. В этом механизме нарушение связи между валами привода 1 и контактов 2 осуществляется ломающими рычагами 3. При автоматическом отключении (под воздействием расцепителей) это происходит под влиянием усилия пружины 4, поворачивающей рычаг 6, когда полуось 5 его освободит (при повороте отключающего валика). При ручном отключении рычаги 3 ломаются, когда при повороте валика 1 вступает в действие упорный рычаг 7.

Расцепитель максимального тока автомата АВ-10 с выдержкой времени изображен на рис. 4-30. При перегрузках главный ток, проходящий по катушке 1, притягивает якорь 2, который преодолевает усилие пружины уставки замедленного срабатывания 13. Якорь движется медленно вследствие противодействия механизма 5, имеющего систему зубчатых колес и анкер со значительной инерцией.

Рис. 4-27. Механизм свободного расцепления во включенном положении автомата АВ10

Рис. 4-28. Механизм свободного расцепления в отключенном положении автомата АВ10. Отключение произошло вследствие срабатывания расцепителя.

Рис. 4-29. Механизм свободного расцепления в отключенном положении автомата АВ10. Автомат подготовлен к включению. В этом положении автомат находится после отключения вручную.

Рис. 4-30. Расцепитель максимального тока автомата АВШ с обратно зависимой от тока выдержкой времени.

Тормозящее усилие механизма 5 передается якорю 2 через шарнирно присоединенную тягу 6, промежуточную скобу 7 и сильную пружину 8, которая не может растянуться под влиянием усилий, созданных током перегрузки. Угол поворота оси механизма 5, при котором в нем имеется зацепление, регулируется передвижением указателя 9, чем достигается изменение выдержки времени. После выхода из зацепления подвижная система быстро притягивается и боек промежуточной скобы 7 ударяется по кулачку отключающего валика 4, который, поворачиваясь, расцепляет механизм свободного расцепления, как это описано выше. Уставка тока замедленного срабатывания регулируется винтом 10. Указатель И показывает на шкале 12 ток уставки.

Две пружины 17 служат для того, чтобы выбрать зазоры в шарнирах в одну сторону и таким образом предотвратить сильный шум из-за вибрации при переменном токе.

При токах короткого замыкания якорь 2 мгновенно притягивается, преодолевая натяжение пружины 8. Ток уставки регулируется винтом 14. Указатель 16 показывает его значение на шкале 15. При притяжении якоря 2 его боек ударяет по кулачку валика 3, который поворачивается.

Рис. 4-31. Замедлитель расцепления селективного исполнения автомата АВ10.

У селективных автоматов поворот валика 3 вызывает натяжение пружины 1 (рис. 4-31) замедлителя расцепления, вращение зубчатого сектора 2, анкерной шестерни 4 и колебание анкера 5, который задерживает движение сектора 2 на несколько десятых долей секунды. По прошествии установленной выдержки времени анкер выходит из зацепления и сектор 2 вызывает поворот полуоси 5 (рис. 4-28) и расцепление механизма свободного расцепления.

Избирательность отключения двух последовательно включенных селективных автоматов достигается разной выдержкой времени их замедлителей расцепления. При коротком замыкании якори расцепителей максимального тока обоих автоматов притянутся и анкера замедлителей расцепления начнут колебаться. Когда нижестоящий автомат (установленный на меньшую выдержку времени) отключится и ток в вышестоящем автомате уменьшится по крайней мере до номинального, якорь

Рис. 4-32. Контактная система автомата АВ15 на 1 500 а.

I— изолированные рейки каркаса: 2 — главные неподвижные контакты; 3 — главный подвижный контакт; 4 - предварительные контакты; 5 — разрывные контакты; 6 — дугогасительная камера с деионной решеткой; 7 — вал, приводящий в движение контакты; 8 — неподвижные шарниры рычагов контактной системы; 9 — упор, воспринимающий энергию подвижных контактов; 10 — магнитопровод расцепителя максимального тока, надетый на шину, несущую главный ток; 11—междуполюсная изоляционная перегородка.

его расцепителя и зубчатый сектор замедлителя расцепления должны вернуться в нормальное положение. Возврат якоря расцепителя вышестоящего автомата при работе во всем диапазоне сверхтоков является необходимым условием достижения селективной защиты, и поэтому магнитные системы специально проектируются так, чтобы иметь достаточно высокий коэффициент возврата (§ 5-9). На рис. 4-30 видно, что форма полюсов якоря и сердечника — довольно сложная. Она выбрана так, чтобы характеристики тяговых усилителей электромагнита соответствовали характеристике противодействующих усилий. Преимущество описанной конструкции расцепителя перед применявшейся в автоматах серии А2000 заключается в том, что не требуется питания от источника постоянного тока.

На рис. 4-32 показана контактная система автомата АВ15. Во всей серии подвижные главные контакты имеют накладки из серебро — никеля, а неподвижные — из серебро — никель — графита; предварительные контакты выполнены из меди; разрывные подвижные контакты — из меди, а неподвижные — из медь — графита. При включении вначале замыкаются разрывные, затем предварительные и, наконец, главные контакты. Размыкание контактов происходит в обратной последовательности.

На рис. 4-33 показан автомат АВ15 с электродвигательным приводом в выкатном исполнении для монтажа в распределительных устройствах. Благодаря тому что сзади автомата имеются штепсельные соединения, в случае порчи автомата его можно быстро сменить на запасной. Для вкатывания автомата служит механизм с червячной передачей. Возможность выкатывания автомата облегчает осмотр, уход и ремонт. Автомат сблокирован так, что его нельзя выкатить из ячейки во включенном положении.