Vilka typer och typer av brytare finns i elektriska nätverk

Huvudskillnaden mellan dessa omkopplingsenheter från alla andra liknande enheter är den komplexa kombinationen av kapacitet:

1. att bibehålla den nominella belastningen i systemet under lång tid på grund av den tillförlitliga överföringen av kraftfulla strömmar av el genom dess kontakter;

2. att skydda driftutrustning från oavsiktlig skada i den elektriska kretsen genom att snabbt koppla bort strömförsörjningen från den.

Under normala driftsförhållanden kan operatören manuellt växla lasten med strömbrytarna, vilket ger:

• olika kraftscheman;

• ändra nätverkskonfigurationen;

• ta utrustningen ur drift.

Nödsituationer i elektriska system uppstår omedelbart och spontant. En person kan inte snabbt reagera på sitt utseende och vidta åtgärder för att eliminera dem. Denna funktion är tilldelad automatiska enheter inbyggda i strömbrytaren.

Inom el accepteras uppdelningen av elektriska system efter typ av ström:

• permanent;

• alternerande sinusformad.

Dessutom finns det en klassificering av utrustning enligt storleken på spänningen för:

• låg spänning - mindre än tusen volt;

• hög spänning — allt annat.

För alla typer av dessa system har egna strömbrytare skapats för upprepad drift.

AC-kretsar

Denna kategori av nycklar har ett enormt sortiment av modeller tillverkade av moderna tillverkare. Den klassificeras efter nätspänning och strömbelastning.

Elektrisk utrustning upp till 1000 volt

Beroende på kraften hos den överförda elektriciteten är automatiska omkopplare i växelströmskretsar konventionellt uppdelade i:

1. modulär;

2. i ett gjutet fodral;

3. kraftluft.

Modulära konstruktioner

Den specifika designen i form av små standardmoduler med en breddmultipel på 17,5 mm bestämmer deras namn och design med möjlighet till montering på Din-skena.

Den interna strukturen hos en av dessa strömbrytare visas på bilden. Dess kropp är helt gjord av ett hållbart dielektriskt material som eliminerar elektrisk stöt till en person.

Matnings- och utgångsledningarna är anslutna till det övre respektive undre kopplingsblocket. För manuell kontroll av omkopplartillståndet är en spak med två fasta lägen installerad:

• den övre är utformad för att leverera ström genom en sluten strömförsörjningskontakt;

• nedan — ger ett avbrott i strömkretsen.

Var och en av dessa maskiner är designad för kontinuerlig drift till ett visst värde märkström (Yin). Om belastningen blir större bryts strömkontakten. För detta ändamål placeras två typer av skydd inuti lådan:

1. termisk frigöring;

2. strömavbrott.

Principen för deras funktion gör det möjligt att förklara tidsströmkarakteristiken, som uttrycker beroendet av skyddsdrifttiden på belastningen eller felströmmen som passerar genom den.

Grafen som visas på bilden ges för en specifik strömbrytare när gränsdriftszonen är vald till 5 ÷ 10 gånger märkströmmen.

Vid initial överbelastning, termisk frigöring från bimetallisk platta, som med en ökad ström gradvis värms upp, böjer och verkar på avstängningsmekanismen inte omedelbart, men med viss tidsfördröjning.

Således tillåter det små överbelastningar i samband med en kortvarig anslutning av användare att själv ta bort och eliminera onödiga avstängningar. Om belastningen ger kritisk uppvärmning av ledningar och isolering, bryts strömkontakten.

När en nödström uppstår i den skyddade kretsen, som kan bränna utrustningen med sin energi, träder en elektromagnetisk spole i funktion. Med en impuls, på grund av den ökade belastningen som har inträffat, kastar den kärnan på utlösningsmekanismen för att omedelbart stoppa out-of-bounds-läget.

Grafen visar att ju högre kortslutningsströmmar desto snabbare utlöses de av den elektromagnetiska utlösningen.

Hushållets automatiska ångskydd fungerar på samma principer.

När stora strömmar avbryts skapas en elektrisk ljusbåge vars energi kan bränna kontakterna. För att eliminera dess effekt används en ljusbågssläckningskammare i strömbrytare, som delar upp ljusbågsurladdningen i små strömmar och släcker dem på grund av kylning.

Flera utskärningar av modulära strukturer

Magnetiska trippar är avstämda och matchade för att fungera med specifika belastningar eftersom de skapar olika transienter när de startar. Till exempel, när du slår på olika belysningsarmaturer, kan den kortsiktiga startströmmen på grund av glödtrådens växlande motstånd närma sig tre gånger det nominella värdet.

Därför, för gruppen av uttag av lägenheter och belysningskretsar, är det vanligt att välja automatiska strömbrytare med en ström-tidskarakteristik av typen «B». Det är 3 ÷ 5 tum.

Induktionsmotorer, när de roterar en driven rotor, orsakar större överbelastningsströmmar. För dem, välj maskiner med karakteristiska «C» eller — 5 ÷ 10 In. På grund av den skapade reserven i tid och ström tillåter de motorn att rotera och är garanterade att gå in i driftläge utan onödiga avstängningar.

Inom industriell produktion, på metallskärmaskiner och mekanismer, finns laddade drev kopplade till motorer som skapar mer ökade överbelastningar. För sådana ändamål används automatiska omkopplare med karakteristiken «D» med en klassificering på 10 ÷ 20 In. De har visat sig väl när de arbetar i kretsar med aktiv-induktiv belastning.

Dessutom har maskiner ytterligare tre typer av standardtids-strömkarakteristika som används för speciella ändamål:

1. "A" — för långa ledningar med aktiv belastning eller skydd av halvledarenheter med ett värde av 2 ÷ 3 In;

2. "K" — för uttryckta induktiva belastningar.

3. «Z» — för elektronisk utrustning.

I olika tillverkares tekniska dokumentation kan gränsvärdet för de två sista typerna skilja sig något.

Gjutna boxbrytare

Denna klass av enheter kan växla högre strömmar än modulära konstruktioner. Deras last kan nå värden upp till 3,2 kiloampere.

De tillverkas enligt samma principer som modulära strukturer, men med hänsyn till de ökade kraven för att överföra den ökade belastningen försöker de ge dem relativt små dimensioner och hög teknisk kvalitet.

Dessa maskiner är konstruerade för säker drift i industrianläggningar. Enligt värdet på den nominella strömmen är de villkorligt uppdelade i tre grupper med förmågan att byta laster upp till 250, 1000 och 3200 ampere.

Strukturell design av deras kropp: tre- eller fyrpoliga modeller.

Strömbrytare för luft

De arbetar i industriella installationer och tål mycket kraftiga strömmar upp till 6,3 kiloampere.

Dessa är de mest komplexa enheterna för omkoppling av lågspänningsenheter.De används för drift och skydd av elektriska system som in- och utgångsenheter för högeffektdistributionssystem och för att ansluta generatorer, transformatorer, kondensatorer eller kraftfulla elmotorer.

En schematisk representation av deras interna struktur visas på bilden.

Här används nu dubbel urkoppling av matningskontakten och ljusbågssläckningskammare med galler installeras på var sida om urkopplingen.

Funktionsalgoritmen inkluderar stängningsspolen, stängningsfjädern, fjäderladdningens motordrivning och automationselementen. En strömtransformator med skydds- och mätspole är integrerad för att övervaka strömbelastningarna.

Elektrisk utrustning över 1000 volt

Strömbrytare för högspänningsutrustning är mycket komplexa tekniska anordningar och görs strikt individuellt för varje spänningsklass. De används ofta av transformatorstationer.

Det ställs krav på dem:

• hög tillförlitlighet;

• säkerhet;

• produktivitet;

• enkel användning;

• relativ tystnad under drift;

• optimalt pris.

Lasterna som går sönder högspänningsbrytare i händelse av ett nödstopp åtföljt av en mycket stark båge. Olika metoder används för att släcka den, inklusive att bryta kretsen i en speciell miljö.

Denna switch inkluderar:

• kontaktsystem;

• ljusbågssläckningsanordning;

• spänningsförande delar;

• isolerat hus;

• drivmekanism.

En av dessa omkopplingsenheter visas på bilden.

För högkvalitativ drift av kretsen i sådana strukturer, förutom driftsspänningen, överväga:

• det nominella värdet av belastningsströmmen för dess tillförlitliga överföring i tillståndet;

• maximal kortslutningsström vid eff. värde som avstängningsmekanismen kan motstå;

• tillåten komponent av den aperiodiska strömmen vid tidpunkten för kretsfel;

• automatisk återstängning och två AR-cykler.

Enligt metoderna för att släcka bågen under utlösning klassificeras strömbrytare i:

• Smör;

• Vakuum;

• luft;

• SF6-gas;

• autogas;

• elektromagnetiska;

• autopneumatisk.

För pålitlig och bekväm drift är de utrustade med en drivmekanism som kan använda en eller flera typer av energi eller deras kombinationer:

• upphöjd fjäder;

• lyft last;

• tryckluftstryck;

• elektromagnetisk puls från solenoiden.

Beroende på användningsförhållandena kan de skapas med förmågan att arbeta vid spänningar från 1 till 750 kilovolt inklusive. Naturligtvis har de en annan design. dimensioner, automatiska och fjärrstyrda funktioner, skyddsinställningar för säker drift.

Hjälpsystem för sådana brytare kan ha en mycket komplex grenstruktur och placeras på ytterligare paneler i speciella tekniska byggnader.

DC-kretsar

Dessa nätverk har också ett stort antal switchar med olika kapacitet.

Elektrisk utrustning upp till 1000 volt

Moderna DIN-skena monterbara modulära enheter presenteras massivt här.

De kompletterar framgångsrikt klasserna av gamla maskiner av denna typ AP-50, AE och liknande, som fästes på panelernas väggar med skruvförband.

DC modulära konstruktioner har samma struktur och funktionsprincip som deras AC motsvarigheter. De kan utföras av en eller flera enheter och väljs efter belastningen.

Elektrisk utrustning över 1000 volt

Högspänningslikströmsbrytare används i elektrolysanläggningar, metallurgiska industrianläggningar, elektrifierade järnvägs- och stadstransporter och kraftverk.

De viktigaste tekniska kraven för driften av sådana enheter motsvarar deras växelströmsmotsvarigheter.

Hybrid strömbrytare

Forskare från det svensk-schweiziska företaget ABB lyckades utveckla en högspänningslikströmsbrytare som kombinerar två kraftstrukturer i sin enhet:

1.SF6-gas;

2. vakuum.

Det kallas hybrid (HVDC) och använder tekniken för sekventiell ljusbågssläckning i två medier samtidigt: svavelhexafluorid och vakuum. För detta ändamål är följande anordning monterad.

Spänning läggs på den övre bussen på hybridvakuumbrytaren och tas bort från den nedre bussen på SF6-strömbrytaren.

Strömförsörjningen till de två omkopplingsanordningarna är seriekopplade och styrs av sina separata drivenheter. För att de ska kunna arbeta samtidigt skapades en styrenhet för synkroniserad drift, som sänder kommandon till en oberoende driven kontrollmekanism via en optisk kanal.

Tack vare användningen av högprecisionsteknologier kunde konstruktörerna uppnå koordinering av åtgärderna för enheterna för de två enheterna, vilket passar in i ett tidsintervall på mindre än en mikrosekund.

Strömbrytaren styrs av en reläskyddsenhet inbyggd i kraftledningen via en repeater.

Hybridbrytaren gjorde det möjligt att avsevärt öka effektiviteten hos komposit SF6 och vakuumstrukturer genom att utnyttja deras kombinerade egenskaper. Samtidigt var det möjligt att inse fördelarna jämfört med andra analoger:

1. förmågan att på ett tillförlitligt sätt stänga av kortslutningsströmmar vid hög spänning;

2. möjligheten till små ansträngningar för att utföra bytet av kraftelementen, vilket gjorde det möjligt att avsevärt minska dimensionerna och följaktligen priset på utrustningen;

3. Möjligheten att uppfylla olika standarder för att skapa strukturer som fungerar som en del av en separat strömbrytare eller kompakta enheter i en transformatorstation;

4.förmågan att eliminera effekterna av snabbt ökande stress under återhämtning;

5. Förmåga att bilda en grundmodul för arbete med spänningar upp till 145 kilovolt och mer.

En utmärkande egenskap hos designen är förmågan att bryta en elektrisk krets på 5 millisekunder, vilket är nästan omöjligt att göra med kraftenheter av en annan design.

Hybridbrytaren rankades bland årets tio bästa utvecklingar av MIT (Massachusetts Institute of Technology) Technology Review.

Andra tillverkare av elektrisk utrustning är engagerade i liknande forskning. De uppnådde också vissa resultat. Men ABB ligger före dem i denna fråga. Dess ledning tror att AC-överföringen orsakar dess stora förluster. Dessa kan reduceras avsevärt genom att använda högspänningskretsar med likspänning.