Для замыкания и размыкания цепей постоянного и переменного тока напряжением до 1000 В включительно применяют следующие аппараты: рубильники и переключатели, пакетные выключатели, магнитные пускатели, контакторы и автоматические выключатели Рубильники бывают одно, двух, трех, а иногда четырехполюсные. Контактную систему рубильников выполняют без мгновенного отключения и с мгновенным отключением. Управление рубильниками производят рукоятками или рычажными приводами. Рубильник (рис. 14, а) состоит из главных ножей (контактов) 7, которые пружинами 6 соединены с вспомогательными контактами П-образной скобы 3, которая с одной стороны соединена с изолированной планкой, соединяющей ножи 7, а с другой — через тягу 8 и сегмент 2, вращающийся вокруг оси 9, с рычажной рукояткой 1.
Рис. 14. Рубильник без дугогасительной (а) и с дугогасительной (6) камерой
При включении сначала в неподвижные пружинные контакты 4 входят вспомогательные контакты 5, а затем главные контакты 7. При отключении сначала выходят из пружинных контактов 4 главные контакты, а затем уже цепь разрывается вспомогательными контактами поддействием пружин. Скорость разрыва цепи последними зависит от характеристики пружин.
Наша промышленность выпускает также рубильники с дугогасительными камерами, которые вследствие хороших условий гашения дуги обладают важным преимуществом перед рубильниками без дугогасительных устройств. Пример такого рубильника приведен на рис. 14, б, где 1 — подвижной нож; 2 — дугогасительная камера с неподвижными контактами в ней; 3 — основание, на котором смонтирован рубильник; 4 — рукоятка; 5 — соединительная планка из изоляционного материала.
Те же функции, что и рубильников при малых токах и напряжениях до 380 В, выполняют пакетные выключатели.
Рис. 15. Электрическая схема (а), элемент тепловой защиты (б) и устройство (в) магнитного пускателя
Магнитные пускатели отличаются от рубильников тем, что их подвижные контакты замыкают цепь и удерживаются во включенном положении под действием электромагнита, через катушку которого при включении и во время нахождения пускателя во включенном положении проходит ток. Магнитный пускатель (рис. 15) размыкает свои контакты при разрыве цепи питания катушки электромагнита или понижении напряжения в сети. Цепь катушки питается от той же сети переменного тока, которую замыкает пускатель. Одноименные элементы на рис. 15, а, б и в имеют одинаковые цифровые обозначения.
Для включения магнитного пускателя необходимо нажать кнопку пуска КнП (см. рис. 15, а). При этом образуется цепь: фаза С, предохранитель 3, контакты кнопок КнС и КнП, контакты 7 теплового реле 8, катушка 10 электромагнита, контакты 11 теплового реле 13, фаза А. Сердечник 9 электромагнита перемещает вверх крестовину 4 из изоляционного материала, замыкая силовые контакты 1 и 2 магнитного пускателя. Одновременно с силовыми замыкаются вспомогательные (блокировочные) контакты 5, через которые образуется цепь на катушку 10 после того, как будет отпущена кнопка КнП. Для отключения пускателя достаточно нажать кнопку «стоп» КнС. Тогда разрывается цепь катушки электромагнита 10, и контакты 1 под действием собственного веса размыкают силовую цепь потребителя. Магнитные пускатели применяют для дистанционного управления асинхронными двигателями и другими приемниками энергии переменного тока. Для защиты от перегрузок двигателя или другого аппарата в схеме магнитного пускателя предусмотрены два тепловых реле 8 и 13 (см. рис. 15, а и в).
Рис. 16. Контактор постоянного тока
При возникновении перегрузки в цепи потребителя нагревательный элемент 12 теплового реле (см. рис. 15, б) нагревает до температуры срабатывания биметаллический элемент 16, состоящий из двух сварных по всей длине пластин с разными коэффициентами линейного расширения. Биметаллический элемент, изгибаясь в сторону пластины с меньшим коэффициентом линейного расширения, освобождает двуплечий рычаг 17, левое плечо которого под действием пружины 18 через планку 19 размыкает контакты 11 (см. рис. 15, а и б) в цепи катушки 10. После охлаждения биметаллического элемента кнопкой 15 восстанавливают замкнутое положение контактов 11. Для ускорения гашения дуги контакты 1 и 2 (см. рис. 15, а) силовой цепи заключают в дугогасительную камеру 14 (см. рис. 15, е).
Магнитный пускатель отключается автоматически при понижении напряжения в питающей сети; в этом случае уменьшается ток в катушке 10, и магнитная сила электромагнита не в состоянии удержать контакты 1 и 2 в замкнутом положении. Этим обеспечивается защита двигателя от понижения или исчезновения напряжения. Двигатель от КЗ защищен предохранителями, так как они срабатывают быстрее, чем тепловые реле.
Контакторы применяют в цепях постоянного и переменного тока напряжением до 1000 В. Их изготовляют одно, двух и трехполюсными. Двухполюсные контакторы применяются для дистанционного управления электромагнитными приводами или другими аппаратами при значительной частоте включений и отключений. При подаче напряжения U (рис. 16) на катушку 1 якорь 7 притягивается к сердечнику 6 электромагнита, и неподвижный 3 и подвижный 4 контакты контактора замыкают силовую цепь с током I.
Рис. 17. Схема автоматического воздушного выключателя
При размыкании цепи катушки подвижной контакт отходит от неподвижного под действием пружины 8.
Для гашения дуги контакторы снабжают дугогасительными камерами 5 с катушками магнитного дутья 2.
Автоматическое управление контактором осуществляет реле, контакты которого замыкают и размыкают цепь катушки электромагнита в зависимости от режима работы аппарата в цепи. На тяговых и трансформаторных подстанциях одно- и двухполюсные контакторы применяют главным образом для замыкания и размыкания цепей электромагнитов включения высоковольтных выключателей переменного и постоянного токов. Трехполюсные контакторы применяют в цепях трехфазного переменного тока для питания различных потребителей подстанции.
Автоматические воздушные выключатели служат для включения и отключения цепей большой мощности и для защиты этих цепей от КЗ, а также для защиты потребителей при изменении направления тока и понижения напряжения. Автоматы бывают максимального тока и минимального тока, понижения напряжения (нулевые), обратного тока, максимально-нулевые, реагирующие на ток перегрузки или КЗ и на понижение напряжения.
Наиболее распространены максимально-нулевые автоматы. Их включают либо вручную рукояткой, либо дистанционно электромагнитным приводом. Защелка 5 (рис. 17) удерживает подвижные контакты 4 во включенном положении вследствие притяжения якоря 7 рычага защелки магнитным потоком, создаваемым током в катушке 8 минимального (нулевого) напряжения. При уменьшении напряжения ниже установленной величины пружина б оттягивает защелку 5 и автомат под действием пружины 3 отключается. Отключение автомата при КЗ или перегрузке обеспечивается токовыми расцепителями I и 2, контакты 9 и10 которых включены в цепь катушки 8.
