Care sunt tipurile și tipurile de întrerupătoare din rețelele electrice

Principala diferență dintre aceste dispozitive de comutare față de toate celelalte dispozitive similare este combinația complexă de capabilități:

1. pentru a menține sarcina nominală în sistem pentru o perioadă lungă de timp datorită transmiterii fiabile a curenților puternici de electricitate prin contactele sale;

2. pentru a proteja echipamentele operaționale de deteriorarea accidentală a circuitului electric prin deconectarea rapidă a sursei de alimentare de la acesta.

În condiții normale de funcționare a echipamentului, operatorul poate comuta manual sarcina cu întrerupătoarele, oferind:

• diferite scheme de alimentare;

• modificarea configurației rețelei;

• retragerea echipamentului din exploatare.

Situațiile de urgență în sistemele electrice apar imediat și spontan. O persoană nu este capabilă să reacționeze rapid la aspectul său și să ia măsuri pentru a le elimina. Această funcție este atribuită dispozitivelor automate încorporate în întrerupător.

În energie electrică, se acceptă împărțirea sistemelor electrice după tipul de curent:

• permanent;

• alternant sinusoidal.

În plus, există o clasificare a echipamentelor în funcție de mărimea tensiunii pentru:

• tensiune joasă - mai puțin de o mie de volți;

• înaltă tensiune — orice altceva.

Pentru toate tipurile de aceste sisteme, au fost create propriile întreruptoare automate proiectate pentru funcționare repetată.

circuite AC

Această categorie de chei are o gamă largă de modele produse de producători moderni. Este clasificat după tensiunea rețelei și sarcina curentă.

Echipamente electrice de până la 1000 volți

În funcție de puterea energiei electrice transmise, comutatoarele automate în circuitele de curent alternativ sunt împărțite în mod convențional în:

1. modular;

2. în carcasă turnată;

3. aer de putere.

Proiecte modulare

Designul specific sub forma unor module standard mici cu un multiplu de lățime de 17,5 mm determină denumirea și designul acestora cu posibilitatea de montare pe șină Din.

Structura internă a unuia dintre aceste întrerupătoare este prezentată în fotografie. Corpul său este realizat în întregime dintr-un material dielectric durabil care elimină șoc electric pentru o persoană.

Firele de alimentare și de ieșire sunt conectate la blocul terminal superior și respectiv inferior. Pentru controlul manual al stării comutatorului, este instalată o pârghie cu două poziții fixe:

• cel de sus este proiectat să furnizeze curent printr-un contact de alimentare închis;

• de mai jos — asigură o întrerupere a circuitului de alimentare.

Fiecare dintre aceste mașini este proiectată pentru funcționare continuă la o anumită valoare curent nominal (Yin). Dacă sarcina devine mai mare, contactul de putere este întrerupt. În acest scop, în interiorul cutiei sunt plasate două tipuri de protecție:

1. degajare termică;

2. întrerupere curentă.

Principiul funcționării lor face posibilă explicarea caracteristicii curentului de timp, care exprimă dependența timpului de funcționare a protecției de sarcina sau curentul de defect care trece prin acesta.

Graficul prezentat în fotografie este dat pentru un anumit întrerupător atunci când zona limită de funcționare este selectată la 5 ÷ 10 ori curentul nominal.

În caz de suprasarcină inițială, eliberarea termică din placa bimetalica, care cu un curent crescut se încălzește treptat, se îndoaie și acționează asupra mecanismului de oprire nu imediat, ci cu o anumită întârziere.

Astfel, permite supraîncărcările mici asociate cu o conexiune pe termen scurt a utilizatorilor să se autoelimine și să elimine opririle inutile. Dacă sarcina asigură încălzirea critică a cablajului și a izolației, contactul de putere este întrerupt.

Când în circuitul protejat apare un curent de urgență, capabil să ardă echipamentul cu energia sa, atunci intră în acțiune o bobină electromagnetică. Cu un impuls, din cauza creșterii sarcinii care a avut loc, aruncă miezul pe mecanismul de declanșare pentru a opri imediat modul în afara limitelor.

Graficul arată că cu cât curenții de scurtcircuit sunt mai mari, cu atât sunt declanșați mai repede de eliberarea electromagnetică.

Protectorul automat de abur de uz casnic funcționează pe aceleași principii.

Când curenții mari sunt întrerupți, se creează un arc electric, a cărui energie poate arde contactele. Pentru a elimina efectul acestuia, la întrerupătoarele de circuit este utilizată o cameră de stingere a arcului, care împarte descărcarea arcului în fluxuri mici și le stinge datorită răcirii.

Decupaje multiple ale structurilor modulare

Deplasările magnetice sunt reglate și adaptate pentru a funcționa cu sarcini specifice, deoarece creează diferite tranzitorii atunci când pornesc. De exemplu, la pornirea diferitelor corpuri de iluminat, curentul de pornire pe termen scurt datorat rezistenței variabile a filamentului se poate apropia de trei ori valoarea nominală.

Prin urmare, pentru grupul de prize de apartamente și circuite de iluminat, se obișnuiește să se aleagă întrerupătoare automate cu o caracteristică curent-timp de tip «B». Adică 3 ÷ 5 inci.

Motoarele cu inducție, atunci când rotesc un rotor antrenat, provoacă curenți de suprasarcină mai mari. Pentru ei, alegeți mașini cu caracteristica «C» sau — 5 ÷ 10 In. Datorită rezervei create în timp și curent, acestea permit motorului să se rotească și au garantat intrarea în modul de funcționare fără opriri inutile.

În producția industrială, pe mașinile și mecanismele de tăiat metale, există antrenări încărcate conectate la motoare care creează suprasarcini mai mari. În astfel de scopuri, sunt utilizate întrerupătoare automate cu caracteristica «D» cu un rating de 10 ÷ 20 In. S-au dovedit bine atunci când lucrează în circuite cu sarcini activ-inductive.

În plus, mașinile au încă trei tipuri de caracteristici standard timp-curent care sunt utilizate în scopuri speciale:

1. „A” — pentru cablare lungă cu sarcină activă sau protecție a dispozitivelor semiconductoare cu o valoare de 2 ÷ 3 In;

2. „K” — pentru sarcini inductive exprimate;

3. «Z» — pentru dispozitive electronice.

În documentația tehnică a diferiților producători, valoarea limită pentru ultimele două tipuri poate diferi ușor.

Întreruptoare cutie turnată

Această clasă de dispozitive poate comuta curenți mai mari decât modelele modulare. Sarcina lor poate atinge valori de până la 3,2 kiloamperi.

Sunt produse după aceleași principii ca și structurile modulare, dar ținând cont de cerințele crescute pentru transmiterea sarcinii crescute, încearcă să le confere dimensiuni relativ mici și calitate tehnică ridicată.

Aceste mașini sunt proiectate pentru funcționarea în siguranță în instalații industriale. În funcție de valoarea curentului nominal, acestea sunt împărțite condiționat în trei grupuri cu capacitatea de a comuta sarcini de până la 250, 1000 și 3200 de amperi.

Designul structural al corpului lor: modele cu trei sau patru poli.

Întrerupătoare de alimentare cu aer

Acestea funcționează în instalații industriale și rezistă la curenți foarte mari de până la 6,3 kiloamperi.

Acestea sunt cele mai complexe dispozitive de comutare a dispozitivelor de joasă tensiune.Sunt utilizate pentru operarea și protecția sistemelor electrice ca dispozitive de intrare și ieșire pentru sistemele de distribuție de mare putere și pentru conectarea generatoarelor, transformatoarelor, condensatoarelor sau motoarelor electrice puternice.

O reprezentare schematică a structurii lor interne este prezentată în fotografie.

Aici se utilizează acum deconectarea dublă a contactului de alimentare și camere de stingere a arcului cu grile sunt instalate pe fiecare parte a deconectarii.

Algoritmul de funcționare include bobina de închidere, arcul de închidere, acţionarea cu motor a încărcării arcului și elementele de automatizare. Un transformator de curent cu bobină de protecție și de măsurare este integrat pentru a monitoriza sarcinile de curent.

Echipamente electrice peste 1000 volți

Întreruptoarele pentru echipamente de înaltă tensiune sunt dispozitive tehnice foarte complexe și sunt realizate strict individual pentru fiecare clasă de tensiune. Sunt utilizate în mod obișnuit a posturilor de transformare.

Le sunt impuse cerințe:

• fiabilitate ridicată;

• Securitate;

• productivitate;

• ușurință în utilizare;

• liniște relativă în timpul funcționării;

• pret optim.

Încărcăturile care se sparg întreruptoare de înaltă tensiune în cazul unei opriri de urgență însoțite de un arc foarte puternic. Pentru a-l stinge sunt folosite diferite metode, inclusiv întreruperea circuitului într-un mediu special.

Acest comutator include:

• sistem de contact;

• dispozitiv de stingere a arcului;

• piese active;

• carcasa izolata;

• mecanism de antrenare.

Unul dintre aceste dispozitive de comutare este prezentat în fotografie.

Pentru funcționarea de înaltă calitate a circuitului în astfel de structuri, pe lângă tensiunea de funcționare, luați în considerare:

• valoarea nominală a curentului de sarcină pentru transmisia sa fiabilă în starea de pornire;

• curent maxim de scurtcircuit la eff. valoare pe care o poate rezista mecanismul de oprire;

• componentă admisibilă a curentului aperiodic în momentul defectării circuitului;

• capabilități de reînchidere automată și două cicluri AR.

Conform metodelor de stingere a arcului în timpul declanșării, întrerupătoarele sunt clasificate în:

• unt;

• vid;

• aer;

• gaz SF6;

• autogaz;

• electromagnetic;

• autopneumatic.

Pentru o funcționare fiabilă și convenabilă, acestea sunt echipate cu un mecanism de antrenare care poate folosi unul sau mai multe tipuri de energie sau combinațiile acestora:

• arc ridicat;

• sarcină ridicată;

• presiunea aerului comprimat;

• impuls electromagnetic de la solenoid.

În funcție de condițiile de utilizare, acestea pot fi create cu capacitatea de a funcționa la tensiuni de la unu la 750 kilovolți inclusiv. Desigur, au un design diferit. dimensiuni, capabilități de control automat și de la distanță, setări de protecție pentru funcționare în siguranță.

Sistemele auxiliare ale unor astfel de întrerupătoare pot avea o structură ramificată foarte complexă și pot fi amplasate pe panouri suplimentare în clădiri tehnice speciale.

circuite DC

Aceste rețele au, de asemenea, un număr mare de comutatoare cu capacități diferite.

Echipamente electrice de până la 1000 volți

Dispozitivele modulare moderne montabile pe șină DIN sunt prezentate masiv aici.

Ele completează cu succes clasele de mașini vechi de acest tip AP-50, AE și altele asemenea, care au fost fixate pe pereții panourilor cu îmbinări cu șuruburi.

Proiectele modulare DC au aceeași structură și principiu de funcționare ca și omologii lor AC. Ele pot fi executate de una sau mai multe unități și sunt selectate în funcție de sarcină.

Echipamente electrice peste 1000 volți

Întreruptoarele de curent continuu de înaltă tensiune sunt utilizate în instalațiile de electroliză, instalațiile industriale metalurgice, transportul feroviar și urban electrificat și centralele electrice.

Principalele cerințe tehnice pentru funcționarea unor astfel de dispozitive corespund omologilor lor de curent alternativ.

Întrerupător de circuit hibrid

Oamenii de știință de la compania suedeză-elvețiană ABB au reușit să dezvolte un întrerupător DC de înaltă tensiune care combină două structuri de putere în dispozitivul său:

1.SF6 gaz;

2. vid.

Se numește hibrid (HVDC) și folosește tehnologia de stingere secvențială a arcului în două medii în același timp: hexafluorura de sulf și vid. În acest scop, este asamblat următorul dispozitiv.

Tensiunea este aplicată magistralei superioare a întreruptorului de circuit hibrid cu vid și îndepărtată din magistrala inferioară a întreruptorului SF6.

Sursele de alimentare ale celor două dispozitive de comutare sunt conectate în serie și controlate de unitățile lor separate. Pentru ca acestea să funcționeze simultan, a fost creat un dispozitiv de control al operațiunii coordonate sincronizate, care transmite comenzi unui mecanism de control alimentat independent printr-un canal optic.

Datorită utilizării tehnologiilor de înaltă precizie, proiectanții au reușit să realizeze coordonarea acțiunilor unităților celor două unități, care se încadrează într-un interval de timp mai mic de o microsecundă.

Întrerupătorul este controlat de o unitate de protecție releu încorporată în linia de alimentare printr-un repetor.

Întrerupătorul hibrid a făcut posibilă creșterea semnificativă a eficienței SF6 compozit și a structurilor de vid prin exploatarea caracteristicilor lor combinate. În același timp, a fost posibil să se realizeze avantajele față de alți analogi:

1. capacitatea de a opri în mod fiabil curenții de scurtcircuit la tensiune înaltă;

2. posibilitatea unor mici eforturi pentru a efectua comutarea elementelor de putere, ceea ce a făcut posibilă reducerea semnificativă a dimensiunilor și, în consecință, a prețului echipamentului;

3. disponibilitatea îndeplinirii diferitelor standarde pentru crearea structurilor care funcționează ca parte a unui întrerupător separat sau a dispozitivelor compacte ale unei substații;

4.capacitatea de a elimina efectele stresului în creștere rapidă în timpul recuperării;

5. Capacitatea de a forma un modul de bază pentru lucrul cu tensiuni de până la 145 kilovolți și mai mult.

O caracteristică distinctivă a designului este capacitatea de a întrerupe un circuit electric în 5 milisecunde, ceea ce este aproape imposibil de făcut cu dispozitivele de alimentare cu alt design.

Întrerupătorul hibrid a fost clasat printre primele zece dezvoltări ale anului de către MIT (Massachusetts Institute of Technology) Technology Review.

Alți producători de echipamente electrice sunt implicați în cercetări similare. Au obținut și anumite rezultate. Dar ABB este înaintea lor în această chestiune. Conducerea acesteia consideră că transmisia AC cauzează pierderi mari. Acestea pot fi reduse foarte mult prin utilizarea circuitelor de înaltă tensiune de tensiune continuă.