1. Коммутационные аппараты до 1000 в (рубильники, пакетные переключатели, предохранители). Назначение, устройство

1. Коммутационные аппараты до 1000 В (рубильники, пакетные переключатели, предохранители). Назначение, устройство.

РУБИЛЬНИКИ:

Рубильник предназначен для ручного включения и отключения электрических цепей с постоянным напряжением до 440В и переменным до 500В.

В трехфазном рубильнике с центральной рукояткой (рис. 15.1) подвижный контакт — нож 1 вращается в шар­нирной стойке 2. При размыкании цепи между ножом и не­подвижным контактом стойки 3 загорается дуга. Гашение дуги постоянного тока при токе до 75 А происходит за счет механического удлинения дуги двигающимся ножом. Чем больше скорость движения контакта, тем больше скорость растяжения дуги и меньше время ее горения. При отключе­нии больших токов решающим фактором является электро­динамическая сила. Эта сила, действующая на единицу длины дуги, примерно обратно пропорциональна длине но­жа. Для безопасности ремонта расстояние между контакт­ными стойками 3 делается не менее 0,05 м.

При отключении переменного тока дуга гасится за счет возникновения электрическом прочности 200—220В около каждого катода рубильника. В однофазной це­пи двухполюсный рубильник позволяет легко гасить дугу с номинальным током при напряжении до 380 В. Од­нополюсный рубильник с одним разрывом надежно ра­ботает в цепи с напряжением до 220 В. Рубильники и переключатели с центральной рукояткой (рис. 15.1) раз­решается применять только для отключения обесточен­ной цепи. При отключении цепей под нагрузкой дуга не должна воздействовать на руку (рукоятки находится сбо­ку или применяется рычажный привод, см. рис. 15.2). Как правило, наиболее тяжело отключаемый ток (кри­тическое значение) меньше его номинального значе­ния.

Для рубильников с боковой рукоят­кой или рычажным приводом отношение отключаемого то­ка к номинальному составляет 0,2 при постоянном напря­жении 220 В и 0,3 при переменном напряжении 380 В. При постоянном напряжении 440 и переменном 500 В указан­ные аппараты используются только для отключения обес­точенных цепей. Для увеличения отключающей способно­сти рубильник снабжается дугогасительной решеткой. При этом отключающая способность рубильников увеличивается до 0,5Uном при постоянном напряжении 440 и переменном 500 В, и до Iном в цепях с постоянным напря­жением 220 и переменным 380 В.

Рубильники выпускаются в одно-, двух- и трехполюсных исполне­ниях. На рис. 15.2 изображен трехполюсный рубильник с центральным рычажным приводом 1 и дугогасительной камерой 2. Ножи 3 всех трех полюсов соединены изоляционным валиком, на который действует тяга рычажного привода. Рукоятка привода монтируется на лицевой стенке шкафа распредустройства, Такая конструкция обеспечивает безопасность обслуживающего персонала.

Качество рубильников в значительной степени оп­ределяется контактным соединением ножа и контактных стоек. В совре­менных аппаратах преимущественно применяется линейный контакт, обладающий меньшим переходным сопротивлением, чем плос­кий. Контактное нажатие обеспечивается с помощью стальных пружин.

В рубильнике на рис. 15.1 нажатие в стойке ^ создается с помощью пружины в виде разрезанного кольца 4, концы которого действуют на эластичные губки. Нажатие губок в шарнирной стойке 2 осуществляется пружинами в виде выпуклых шайб 5. При токе, большем 100 А, устанав­ливается несколько параллельных контактных пар.

^

Переключатель в отличие от рубильника имеет две си­стемы неподвижных контактов и три коммутационных по­ложения. В среднем положении ножей цепи разомкнуты. Специальное устройство фиксирует ножи в этом поло­жении.

Пакетные выключатели и переключатели являются ма­логабаритными коммутационными аппаратами с ручным приводом, которые служат для одновременного управления большим числом цепей. Пакетные выключатели и переклю­чатели используются для нечастых коммутаций в цепях с небольшой мощностью (токи до 400 А, постоянное напряже­ние 220 и переменное 380В), Пакетные переключатели и вы­ключатели применяются аппараты распредустройства и в цепях автоматики. Они используются также для пуска и реверса двигателей, а также для переключения схемы сое­динения обмоток двигателя со звезды на треугольник.

Для переключателей с боковой рукоят­кой или рычажным приводом отношение отключаемого то­ка к номинальному составляет 0,2 при постоянном напря­жении 220 В и 0,3 при переменном напряжении 380 В. При постоянном напряжении 440 и переменном 500 В указан­ные аппараты используются только для отключения обес­точенных цепей. Качество переключателей в значительной степени оп­ределяется контактным соединением ножа и контактных стоек. В совре­менных аппаратах преимущественно применяется линейный контакт, обладающий меньшим переходным сопротивлением, чем плос­кий. Контактное нажатие обеспечивается с помощью стальных пружин.

В пакетном выключателе или переключателе каждый коммутируе­мый полюс конструктивно оформлен в виде отдельного элемента — па­кета. На рис. 15.3 аппарат имеет три полюса (три пакета), а на рис. 15.4—два полюса. Число пакетов в выключателе серии ПКВ может достигать 8.

Пакетный выключатель ПВМ (рис 15.3) состоит из отдельных связанных вместе пакетов 5 и приводного механизма 4. Каждый полюс име­ет два разрыва. Неподвижные контакты 1 выполнены в виде массивных пластин из латуни. Подвижный контакт 2 насажен на квадратный изо­лированный вал выключателя и имеет вращательное движение. Нажа­тие контактов создается за счет упругих свойств губок подвижного контакта 2. К подвижному контакту прикреплены две щечки 3 из фиб­ровых пластин. Расстояние между щечками несколько больше толщины неподвижного контакта, что позволяет подвижному контакту свободно вращаться внутри пакета. Подвижный контакт перемещается с помощью приводного механизма. При вращении рукоятки сначала заводится пру­жина, а затем эта пружина сообщает необходимую скорость контакту. Такой привод работает недостаточно надежно.

При расхождении контактов дуга загорается в двух разрывах, что обеспечивает надежное гашение дуги переменного тока за счет около­катодной электрической прочности. Дуга гаснет при первом прохожде­нии переменного тока через нуль.

Гашение дуги постоянного тока обеспечивается за счет ее горения в пространстве между фибровыми щечками. При соприкосновении дуги с фибровыми стенками из них выделяется газ. Поскольку внутренняя полость пакета достаточно герметична, внутри пакета повышается дав­ление. Это ведет к подъему вольтамперной характеристики и гашению дуги. Однофазные цепи должны отключаться двухполюсным вы­ключателем.

Недостатками выключателя ПВМ являются невысокая износостой­кость (до 20*10³ циклов) и недостаточная надежность механизма при­вода.

Более совершенен пакетный кулачковый выключатель серии ПКВ (рис. 15.4). На валу 1 укреплены кулачки 2 (по одному на пакет). Каж­дая цепь имеет два разрыва, образуемые мостиками 3 и контактами 4. При вращении вала кулачок поворачивается и в его углубление попадает шток 5. При этом цепь замыкается. Нажатие контактов создается сталь­ной пружиной 6. Для повышения износостойкости используются металлокерамические контакты. Наибольший ток выключателей серии ПКВ составляет 160 А. Электрическая износостойкость достигает 2*10⁵ циклов. Все па­кетные выключатели используются для коммутации токов, равных но­минальному.

Пакетные выключатели и переключатели по сравнению с рубильни­ками имеют меньшие габариты, удобнее в монтаже. Дуга гасится в замк­нутом объеме, без выброса пламени и газов. Контактная система позво­ляет управлять одновременно большим количеством цепей. Эти выклю­чатели коммутируют номинальные токи, имеют высокую вибро- и ударо­стойкость.

ПРЕДОХРАНИТЕЛИ:

Предохранители — это электрические аппараты, предна­значенные для защиты электрических цепей от токовых пе­регрузок и токов КЗ. Основными элементами предохрани­тели являются плавкая вставка, включаемая последова­тельно с защищаемой цепью, и дугогасительное устройство.

К предохранителям предъявляются следующие требо­вания.

1. Времятоковая характеристика предохранителя долж­на проходить ниже, но возможно ближе к времятоковой ха­рактеристике защищаемого объекта.

2. Время срабатывания предохранителя при КЗ должно быть минимально возможным, особенно при защите полупроводниковых приборов. Предохранители должны рабо­тать с токоограничением.

3. При КЗ в защищаемой цепи предохранители должны обеспечивать селективность защиты.

4. Характеристики предохранителя должны быть ста­бильными, а технологический разброс их параметров не должен нарушать надежность защиты.

5. В связи с возросшей мощностью установок предохра­нители должны иметь высокую отключающую способность.

6. Конструкция предохранителя должна обеспечивать возможность быстрой и удобной замены плавкой вставки при ее перегорании.

^

Контактные аппараты применяются для дискретной коммутации больших I и U. А бесконтактные при небольших, для плавного управления регулирования I, а также как быстродействующий аппарат.

Преимущество контактных к бесконтактным:

1. Подвижной системы нет (высокая мех. прочность).

2. Не образуется дуга (высокая эл. износостойкость).

3. Высокое быстродействие (частота срабатывания 10⁵-10⁶ в час).

4. Работает надежно в любом режиме.

5. Допустимое число вкл. 2000 в час

6. Длительность включения меньше 0,02 секунд.

Тиристорный пускатель предназначен для бесконтактного управления эл. исполнительных механизмов. В приводе которого используется 3-х фазные двигатели. Если тиристор используется для управления двигателей постоянного тока, то включается на постоянное напряжение, то ток в силовой цепи снижается искусственным путем в определенный момент времени до 0 и тиристор самопроизвольно не закрывается. В этом случае для отключения нагрузки применяется искусственная схема (с применением конденсатора). Подключая конденсатор у схеме вызывает переходной режим в цепи в которой ток принимает нулевое значение в определенный момент времени. Если сигнал с управляющего электрода снят то в эти моменты времени тиристор закрывается.

^

На рис. 8.14 показан один из вариантов схемы бесконтактного — тиристорного пускателя. Силовой блок ^ содержит силовые тиристоры VS1—VS3 и диоды VD1—VD3, рассчитанные на номинальный и пуско­вой токи двигателя М. При подаче сигнала управления на электроды /—2, 3—4, 5—6 тиристоры открываются и двигатель подключается к се­ти. В отрицательный полупериод, когда тиристоры закрываются отри­цательным анодным напряжением, ток двигателя проходит по диодам VD1—VD3. Диоды могут быть заменены тиристорами.

При снятии сигнала управления (при перегрузке, потере фазы, на­жатии кнопки «Стоп») тиристоры закрываются. Следующий полупериод тока пропускается диодами. После этого диоды VD1, VD2, VD3 закрываются и двигатель отключается от сети. По тиристорам и диодам протекает лишь небольшой ток утечки.

Сигналы управления тиристорами формируются в блокинг-генераторе ^ который получает напряжение от блока питания БЗ. При на­жатии кнопки «Пуск» включается тиристор VS5 и все напряжение при­кладывается к резистору RЗ. При этом транзистор VT3 закрыт, так как напряжение на резисторе R3 больше, чем на резисторе R4. По мере за­ряда конденсатора С2 наступают условия для открытия транзистора VT3 и конденсатор С2 начинает разряжаться на обмотку w1 трансфор­матора Т2. Электродвижущая сила, наводящаяся при этом на обмотке, w_о,с способствует быстрому и полному открытию транзистора VT3. При разряде конденсатора напряжение на резисторе R3 возрастает, транзис­тор VT3 закрывается и снова начинается заряд конденсатора С2. Та­ким образом, генерируются импульсы тока в обмотке w1 и в трех вы­ходных обмотках w2 появляются управляющие импульсы. Диоды VD5—VD7 пропускают импульсы только положительной полярности. При нормальном режиме транзистор VT2 блока Б2 насыщен и лам­па Л2 не горит. Если на контакты 7, 8 блока Б2 подано напряжение с одноименных контактом блока защиты Б4, тиристор VS4 открывается и блокинг-генератор лишается питания. Блок питания Б3 включается только на резистор R8. При потере питания генерация в блоке Б2 прекращается и тиристор VS5 отключается. Одновременно транзистор VT2 закрывается и загорается лампа Л2, сигнализируя об отключении пус­кателя от защиты. В случае потери фазы в выходном напряжении (по­сле диодов VD8—VD10) появляется пауза. В эту паузу блок Б2 останавливается и тиристор VS5 отключается, что ведет к закрытию силовых тиристоров.

^

Контакторы:

Контактор представляет собой электрический аппарат, предназначенный для коммутации силовых электрических цепей. Замыкание или размыкание контактов контактора осуществляется чаще всего под воздействием электромаг­нитного привода.

Контакторы постоянного тока предназначены для ком­мутации цепей постоянного тока и, как правило, приводятся в действие электромагнитом постоянного тока.

Контакторы переменного токи предназначены для ком­мутации цепей переменного тока. Электромагниты этих кон­такторов могут быть как переменного, так и постоянного тока.

В настоящее время частота коммутаций в схемах элек­тропривода достигает 3600 в час. Этот режим работы является наиболее тяжелым. При каждом включении и от­ключении происходит износ контактов. Поэтому принимаются меры к сокращению длительности горения ду­ги при отключении и к устранению вибраций контактов.

Для контакторов существует еще режим редких комму­таций, характеризуемый более тяжелыми условиями, чем при нормальных коммутациях [ток включения достигает 10Iном]. Такие режимы возникают довольно редко (на­пример при КЗ). Основными техническими данными кон­такторов являются номинальный ток главных контак­тов, предельный отключаемый ток, номинальное напря­жение коммутируемой цепи, механическая и коммутацион­ная износостойкость, допустимое число включений в час, собственное время включения и отключения. Способность контактора, как и любого коммутационного аппарата, обе­спечить работу при большом числе операций характеризуется износостойкостью. Различают механическую и комму­тационную износостойкость. Механическая износостойкость определяется числом циклов включение-отключение кон­тактора без ремонта и замены его узлов и деталей. Ток в цепи при этом равен нулю. Механическая износостойкость современных контакторов составляет (10 — 20) • 10⁶ опера­ций.

Коммутационная износостойкость определяется таким числом включений и отключений цепи с током, после кото­рого требуется замена контактов. Современные контакторы должны иметь коммутационную износостойкость порядка (2 — 3)*10⁶ операций (некоторые выпускаемые в настоящее время контакторы имеют коммутационную износостойкость I0⁶ операций и менее).

Собственное время включения состоит из времени нарастания потока в электромагните контактора до значения потока трогания и времени движения якоря. Большая часть этого времени тратится на нарастание магнитного потока. Для контакторов постоянного тока с номинальным током 100А собственное время включения составляет 0,14с, для контакторов с током 630 А оно увеличивается до 0,37с.

Собственное время отключения — время с момента обесточивания электромагнита контактора до момента размы­кания его контактов. Оно определяется временем спада по­тока от установившегося значения до потока отпускания. Временем с начала движения якоря до момента размыка­ния контактов можно пренебречь. В контакторах постоян­ного тока с номинальным током 100 А собственное время отключения составляет 0,07, в контакторах с номинальным током 630 А— 0,23 с.

Номинальный ток контактора I_ном представляет собой ток, который можно пропускать по замкнутым главным контактам в течение 8 ч без коммутаций, причем превышение температуры различных частей контактора не должно быть больше допустимого (прерывисто-продолжительный режим работы). Номинальный рабочий ток контактора Iном.р — это допустимый ток через его замкнутые главные контакты в конкретных условиях применения. Так, напри­мер, номинальный рабочий ток Iном.р контактора для ком­мутации асинхронных двигателей с короткозамкнутым ро­тором выбирается из условий включения шестикратного пускового тока двигателя.

Номинальным напряжением называется наибольшее напряжение коммутируемой цепи, для работы при коротком предназначен контактор.

Вспомогательные контакты должны ком­мутировать цепи электромагнитов переменного тока, у ко­торых пусковой ток может во много раз превышать устано­вившийся.

Контактор имеет следующие основные узлы: контакт­ную систему, дугогасительное устройство, электромагнит и систему вспомогательных контактов. При подаче напря­жения на обмотку электромагнита контактора его якорь притягивается. Подвижный контакт, связанный с якорем электромагнита, замыкает или размыкает главную цепь. Дугогасительное устройство обеспечивает быстрое гашение дуги, благодаря чему достигается малый износ контактов. Система вспомогательных слаботочных контактов служит для согласования работы контактора с другими устройст­вами.

^

Магнитным пускателем называется электрический аппарат, предназначенный для пуска и отключения короткозамкнутых асин­хронных двигателей. Как правило, в пускатель помимо кон­тактора встроены тепловые реле для защиты двигателя от токовых перегрузок и «потери фазы». Работа асинхронных двигателей в значительной степени зависит от таких свойств пускателей, как износостойкость, коммутационная способ­ность, надежность защиты двигателя от перегрузок. В про­цессе эксплуатации довольно часто обрывается одна из фаз трехфазного питающего напряжения, например из-за пере­горания предохранителя. К двигателю при этом подводятся только две фазы и ток в статоре резко возрастает, что при­водит к выходу его из строя из-за нагрева обмотки до вы­сокой температуры. Тепловые реле пускателя от этих токов должны срабатывать и отключать двигатель.

^

Автоматические воздушные выключатели (автоматы) служат для автоматического отключения электрической це­пи при перегрузках, КЗ, чрезмерном понижении напряже­ния питания, изменении направления мощности и т. п., а также для редких включений и отключений вручную номи­нальных токов нагрузки.

В зависимости от вида воздействующей величины авто­маты делятся на максимальные автоматы по току, мини­мальные автоматы по току, минимальные автоматы по на­пряжению, автоматы обратного тока, максимальные авто­маты, работающие по производной тока, поляризованные максимальные автоматы (отключают цепь при нарастании тока в одном — прямом направлении) и неполяризованные, реагирующие на возрастание тока в любом направлении.

Для построения селективно действующей защиты автоматы должны иметь регулировку тока и времени срабатывания.

В некоторых случаях требуется комбинированная защи­та — максимальная по току и минимальная по напряжению. Автоматы, удовлетворяющие этим требованиям, называют­ся универсальными.

Автоматы общепромышленного и бытового применения обычно имеют лишь максимально-токовую защиту, отрегу­лированную на заводе. В эксплуатации характеристики ав­томата не могут быть изменены. Для уменьшения возмож­ности соприкосновения персонала с деталями, находящими­ся под напряжением, эти автоматы закрыты пластмассовым кожухом и практически не выбрасывают дугу. Такие авто­маты называются установочными.

В любом автомате есть следующие основные узлы: токоведущая цепь, дугогасительная система, привод автома­та, механизм автомата, механизм свободного расцепления и элементы защиты — расцепители.

Основными параметрами автоматов является: собственное и полное время отключения, номинальный длительный ток, номинальное напряжение, предельный ток отключения.

Под собственным временем отключения автомата пони­мают время от момента, когда ток достигает значения тока срабатывания I_ср, до начала расхождения его контактов. После расхождения контактов возникающая электрическая дуга должна быть погашена за наименьшее время с перена­пряжением, не представляющим опасности для остального оборудования.

^

В схеме пускателя, приведенной па рис. 8.11, в двух фазах двига­теля М включены нагревательные элементы тепловых реле КК1 и КК2. Тепловое реле защищают двигатель от перегрузки, а предохранители FU1—FU3 защищают питающую сеть от КЗ в двигателе. Главные контакты КМ1—КМЗ пускателя включены последователь­но с предохранителями FU1—FU3, Катушка КМ контактора подклю­чается к сети через контакты тепловых реле и кнопок управления «Пуск» и «Стоп». При нажатии кнопки «Пуск» напряжение на катушку КМ подастся через замкнутые контакты кнопки «Стоп» и замкнутые контакты тепловых реле. При срабатывании контактора замыкаются вспомогательные контакты КМ, шунтирующие замыкающие контакты кнопки «Пуск», которую после этого можно отпустить. Для отключения двигателя нажимается кнопка «Стоп», после чего контакты К.М1—КМЗ размыкаются. При токовой перегрузке двигателя срабатывают КК1 и КК2, контакты которых разрывают цепь катушки КМ. При этом кон­такты КМ1—КМЗ размыкаются и двигатель отключается.

Высокий коэффициент возврата электромагнитов контакторов пе­ременного тока позволяет защищать двигатель от понижения напряжения сети [электромагнит отпускает при U= (0,6 — 0,7) Uном]. При восстанов­лении напряжения сети до номинального значения самопроизвольное включение пускателя не происходит, так как после размыкания контакта КМ цепь катуш­ки КМ не замкнута.

Схема включения реверсивного пускателя приведена на рис. 8.13. Кнопка управления «Вперед» имеет замыкающие контакты 1—2 и раз­мыкающие контакты 4—6. Аналогичные контакты имеет кнопка «На­зад» для пуска двигателя в обратном направлении. При пуске «Вперед» замыкаются контакты /—2 соответствующей кнопки и процесс проте­кает так же, как и у нереверсивного пускателя на рис. 8.11. При этом цепь катушки контактора Кв замыкается через размыкающие кон­такты /—6 кнопки «Назад». Одновременно размыкаются размыкающие контакты 4-6 кнопки «Вперед», разрывается цепь катушки контактора Кн. При нажатии кнопки «назад» вначале размы­каются контакты 1-6, обесточивается катушка контактора Кв и отклю­чаются его контакты Кв. Затем контактами 4—3 включается контактор К_н после чего замыкаются его контакты. При этом очередность фаз пи­тания двигателя становится обратной, При одновременном нажатии кнопок «Вперед» и «Назад» оба контактора не включаются.

1. Аппараты ручного управления

Введение

В системах электроснабжения в автоматизированных электроприводах применяют различные электрические и электронные аппараты. Эти аппараты отличаются между собой устройством, принципом работы, конкретным назначением и областью применения, номинальными параметрами, техническими характеристиками, а также графическими буквенными обозначениями.

Современные высокие требования к качеству технологического процесса и производительности различных механизмов могут быть обеспечены только на основе применения автоматизированных электроприводов. Многие отобранные к изучению в данном учебном пособии электрические и электронные аппараты и образуют такую промышленную электромеханическую систему – автоматизированный электропривод. Успех работы автоматизированного электропривода зависит в значительной мере от индивидуальных свойств всех отдельных аппаратов, отдельных устройств и от совокупности их работы.

Для понимания современных электросистем автоматизированного электропривода, умения их анализировать и рассчитывать необходимо знать кроме устройства и принципа работы аппаратов и их функциональные свойства относительно входных и выходных параметров. Последним в учебном пособии уделено значительное внимание, а также выделены наиболее существенные и общие черты электрических и электронных аппаратов.

В учебном пособии изложен материал в соответствии с программой ”Электрические и электронные аппараты”

1.1. Рубильники

Рубильники предназначены для неавтоматической коммутации электрических цепей с номинальным напряжением до 660 В переменного тока и до 440 В постоянного тока. Они могут быть одно, двух  и трехполюсными.

Для управления электроприводами рубильники, как правило, не применяются. Их используют для подачи напряжения на ввод электрической схемы рабочей машины и для снятия напряжения в случае длительного перерыва в ее работе. Такие рубильники называются вводными. Рабочего тока электродвигателя рубильник не разрывает. Это выполняют другие аппараты.

Трехполюсные рубильники (рис.1.1) состоят из подвижных контактов 2 (ножей) и неподвижных контактов 1 (губок), выполненных из меди. Для того, чтобы ножи отключенного рубильника не находились под напряжением и не представляли опасности при случайном к ним прикосновении, провода от сети присоединяют к неподвижным контактам 1, прикосновение к которым менее вероятно. Рубильники изготавливают с передней (рис.1.1 а) или боковой (рис 1.1 б) рукояткой управления. Рукоятка управления предназначена для приведения в действие механизма рубильника. Для обеспечения безопасности обслуживания рубильник часто помещают в электрошкаф, а рукоятку управления выводят наружу. Кроме рабочих (главных или силовых) контактов, замыкающих и размыкающих основные цепи, рубильники могут быть снабжены вспомогательными контактами, рассчитанными для управления цепями тока. Эти контакты могут быть, например, использованы для включения или выключения сигнальной лампы.

Рис. 1.1. Рубильник

Рубильники могут быть также снабжены дугогасительными отрывными контактами, выполненными металлокерамическими, или угольными с металлическими скобами. Эти контакты располагают так, что при включении рубильника на них возникает электрическая дуга, а после их замыкания при дальнейшем движении ножей 2 основной ток силовой цепи проходит через главные контакты. При отключении рубильника дугогасительные контакты, выключаясь последними, предохраняют главные ножи от обгорания.

Для увеличения термической и динамической устойчивости в рубильниках на большие токи подвижный нож выполняют из двух пластин. При включении рубильника эти пластины располагаются по обе стороны от неподвижного контакта.

В двух — и трехполюсных рубильниках трудно добиться одновременного отрыва всех контактов и гашения дуги. Поэтому для повышения надежности в современных рубильниках устанавливают простейшие дугогасительные камеры. Пластинами дугогасительной решетки дуга делится на несколько самостоятельных дуг, охлаждается и быстро гаснет.

В рубильниках на токи до 100 А надежный контакт создается пружинящими свойствами материала контактных губок, при больших токах  применением плоских или спиральных пружин.

Рубильники — переключатели отличаются тем, что имеют две системы неподвижных контактов (подключение к различным цепям) и три коммутирующих положения.

Отечественная промышленность выпускает несколько серий рубильников и переключателей. При маркировке этих аппаратов буквой Р обозначают рубильники, а буквой РП  переключатели. В условном обозначении этих аппаратов содержатся сведения о наименовании серии, виде привода рукоятки, номинальной силе тока, числе полюсов, наличии дугогасительных камер, наличии вспомогательных контактов, степени защиты, климатическом исполнении. Со структурой условного обозначения можно ознакомиться по справочникам.

Рубильники указанных серий устанавливают вертикально (вал при этом размещают горизонтально). Выпускают их на номинальные токи 80, 100, 200, 250, 320, 400, 500 и 630 А, но при обязательном наличии у них дугогасительных камер. Если же дугогасительных камер нет, то при напряжении 380 В переменного тока они могут коммутировать цепи при силе тока 0,3I

Н для номинальной силы тока 100 и 250 А, и лишь 0,1I_Н при номинальной силе тока 400 и 630 А.

Выпускают также аппараты, предназначенные для выполнения функций как рубильника, так и предохранителя. Применяют их для ручного включения и отключения цепей под нагрузкой, а также для защиты цепей при перегрузках и коротких замыканиях. Предохранители-выключатели изготавливают двух — и трехполюсные, рассчитанные на силу тока до 350 А и напряжение до 500 В. Привод – от боковой рукоятки или рычажный. Наиболее часто используют предохранители-выключатели типа ППВ и блоки предохранителей-выключателей БПВ. В блоках БПВ применена рычажно-кулисная система привода, обеспечивающая прямолинейное поступательное перемещение траверсы с закрепленными на ней предохранителями ПН2. Разрыв цепи происходит одновременно в двух местах (на концах предохранителей). Это позволяет применять блоки БПВ без дугогасительных устройств. Условное графическое и буквенное обозначение рубильников приведено на рис.1.2.

Рис.1.2.Условное обозначение рубильников

Рубильники и переключатели выбирают по роду и величине питающего напряжения, току нагрузки, количеству переключений, которые они допускают по условиям механической и электрической износостойкости, а также конструктивному исполнению с учетом степени защиты их от влияния внешней среды.

Рубильник — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 февраля 2018; проверки требуют 2 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 февраля 2018; проверки требуют 2 правки. Устройство рубильника с моментальным ножом (1917 год).

Руби́льник — простейший электрический коммутационный аппарат с ручным приводом и металлическими ножевыми контактами, входящими в неподвижные пружинящие контакты (гнёзда), применяемый в электротехнических цепях для включения/отключения нагрузки с большой силой тока.

Рубильник механический разъединитель (приводимый в действие мускульной силой и имеющий фиксатор положений) — контактный коммутационный аппарат, предназначенный для коммутации электрической цепи с номинальными значением силы тока , который для обеспечения безопасности работ имеет в отключенном положении изоляционный видимый промежуток.

Рубильники применяются для включения узлов, находящихся под нагрузкой (с дугогасительной камерой), и систем подачи электроснабжения с большой силой тока (обычно от 20 Ампер). Рубильники без дугогасительной камеры предназначены для включения и отключения сети без нагрузки.

4.1.9. Аппараты рубящего типа должны устанавливаться так, чтобы они не могли замкнуть цепь самопроизвольно, под действием силы тяжести. Их подвижные токоведущие части в отключенном положении, как правило, не должны быть под напряжением.

4.1.10. Рубильники с непосредственным ручным управлением (без привода), предназначенные для включения и отключения тока нагрузки и имеющие контакты, обращенные к оператору, должны быть защищены несгораемыми оболочками без отверстий и щелей. Указанные рубильники, предназначенные лишь для снятия напряжения, допускается устанавливать открыто при условии, что они будут недоступны для неквалифицированного персонала.

Правила устройства электроустановок (ПУЭ), Издание седьмое. Утверждены Приказом Минэнерго России от 08.07.2002 № 204

(англ. Triple Pole Single Throw) Рубильник, используемый для закорачивания обмотки трёхфазного генератора в целях торможения ветряной турбины.

• перекидной рубильник — первая самая простая модификация с одним или двумя положениями фиксации коммутации, с любым количеством одновременно коммутируемых линий.
• рубильник с поворотным приводом

Чаще всего рубильники имеют степень защищенности IP00, и располагаются в специальных защитных ящиках, с выведенным на внешнюю сторону рычагом управления (так называемые ящики с блоком «предохранитель-выключатель»).

Рубильники, имеющие компактный размер и выполненные в защищенном корпусе, а также не имеющие характерного длинного (порядка 20 см и более) рычага принято называть «выключатель» или «разъединитель».

Подключаться может при помощи:

• обжатого гильзой проволочного провода;
• провода с центральной жилой;
• шинопровода.

Устройство и назначение рубильника РПС-2

Рубильник это электрический коммутационный аппарат, служащий для коммутации (включения-отключения) электрических цепей в сетях переменного тока до 660В, в сетях с постоянным током до 440В.

Рубильник РПС-2 имеет ручной привод,  который может быть выполнен как с правой стороны, так и с левой в зависимости от комплектации. Рубильником разрешается отключать токи нагрузки, на которые он рассчитан. Например, рубильник, который показан на наших фото, рассчитан на ток нагрузки 250А. 

Рубильники получили довольно широкое применение. Они устанавливаются на подстанциях в панелях ЩО-70, в щитовых, во вводных распределительных устройствах жилых домов (ВРУ). Могут устанавливаться и на улице, но тогда рубильник должен быть установлен в закрытый щит.

Рисунок 1. Рубильник РПС-2.

Во всех рубильниках РПС предусмотрена защита отходящих линий (потребителей) от перегрузок, от токов короткого замыкания. Защита выполнена при помощи плавких предохранителей ПН-2 (попросту вставки).

Вставки ПН-2 устроены следующим образом. В керамический корпус предохранителя насыпан специальный кварцевый песок, через который от одного контакта предохранителя к другому проходит проводник, сечение которого рассчитано таким образом, что при превышении тока выше нормы этот проводник перегорает. А песок нужен лишь для того чтобы блокировать электрическую дугу при перегорании предохранителя.  Цепь разрывается, и ток прекращается, таким образом, осуществляется защита потребителей.

Рисунок 2. Плавкие вставки ПН-2.

Устройство рубильника РПС-2.

Основанием конструкции рубильника РПС-2 является металлическая платформа покрытая слоем цинка, на которой крепятся керамические изоляторы. На изоляторах закреплены контакты рубильника. Верхние и нижние контакты рубильника РПС-2 имеют отверстия для присоединения к ним кабелей.

Плавкие предохранители вставляются в контакты рубильника, они достаточно плотно зажаты пружинными кольцами, что исключает слабый контакт и предотвращает нагрев в месте соединения. Три подвижных контакта рубильника РПС-2 соединены между собой изолирующим материалом.

Рисунок 3. Рубильник РПС-2, вид спереди. 

Рисунок 4. Рубильник РПС-2 вид сбоку.

Рисунок 5. Ручка привода.

Включение и отключение рубильника (коммутация) осуществляется в ручную, при помощи специального привода.  Привод состоит из ручки и тяги.  Ручка рубильника РПС-2 крепится к щиту, в котором установлен рубильник, а к ручке прикручивается тяга. Второй конец тяги соединяется с приводом рубильника.

Производители выпускают множество рубильников на разные токи, в зависимости от потребностей.  В наше время рубильники РПС-2 применяются в основном для модернизации оборудования,  для замены вышедших из строя рубильников.

При монтаже нового оборудования в новых проектах эти рубильники используют все реже и реже из-за их морально устаревшей конструкции.  

Расшифровка в обозначении рубильников РПС.

Рубильник РПС-2/1 П 250 У3

• РП обозначние серии рубильника с предохранителями
• С буква указывающая на тип привода С- боковой или смещенный (по умолчанию справа)
• Б рукоятка сбоку (по умолчанию справа)
• Ц рукоятка центральная.

Цифра указывающая номинальный ток рубильника

•    1 -номинальный ток 100А
•    2-номинальный ток 250А
•    4-номинальный ток 400А

Дополнительное обознгачение длины рукоятки

•    для рубильников РПС 
•    1-180мм, 2-215 мм по умолчанию 180 мм
•    для рубильников РБ
•   1-170мм, 2-205мм  по умолчанию 170 мм

Расположение рукоятки рубильника у РПС и РПБ

•       П правое
•       Л левое

Назначение рубильников

Подробности

Категория: Низковольтное оборудование

Рубильники предназначены для ручного включения и отключения низковольтных электрических цепей постоянного и переменного тока. Это наиболее простые и широко распространенные аппараты для цепей с номинальным током до 1000А.
По способу управления бывают с центральной рукояткой Р и боковой РБ, центральным рычажным приводом — РПЦ и боковым — РПБ.
По количеству полюсов рубильники бывают одно-, двух-, трех- и четырехполюсные.
По месту установки рубильники выпускаются с расположением на лицевой и задней стороне щита. Рубильники, установленные на лицевой стороне, могут иметь переднее и заднее присоединение проводов.
В обозначение типа рубильника кроме букв входят цифры указывающие число полюсов, номинальный ток и другие данные. Например, Р16 означает, что это рубильник однополюсной, на 600А.
На рис. 1, а изображен трехполюсной рубильник с центральной рукояткой и передним присоединением проводов. На панели 4 из изоляционного материала крепятся неподвижные контактные стойки 5 с губками. Подвижные контактные ножи 3 шарнирно связаны с нижними стойками. Соединительная изоляционная планка 2 с рукояткой управления 1 объединяет ножи между собой и обеспечивает их одновременное размыкание с верхними контактными стойками 5 при отключении и замыкание — при включении Открытые рубильники такого типа служат для отключения электрических цепей без нагрузки с целью создания видимого разрыва цепи при ремонтных работах.
На рис. 1, б показан рубильник с рычажным приводом, подвижный контактный нож 3 вращается в шарнирной стойке 4, создавая разрыв с неподвижным контактом 1. Дугогасительная камера 2 обеспечивает гашение электрической дуги, возникающей при размыкании контактов.

Рис. 1. Трехполюсный рубильник: а — с центральной ручкой; б — с рычажным приводом
Это происходит при повороте рукоятки управления на лицевой панели шкафа вокруг оси 6, при этом тяга 5 перемещается вправо и передает движение ножам 3 всех полюсов, объединенным валом. Контактная система рубильника расположена внутри шкафа, что делает операции с рубильниками безопасными для персонала.

 

Рубильники, пакетные выключатели и переключатели — КиберПедия

 

Коммутационные аппараты до 1000 В предназначены для коммутации электрических цепей в нормальном и аварийных режимах в одно-, двух- и трехфазных сетях переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением 110, 220, 380 и 660 В.

К коммутационным аппаратам до 1000 В относятся: рубильники и переключатели, плавкие предохранители, контакторы, магнитные пускатели и автоматические выключатели.

Рубильники предназначены для ручного включения и отключения электрических цепей постоянного и переменного тока напряжением до 500 В включительно и на номинальные токи до 10000 А.

Предельный ток, который может отключать рубильник, обычно меньше номинального. Для повышения предельного отключаемого тока рубильники снабжают дугогасительными камерами с дугогасительными решетками. В этом случае рубильники допускают отключение тока до (1—1,25) I_ном.

Рубильник, не снабженный устройством для гашения дуги, служит для снятия напряжения ¾ отключения цепи без тока и создания видимого разрыва.

По конструкции различают одно-, двух- и трехполюсные рубильники.

Привод рубильников может осуществляться при помощи центральной рукоятки, боковой рукоятки или дистанционно через систему рычагов. В установках собственных нужд электростанций наибольшее распространение получили рубильники с ручным рычажным приводом.

Для надежного отключения и предохранения ножей от обгорания рубильники выполняют с моментным отключением или с дугогасительными контактами. Моментное отключение достигается при помощи моментного ножа, связанного пружиной с параллельным главным ножом. При отключении сначала выходит главный нож и растягивает пружину. Скорость движения моментного ножа и раствор контактов определяются параметрами отключающей пружины. При использовании дугогасительных камер моментные ножи обычно не применяют.

Дугогасительные контакты используют в рубильниках постоянного тока при токах более 100 А и во всех рубильниках переменного тока, где скорость расхождения контактов и их раствор практически не влияют на условия гашения дуги. Эти контакты отключаются последними и служат для защиты главных контактов от обгорания.

Гашение дуги постоянного тока (до 75 А) происходит вследствие её механического растягивания. При больших токах гашение дуги осуществляется за счет ее перемещения электродинамическими силами взаимодействия. Чем короче нож, тем больше силы взаимодействия между дугой и деталями рубильника, что повышает отключающую способность рубильника.

Гашение дуги переменного тока осуществляется за счет околокатодной электрической прочности (150—250 В), имеющей место при переходе тока через нуль. Длина ножа в рубильниках переменного тока выбирается по механическим условиям.

Применение дугогасительных камер обеспечивает гашение дуги при отключении номинальных токов рубильниками постоянного тока 220 В и переменного тока 380 В. При напряжении 440 и 500 В отключаемые токи составляют 0,5 I_ном.

Выключатели-предохранители предназначены для включения/ выключения нагрузки и защиты от коротких замыканий и перегрузок (рис. 3.10).

Выключатели-предохранители состоят из следующих частей:

¾ трёхполюсного основания, оснащенного пружинными контактными губками для присоединения кабелей;

¾ основания с дугогасительными камерами и защитного экрана нижних контактов;

¾ съёмной блок-ручки с местом под плавкие вставки.

 

Рис. 3.10. Внешний вид рубильника с функцией защиты (выключатель-предохранитель)

 

Переключатели предназначены для переключения электрических цепей.

Пакетные переключатели имеют малые габариты, удобны в монтаже; при переключении исключается выброс пламени и газов. Контактная система позволяет управлять одновременно большим количеством цепей. Такими переключателями разрешается отключать номинальные токи.

Пакетные выключатели не обеспечивают видимого разрыва цепи, поэтому в некоторых цепях необходимо устанавливать рубильники.

 

Назначение и устройство рубильников

 

Назначение рубильников. Рубильник — наглядный пример наиболее простого устройства коммутации. Это электрический коммутационный аппарат, имеющий ручное управление, функция которого — отлючение/включение или переключение электроцепей: переменного тока — с напряжением до 660 Вольт, постоянного тока — до 440 Вольт. Причем, наличие дугогасительной камеры допускает совершать данные операции не только при отсутствии тока в цепи, но и под нагрузкой.

Кроме нечастых неавтоматических коммутаций силовых электроцепей, рубильники (имеющие предохранители — плавкие вставки) могут довольно эффективно использоваться как защита электрических сетей от перегрузок и возникающих в них сверхтоков — токов коротких замыканий. Наличие рубильника на вводе полностью реализует требование пункта 4.1.12 Правил устройства электроустановок:

Область применения рубильников довольно широка: они могут быть установлены в различных РУ (распределительных устройствах), шкафах, электрощитах, для силовых цепей и для цепей управления. Определенные модели рубильников предназначены для их установки в шкафах ТП (трансформаторных подстанций).

Любые рубильники, независимо от их модели могут в целях гарантированной безопасности их эксплуатации могут быть установлены, как написано выше в строго определенных для этого местах — щитах и шкафах закрытых помещений, при отсутствии в окружающей среде агрессивных веществ, пыли.

 

Устройство рубильника. Основа конструкции рубильника — панель, выполненная из изоляционного материала, на которой закреплены стойки с губками — неподвижными контактами рубильника.

Подвижные-же контакты — ножи, жестко закрепленны на одном вале, при включении они «входят»неподвижные губки рубильника, создавая одновременное замыкание всех полюсов. Во многом конструкция рубильника определяется способом привода в движение ножей — подвижных его контактов.

Существуют рубильники с рычажным приводом (ножи приводятся в движение вращением боковой, чаще всего, съемной рукояткой через систему рычагов) и рубильники с центральной рукояткой (в них движение ножей начинается при вращении рукоятки, напрямую связанной с валом, на котором и расположены контактные ножи).

Рубильники второго типа могут быть использованы для отключения электрических цепей, не находящихся под током нагрузки. Это связано с возможностью воздействия электрической дуги на руку отключающего. Отключение цепей под «нагрузкой» возможно рубильниками первого типа — с боковой рукояткой, оснащенными специальными дугогасителями на каждом полюсе, нейтрализующими дугу ее разделением на короткие отдельные дуги.

Во многих современных рубильниках реализована такая дополнительная мера электробезопасности, как блокировка дверок во включенном положении — т. е., пока рубильник включен, открыть его дверку не получиться. Помимо невозможности открытия дверки включенного рубильника, механизм также заблокирует привод рубильника при открытой дверке рубильника и включить его получиться лишь закрыв ее.