Электрические аппараты управления

Неавтоматические аппараты

Рубильники и переключатели

Рубильники и переключатели являются самыми простыми неавтоматическими выключающими аппаратами. Рубильники предназначены для ручного непосредственного или дистанционного замыкания и размыкания электрических цепей и не рассчитаны на отключение значительных токов. При наличии соответствующих дугогасительных устройств рубильники допускают отключение тока 7= (1-1,25) /ном.

Переключатели предназначены для производства переключений и, по существу, представляют собой двухсторонние рубильники.

Рубильник, не снабженный устройством для гашения дуги, называют разъединителем. Его назначение — отключение цепи без тока и создание в цепи места видимого разрыва.

Производят рубильники и переключатели на токи от 100 А и выше. Отдельные серии рубильников, главным образом постоянного тока, производят на токи до 10000 А. Для лабораторных и учебных целей изготовляют рубильники на малые токи (5 — 10 А). Переключатели, как правило, на очень большие токи не строятся.

Рубильник с центральной рукояткой и моментным дугогасительным ножом

Рис. 12.1. Рубильник с центральной рукояткой и моментным дугогасительным ножом

Рубильники (рис. 12.1) и переключатели выполняются одно-, двух- и трехполюсными. Основными элементами их являются неподвижные врубные контакты 1, подвижные контакты 3, закрепленные шарнирно в других неподвижных контактах 2, дугогасительное устройство, состоящее, в частности, из моментного ножа 4 и его пружины 5, и привод (рукоятка) 6. Монтируются рубильники на изоляционных плитах 7. Конструкция рубильника может выполняться для присоединения проводов сзади или спереди.

Привод может осуществляться при помощи центральной рукоятки (рис.

12.1), боковой рукоятки (рис. 12.2) или дистанционно, через систему рычагов (рис. 12.3).

Рубильник единой серии

Рис. 12.2. Рубильник единой серии:

  • 1 и 2 — неподвижные контакты (стойки) врубной и шарнирный; 3 — подвижной контакт (нож); 4 — дугогасительная камера; 5 — пластины дугогасигельной решетки; 6 — боковая рукоятка;
  • 7 — изолированный валик; 8 — тяга; 9 — вал; 10 — подшипник; 11 — изоляционное основание

Важнейшей частью рубильника являются контакты. Почти исключительное применение в этих аппаратах находят врубные контакты. В рубильниках на малые токи контактное нажатие обеспечивается за счет пружинящих свойств материала губок, а на токи от 100 А и выше — стальными пружинами. С увеличением нажатия падает переходное сопротивление, но увеличивается износ контактов из-за трения, и это ограничивает величину нажатия.

Долгое время считали, что гашение дуги в рубильниках осуществляется за счет механического ее растяжения. Ввиду этого для надежного гашения дуги стремились увеличивать длину ножа.

Исследования показали, что гашение дуги за счет механического ее растягивания имеет место при малых токах (до 75 А), а при больших токах гашение происходит, в основном, за счет перемещения дуги под действием электродинамических сил (F) контура (рис. 12.4) тока в деталях рубильника и дуге. Электродинамические силы растут пропорционально квадрату тока. Поэтому при больших токах скорость движения дуги больше, а время ее гашения меньше. Так как гашение дуги осуществляется за счет электродинамических сил контура, нет необходимости увеличивать длину ножа. Наоборот, сокращение длины ножа ведет к увеличению напряженности магнитного поля и сил, действующих на дугу (рис. 12.5), что приводит к увеличению отключающей способности рубильника. Предельным значением рационального сокращения длины ножа рубильника постоянного тока является такая длина, при которой обеспечивается надежное гашение тока до 75 А.

Гашение электрической дуги при однофазном токе 220 В и трехфазном 380 и 500 В определяется в основном околокатодными явлениями, имеющими место при переходе тока через нуль. Уже при расстоянии порядка 1 мм между контактами дуга надежно гаснет. Выбор длины ножа в рубильниках переменного тока, ввиду этого, следует определять не из условий гашения дуги, а из механических и тепловых условий.

Для надежного отключения и предохранения ножей от обгорания, рубильники выполняются с моментным отключением или с дугогасительными контактами.

Рубильник серии РП-5000

Рис. 12.3. Рубильник серии РП-5000:

  • 1 и 2 — неподвижные контакты; 3 — подвижный контакт главный; 4 — подвижный дугогасительный контакт; 5 — неподвижный дугогасительный контакт; 6 — рукоятка;
  • 7 — тяга; 8 — основание; 9 — изоляционная панель

Под моментным понимают такое отключение, при котором длительность процесса отключения весьма незначительна и не зависит от характера воздействия на рукоятку привода. Выполняется моментное отключение (рис. 12.1). Параллельно с главным ножом 3 включается второй моментный нож 4, связанный с главным пружиной 5. Во включенном положении ток в основном протекает по главному ножу. При выключении из неподвижных контактов (губок) сначала выходит главный нож. Дуги при этом не возникает, так как ток не прерывается, а продолжает протекать по моментному ножу, который силой трения удерживается в неподвижных контактах. При достаточно отведенном главном ноже пружина растянется и вытянет из контактов моментный нож, на котором возникает дуга отключения. Скорость движения моментного ножа и раствор контактов определяется отключающей пружиной. Кроме защиты главных ножей от обгорания, в этой системе обеспечивается минимально необходимое для погасания дуги расстояние между контактами. Такие рубильники рекомендуются для отключения цепей постоянного тока при малых и средних токах.

Недостатком системы является трудность получения одновременного выключения моментных ножей в многополюсных рубильниках. Во многих современных конструкциях при применении дугогасительных камер (рис. 12.2) от моментных ножей отказываются.

Дугогасительные контакты (рис. 12.3) могут применяться в рубильниках постоянного тока при токах свыше 500 А и во всех рубильниках переменного тока, где скорость расхождения контактов и их раствор не влияют заметно на условия гашения дуги. Дугогасительные контакты, выключаясь последними, служат здесь для защиты главных ножей от обгорания.

При монтаже рубильников в распределительных ящиках или в закрытых распределительных устройствах малого объёма, весьма актуальным становится вопрос ограничения размеров дуги. Необходимо, чтобы оставшиеся после погасания дуги ионизированные газы, накапливающиеся при многократных отключениях, не вызывали перекрытия на корпус или между токоведущими частями. В таких случаях рубильники снабжаются различного рода дугогасительными камерами.

Электрическая дуга на контактах рубильника

Рис. 12.4. Электрическая дуга на контактах рубильника:

1 и 2 — подвижный и неподвижный дугогасительные контакты; 3 — дуга

Исследования и опыт показали, что для создания малогабаритных рубильников и переключателей, обладающих надежной коммутационной способностью в пределах своих номинальных токов, необходимо применение небольших дугогасительных камер. Более эффективной следует считать камеру с дугогасительной решеткой.

На большие токи (свыше 1000 А) рубильники выполняются с несколькими параллельными ножами. Например, рубильник на 10000 А скомплектован из десяти параллельных элементов. Такой способ блочного конструирования обладает тем достоинством, что требует отработки только одного блока, например на 1000 А. Набором соответственного числа блоков компонуются рубильники на большие токи.

При переменном токе следует учитывать, что вследствие эффекта близости, ток между отдельными пластинами распределяется неравномерно. Номинальный ток рубильника растет при этом не пропорционально числу пластин, а медленнее. Например, при трех параллельных элементах на 1000 А каждый номинальный ток рубильника будет 2500 А.

Отечественной промышленностью выпускается несколько серий рубильников и переключателей.

Единая серия рассчитана на номинальные токи 100, 250, 400 и 600 А, на номинальные напряжения 220 и 440 В постоянного тока, 380 и 500 В переменного тока.

При напряжении 220 В постоянного тока и 380 В переменного тока при cos^>> 0,8 рубильники, снабженные камерами, коммутируют номинальный ток. При напряжении 440 В постоянного тока и 380 В переменного тока при cos

Механическая износоустойчивость составляет не менее 5000 циклов «включено — выключено».

Общий вид этих рубильников (переключателей) с гашением приведен на рис. 12.2, а рубильников и переключателей без гашения — на рис. 12.6.

Рубильники и переключатели единой серии имеют линейный контакт, образованный выдавками на контактных стойках. Необходимое нажатие достигается кольцевыми пружинами, а на шарнирных стойках — сферическими шайбами.

У рубильников с боковой рукояткой и боковым рычажным приводом ножи жестко связаны изолированным валиком 7 (рис. 12.2), приводимым в движение посредством симметрично расположенных стальных тяг 8, второй конец которых шарнирно связан с валом 9, установленным на двух подшипниковых стойках 10 с задней стороны панели. Такая конструкция позволяет устанавливать аппараты с боковой рукояткой и боковым рычажным приводом в шкафах и ящиках прислонного типа.

Боковая рукоятка съёмная, снимается в отключенном состоянии аппарата. В включённом положении она запирается специальной шайбой. У рубильников с центральной рукояткой ножи также связаны изолированным валиком, который приводится в движение тягой, непосредственно соединенной с рычажным приводом, расположенным с противоположной ножам стороны (подобно тому, как это выполнено в рубильниках серии РП-5000, рис. 12.3). Таким образом, аппараты с центральным приводом устанавливаются так, что рукоятка находится с лицевой стороны щитов и шкафов, а сами аппараты внутри щита и обслуживаются с задней стороны.

Зависимость электродинамических сил F, действующих на дугу, и предельного тока I, отключаемого рубильником, от длины ножа

Рис. 12.5. Зависимость электродинамических сил F, действующих на дугу, и предельного тока I, отключаемого рубильником, от длины ножа:

1 — силы F при токе 1000 А; 2 — предельный ток при d = 55 мм и U = 250 В; 3 — предельный ток при d = 70 мм и U = 250 В

Рубильник-разъединитель и переключатель-разъединитель единой серии

Рис. 12.6. Рубильник-разъединитель и переключатель-разъединитель единой серии

Для обеспечения высокой разрывной способности аппараты с боковой рукояткой и рычажными приводами имеют съемные дугогасительные камеры, устанавливаемые на контактных стойках.

Рубильники серий РО и РП выпускаются на токи 600 и 1000 А, 220 и 440 В постоянного тока, 380 и 500 В переменного тока одно-, двух- и трехполюсными. Рубильники с центральной рукояткой серии РО выполняются только как разъединители. Рубильники с рычажным приводом серии РП (рис. 12.3) отключают номинальные токи при напряжениях 220 и 380 В, а при напряжениях 440 и 500 В применяются как разъединители.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >