Глава восьмая НЕАВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
8-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Неавтоматические выключатели устанавливаются в распределительных устройствах (центральные распределительные щиты, распределительные шкафы, щитки и т. п.) и устройствах, служащих для управления (станции управления, магнитные пускатели). Они предназначены для редких включений и отключений электрических цепей вручную при токах не более номинального. Иногда эти выключатели являются единственными и ими производят оперативное включение и отключение. Это допустимо, если срок их службы (обычно не более 10 000 операций) и разрывная способность достаточны. Обычно же для управления двигателями вручную применяются другие неавтоматические выключатели—ручные пускатели, а также контроллеры и разные переключатели, имеющие большой срок службы. Эти аппараты имеют, как правило, стыковой контакт. В неавтоматических выключателях распределительных устройств для простоты применяются главным образом клиновой контакт, что допустимо ввиду того, что включения производятся редко. Иногда также применяются роликовый, скользящий и стыковой контакты. В качестве неавтоматических выключателей изредка применяют автоматические выключатели со снятыми расцепителями, разрывными и дугогасительными контактами, а иногда и с упрощенным механизмом. Это создает удобство при компоновке распределительных устройств и придает красивый внешний вид, но приводит к добавочным затратам. Такого рода модификации имеют автоматы серии AM с роликовым кон-
тактом (§ 4-9) и серии А3100 ,со стыковым контактом (§ 4-10). Выключатели по номинальному току подразделяются на выключатели для тока свыше 10 а (рубильники, пакетные выключатели) и на выключатели на малый номинальный ток — до 10 a [ Л. 8-4, 8-5, 8-6].
8-2. РУБИЛЬНИКИ
Рубильником называется неавтоматический выключатель с ручным приводом на два коммутационных положения (включено, отключено) с открытыми токоведущими частями и клиновым контактом (нож, входящий в пружинящие губки). Включение осуществляется когда ножи 1 (рис. 8-1), поворачивающиеся в шарнирных стойках 2, войдут в контактные стойки 3. К этой же
Рис. 8-1. Рубильник на 200 А типа Р с центральной рукояткой.
группе аппаратов относятся переключатели рубящего типа (или просто п е р е к л-ю ч ат е л и ), которые отличаются от рубильников тем, что имеют добавочный комплект контактных стоек. В каждом из двух включенных положений шарнирные стойки соединяются с верхним или нижним рядом контактных стоек. Переключатели могут иметь третье положение «отключено», а могут и не иметь его.
Рубильники и переключатели исполняются на номинальные токи от 100 до 10 000 а при напряжении до 500 в. Наибольшее распространение имеют одно-, двух- и трехполюсное исполнения на токи от 100 до 600 а. Иногда число полюсов доходит до шести.
При работе в цепи постоянного тока для уменьшения обгорания главных контактов ставятся разрывные. При
переменном токе их применять необязательно. Разрывные контакты исполняются либо с медленным отключением (движутся со скоростью главных контактов), либо с моментным отключением (движутся с большой скоростью под влиянием натянутой пружины). В последнем случае условия гашения дуги более благоприятны и обгорание контактов меньше. В последнее время для повышения разрывной способности рубильники стали делать с дугогасительными камерами 4 (рис. 8-2 и 8-3). Это значительно более эффективно, чем применение разрывных контактов.
Рис. 8-2. Рубильник на 200 А типа РПЦ с центральным рычажным приводом и дугогасительной камерой.
7 — нож; 2 — шарнирная стойка; 3 — контактная стойка; 4 — дугогасительная камера.
При наличии камер разрывные контакты применять не нужно.
Изготовляемые в СССР рубильники и переключатели [Л. 1-7 и 8-7] исполняются:
а) с центральной рукояткой — типы Р и П (рис. 8-1);
б) с центральным рычажным приводом для монтажа в распределительных устройствах с двусторонним обслуживанием—типы РПЦ и ППЦ (рис. 8-2);
в) с боковым рычажным приводом для монтажа в распределительных устройствах с односторонним обслуживанием— типы РПБ и ППБ (рис. 8-3);
г) с боковой рукояткой для монтажа в шкафах и ящиках — типы РБ и ПБ; эта конструкция отличается от изображенной на рис. 8-3 тем, что вместо бокового привода на валу, проходящем сзади доски, сбоку установлена съемная рукоятка.
Указанные выше конструкции двух- и трехполюсных рубильников и переключателей исполняются на номинальные токи 100, 250, 400 и 600 а. При наличии центральной рукоятки имеются исполнения как для перед-
Рис. 8-3. Рубильник на 200 А типа РПБ с боковым рычажным приводом и дугогасительной камерой.
него, так и для заднего присоединения проводов. В остальных случаях имеется только исполнение для переднего присоединения. Исполнение для заднего присоединения применяется редко.
Рубильниками и переключателями любых конструкций с центральной рукояткой не рекомендуется отключать ток во избежание ожога руки. Они должны примениться только как разъединители. Данные о разрывной способности рубильников и переключателей упомянутой нише серии с приводом и боковой рукояткой приведены it табл. 8-1.
Таблица 8-1
Разрывная способность рубильников типов РБ, РПБ, РПЦ и переключателей типов ПБ, ППБ, ППЦ на номинальные токи / = 100 -600 а
При больших напряжениях, токах или индуктивности х могут быть перебросы между соседними полюсами. Они могут быть столь кратковременными, что дуга погаснет до достижения установившегося значения тока короткого замыкания; на токоведущих частях соседних полюсов появляется вспышка и образуются корольки. Перекрытие между соседними полюсами может перейти в полное короткое замыкание. Это (а не затяжка дуги между подвижными и неподвижными контактами) ограничивает разрывную способность многополюсных рубильников. Применяя перегородки или камеры, можно в большей или меньшей степени изолировать полюсы и повысить разрывную способность.
Рубильники и переключатели должны обеспечивать надежное отсоединение установки от напряжения, с тем чтобы можно было безопасно производить ремонт ее. В этом отношении к ним предъявляются более высокие требования, чем к автоматическим выключателям, у которых после отключения тока из-за оседания копоти неизбежно может оказаться сниженное сопротивление изоляции между подвижными и неподвижными контактами. Расстояние по поверхности изоляции между шарнирными и контактными стояками при напряжении 380 в выбирается не меньше 20—25 мм при малых номинальных токах и до 50 мм — при больших. Это расстояние определяет длину ножа. В старых конструкциях делались очень длинные ножи, однако это нисколько не улучшает условий гашения дуги и не увеличивает разрывной способности рубильника, которая, как отмечалось, определяется перебросом дуги между полюсами. Расстояние между полюсами по поверхности изоляции при напряжении 380 в выбирается яри малых токах не менее 30 мм. Для предотвращения переброса между полюсами его приходится брать больше.
Срок службы рубильников обычно задается около 5 000 операций.
При номинальном токе свыше 400 а для экономии меди целесообразно иметь более одного контактного ножа па полюс. При номинальных токах 600 и 1 000 а применяют два параллельных ножа; при больших токах число ножей доводят до шести.
Рубильники и переключатели ранее имели контакт по плоскости между ножом и стойками. Плоский контакт трудоемок. Он приводил к заклиниванию ножей в стойках из-за перекосов на монтаже. Требовалось большое усилие для отключения. Контакт плохо очищался от грязи и окислов. В современных конструкциях применяется линейный контакт, который при том же усилии оперирования имеет меньшее переходное сопротивление.
Качество рубильника и переключателя определяется качеством контакта между ножом и стойками, зависящего прежде всего от стабильности нажатия между ними. При данном нажатии жесткость пружинящих деталей должна быть малой, а пружинящие свойства их не должны ухудшаться при нагреве. Поэтому у рубильников и переключателей на токи свыше 600 а нажатие создается мягкими стальными пружинами, нажимающими на свободно плавающие ножи. Пружинящие губки при таких токах работают плохо из-за большой жесткости и снижения нажатия вследствие отпуска при нагреве. При токах до 400—600 а пружинящие губки применяются, но добавляются стальные пружины, которые должны создать по возможности большую долю контактного усилия (рис. 8-4,а, б и в). Конструкция типа а хуже, чем бив, вследствие: 1) малой длины губок и, следовательно, большой жесткости их; 2) большой трудоемкости из- за наличия заклепок; 3) наличия добавочного переходного контакта. Стойки типа в более гибки, чем типа б, однако они требуют больше металла. Поэтому в СССР наиболее распространены стойки типа б. За рубежом применяются стойки типов б и е. В одной из новых конструкций применена стойка типа г к которой присоединяются подводящие проводники.
Рис. 8-4. Типы контактных стоек рубильников и предохранителей на токи до 600 а.
1—контактные губки; 2 — стальная пружина; 3 — деталь,
Наиболее рациональная конструкция присоединительного зажима изображена на рис. 8-1, 8-2 и 8-3. У него плоскость контакта перпендикулярна монтажной плоскости, и можно присоединять два кабельных наконечника с двух сторон вывода. При этом отходящие провода разводятся в плоскости, перпендикулярной монтажной, и не требуется увеличивать расстояние между полюсами (для разводки). Присоединение удобно, так как головка болта и гайка легко доступны. После снятия болта шины не препятствуют демонтажу аппарата. Конструкция зажима стойки, изображенная на рис. 6-4, нерациональна, так как плоскость контакта параллельна монтажной плоскости; она доступна только с одной стороны и не обладает ни одним из указанных выше достоинств конструкции зажима стойки, изображенной на рис. 8-1. Если в конструкции по рис. 6-4 болт закрепить наглухо так, чтобы его не нужно было удерживать от
проворота при монтаже, то при демонтаже его нельзя будет вынуть и ошиновка будет препятствовать снятию аппарата. Если болт сделать плавающим (с устройством для предотвращения проворота), то конструкция получается сложной, со специальным болтом и съем болта затруднителен. Если же в этой конструкции болт ввинчивать сверху, сделав специальную подкладку с нарезкой под стойку, то возникает опасность, что конец слишком длинного болта, примененного при монтаже, может коснуться заземленных деталей, что не будет замечено. Из изложенного выше следует, что рационально иметь конструкцию зажима по типу рис. 8-1 и конструкцию (лирообразных) губок по типу рис. 8-4,6. Это может быть достигнуто при сварном соединении лирообразных губок с зажимом соответствующей конструкции.
В рубильниках на токи более 1000—2 000 а трудно создать вполне надежный контакт с помощью пружинящих стоек, так как при требуемом нажатии получаются очень большие усилия при оперировании. Иногда рубильники и переключатели на большие токи выполняются с винтовым прижимом ножей к контактным стойкам [Л. 8-1], что является рациональным. Пример выполнения такой конструкции см. рис. 8-5. При отключении вследствие движения траверсы 1 сначала поворачивается на 20° винт 2 контактной стойки, затем поворачиваются еще на ;20° оба винта 2 и 3 и снижается нажатие. При дальнейшем движении защелка 4 заскакивает в паз 5 и начинают поворачиваться ножи. При включении защелка освобождается и гайки по очереди завинчиваются и прижимают ножи к стойкам. При такой конструкции кроме улучшения контакта, предотвращается отброс ножей при коротком замыкании.
Рис. 8-5. Рубильник на 2 000 А с винтовым прижимом ножей.
Оригинальная конструкция компактного рубильника для распределительных устройств выпускается фирмой Сквер-Ди (рис. 8-6). Он представляет собой две близко расположенные шины 1 и 2, которые могут соединяться врубаемой между их концами пластинкой 3, находящейся внутри изоляционной камеры 4. Движение камеры необходимое для включения и отключения, передается от рукоятки на крышке с помощью системы рычагов. Контакты имеют моментное отключение. Двойной разрыв цепи и камеры с узкой щелью создает относительно высокую разрывную способность при малых габаритных размерах.
Для изготовления контактных стоек и ножей рубильников и предохранителей потребляется очень много цветного металла, главным образом меди. Значительная экономия ее может быть достигнута применением биметалла. Обычно, не меняя конструкции, медные губки и ножи аппаратов на токи до 200 а включительно могут быть заменены биметаллом сталь—медь. При больших токах, по-видимому, надо применять биметалл алюминий— медь.
Рис. 8-6. Предохранитель с компактным рубильником для комплектных распределительных устройств.
