Аппараты распределительных устройств низкого напряжения - Конструкции расцепителей максимального тока

5-7. КОНСТРУКЦИИ РАСЩЕПИТЕЛЕЙ МАКСИМАЛЬНОГО ТОКА

Расцепители максимального тока при сверхтоках могут срабатывать: 1) с выдержкой времени, зависимой от тока, 2) с выдержкой времени, независимой от тока; 3) без выдержки времени. При всех токах, больших тока уставки, расцепители могут иметь одну из указанных выше характеристик или характеристику одного типа при токах перегрузки (от номинального до 4 — 15-кратного ) и другого типа при больших токах. Сочетание двух типов характеристик может достигаться как применением комбинированного расцепителя, состоящего из двух разных, так и путем применения расцепителя двойного действия.

Расцепители выполняются термобиметаллическими, у которых движущая сила создается тепловым действием тока, и электромагнитными, у которых движущая сила создается электромагнитом. У последних для создания выдержки времени применяются:

1) механизмы, подобные часовым;

2) диски со слоем жидкости (масла) между ними, удерживаемые силой сцепления;

устройства с перетеканием жидкости из одного пространства в другое;

устройства с перетеканием воздуха из одного пространства в другое.

Применяемые в настоящее время расцепители имеют характеристики, указанные в табл. 5-3.

Тепловой расцепитель описан в § 4-10.

Электромагнитный расцепитель мгновенного действия представляет собой обычный электромагнит с сериесной катушкой и поворотным якорем, удерживаемым пружиной, усилие которой регулируется. При сверхтоках якорь притягивается и ударом своего бойка вызывает расцепление механизма. Уставка на ток срабатывания указывается на шкале. Обычно она может регулироваться в пределах от 80—100 до 200—250% номинального тока расцепителя. Иногда применяют расцепители с пределами регулировки от ,500 до 1 500%.

Электромагнитный расцепитель с дисками отличается от описанного (выше тем, что с якорем связан диск, соприкасающийся с другим неподвижным диском. Оба эти диска имеют шлифованные и притертые поверхности. Они помещены в масло и укреплены так, что самоустанавливаются. Для отрыва дисков друг от друга требуется время тем меньшее, чем больше усилие. Этим достигается обратно зависимая от тока характеристика (рис. 5-20). Электромагнитные расцепители двойного действия с часовым механизмом описаны в § 4-8 (рис. 4-30). Расцепитель двойного действия с диском в масле принципиально устроен так же: при больших токах якорь мгновенно притягивается, растягивая пружину уставки мгновенного срабатывания, а при малых токах он удерживается этой пружиной; пружина передает усилие на диск. Срабатывание происходит с выдержкой времени после того, как диск отлипнет.

Рис. 5-20. Защитные характеристики расцепителей максимального тока с дисками в масле (1) с перетеканием кремний- органической жидкости 2 и 3 для исполнения с наибольшей и наименьшей выдержкой времени при нормальной температуре среды.

Электромагнитные расцепители двойного действия для получения избирательной защиты при коротком замыкании, кроме часового механизма, работающего при перегрузке, имеют механизм, дающий выдержку времени при коротком замыкании (рис. 4-31). Этот механизм вступает в действие, когда растягивается пружина уставки мгновенного срабатывания (§ 4-8).

Представляют интерес электромагнитные расцепители, у которых выдержка времени получается при перетекании кремнийорганических жидкостей из одного пространства в другое. Кремнийорганические жидкости выбраны потому, что они меньше других подходящих для этой цели жидкостей меняют свою вязкость при изменении температуры. Простейший расцепитель этого типа (рис. 5-21) применяется для установочных автоматов фирмы Хайнеманн (США) на номинальные токи от 50 ма до 60 а. Аналогичный расцепитель имеют установочные автоматы по типу A3100 на токи до 100 а, выпускаемые ЧССР.

Рис. 5-21. Расцепитель максимального тока с перетеканием жидкости для установочных автоматов.

1 — стальной стоп; 2 — якорь; 3 — демпфирующая жидкость; 4 — возвратная пружина; 5 — магнитопровод; 6 — латунная гильза; 7 — якорь; 8 — шарик перепускного клапана: 9 — обмотка.

Расцепитель имеет электромагнит с поворотным якорем, у которого есть сердечник в виде полой герметически закрытой латунной трубки 6 с жидкостью 3 и стальным цилиндром 7. При очень большом токе якорь притягивается мгновенно. При небольших токах стальной цилиндрик медленно поднимается внутри трубки, так как жидкость медленно перетекает из пространства, находящегося по одну сторону цилиндрика, в пространство, находящееся по другую сторону. Движение стального цилиндрика приводит к уменьшению воздушного зазора в магнитопроводе и дает возможность притянуться якорю. Защитные характеристики см. на рис. 5-20. При изменении температуры среды ток уставки не изменяется, но время срабатывания при данном токе меняется весьма значительно. Так, например, при жидкости, примененной в автомате Хайнеманн, выдержка времени изменялась с 2,5 до 80 сек при изменении температуры от +50 до —50° С. При тех же пределах изменений температуры и применении кремнийорганической (этилполисилоксановой) жидкости № 5 выдержка времени менялась от 1 до 22 сек.

Характеристика расцепителей максимального тока

Продолжение табл. 5-3

Для универсальных, автоматов применяется расцепитель, приведенный на рис. 5-22 [JT. 5-20]. Сердечник 4 из кремнистого железа (для уменьшения вихревых токов) с трубкой и колпачком из нержавеющей немагнитной стали 1 образует герметически закрытую полость, внутри которой имеется кремнийорганическая жидкость. При закупорке полости влага и кислород удалены с помощью тепловой и вакуумной обработки, что предотвращает коррозию и старение жидкости. -

Рис. 5-22. Расцепитель максимального тока с перетеканием жидкости для универсальных автоматов (США). а — нормальное положение; б — после срабатывания с выдержкой времени: в— после срабатывания без выдержки времени.

В полости имеется стальной цилиндр 2, который при обесточенной катушке удерживается пружиной 3 в верхнем положении. При перегрузках цилиндр 2 благодаря притяжению к кромке отверстия магнитопровода остается неподвижным, а сердечник 4 притягивается к цилиндру 2 и, преодолевая усилие пружины уставки 7, медленно движется вверх по мере того, как жидкость перетекает из полости под цилиндром в полость над цилиндром. Колпачок трубки 1 при движении вверх поворачивает рычаг 6 и вызывает расцепление автомата. При токах короткого замыкания благодаря насыщению стенки сердечника 4 втягивается якорь 5 и независимо от положения цилиндра 2 вызывает мгновенное срабатывание расцепителя. Уставка мгновенного срабатывания регулируется положением упорного винта якоря 8 и толщиной стенки сердечника 4. Якорь можно иметь ненасыщенным при любых токах. Благодаря этому можно сделать уставки мгновенного срабатывания в очень широких пределах, чего нельзя сделать в обычных конструкциях из-за насыщения якоря. Расцепитель легко можно изготовлять с разными выдержками времени путем выполнения щелей (сквозь которые проходит жидкость) разного размера. Делая перепускной клапан, можно, имея большие выдержки времени при перегрузках, получить достаточно малые выдержки времени в области токов короткого замыкания вплоть до токов предельной разрывной способности. Расцепитель может иметь практически любые требующиеся защитные характеристики. На рис. 5-20 представлены характеристики с максимальной и минимальной выдержкой времени. Можно иметь при любом токе переход с верхней на нижнюю характеристику либо создать мгновенное срабатывание.

Иногда для перетекания жидкости используется поршень [JT. 5-6], но при этом получаются осложнения с выводом его штока из сосуда с жидкостью, который для стабильности характеристик должен быть герметизирован. Этот расцепитель применяется в разных комбинациях с часовым механизмом для получения малых выдержек времени при коротком замыкании и с расцепителем мгновенного действия.

В последнее время все чаще применяются максимальные расцепители с перетеканием воздуха (рис. 5-23). Ток главной цепи автомата, протекающий по катушке 1, притягивает якорь 2 к стопу 3. Усилие передается через пружину 4 на тягу 5, соединенную с диафрагмой 6. При перегрузках до пятикратных значений тока уставки пружина 4 не сжимается и скорость движения якоря определяется размером отверстия клапана 7, который пропускает воздух в камеру 8 (в начале движения клапан 9, служащий для выпуска воздуха при возврате расцепителя, закрывается). Выдержка времени зависит от тока. При токах, больших пятикратного, пружина 4 сжимается и диафрагма 6 движется с постоянной скоростью. При этих токах выдержка времени не зависит от тока (рис. 5-24). Клапан 7 (рис. 5-23) дает большую выдержку времени, величина которой может изменяться поворотом диска 10. Ток уставки замедленного срабатывания (при большой выдержке времени) регулируется натяжением пружины, связанной с регулировочной гайкой 11. Уставка на ток быстрого срабатывания регулируется натяжением пружины, связанной с регулировочной гайкой 12. При токах, больших уставки, якорь 14 притягивается и открывает клапан 15, дающий малую выдержку времени, величина которой регулируется гайкой 13, которая смещает упор клапана и, следовательно, регулирует размер отверстия. Расцепитель имеет много исполнений, определяемых размерами отверстий клапанов. Если при токах, больших уставки тока быстрого срабатывания, не надо иметь выдержки времени, то клапан 15 исполняется с большим отверстием и регулировочная гайка 13 отсутствует.

Рис. 5-23. Схема конструкции максимального расцепителя с перетеканием воздуха универсального автомата типа DB-50 на 1 500 а фирмы Вестингауз.

Уставка на ток замедленного срабатывания регулируется в пределах 0,8 — 1,6, а на ток быстрого срабатывания — в пределах 5 — 10 номинального тока расцепителя. Шкала уставки времени замедленного срабатывания имеет разные исполнения, каждое из которых имеет две отметки, соответствующие разным значениям tyCT ((H) и 30, 25 и 5, 10 и 5 сек и т. п.). Шкала уставки быстрого срабатывания имеет метки 0,125; 0,25 и 0,5 сек. Таким образом, полная защитная характеристика (время t — ток I) расцепителя состоит из любой комбинации двух кривых, которые могут быть получены, если для кривой рис. 5-24 задавать разные указанные выше значения времени уставки tycт и тока уставки /уст замедленного и быстрого срабатывания. Есть исполнения расцепителей мгновенного действия (без диафрагмы) с уставками 0,8 — 1,6 или 5 — 15 номинального тока расцепителя.

Рис. 5-24. Защитные характеристики время t = f(I) расцепителей максимального тока с перетеканием воздуха универсального автомата DB-50 на 1 500 а фирмы Вестингауз; при перегрузках fyCT = 5 ч- 60 сек; /уст= 0,8 ч-1,6 номинального тока; при токах короткого замыкания tycr = 0,12 ч- 0,5 сек; /уст=5ч- 10 номинального тока.