Контактно дугогасительная система автоматического выключателя

Необычная история обычного автоматического выключателя

Эволюция защитного устройства: от времен Эдисона до наших дней

Автоматический выключатель настолько привычен для нас, что кажется – в нем нет ничего интересного. Но прежде чем выключатель обрел свой современный облик и поселился в каждом доме, в офисах, школах, торговых центрах и на предприятиях, он прошел долгую эволюцию.

1836–1899 гг.

Первый автомат защиты линии изобрел американец Чарльз Графтон Пейдж. В 1838 г. он создал прерыватель – по сути, ртутный резервуар с контактным стержнем. При увеличении тока появлялось электромагнитное поле, заставляющее стержень подниматься из ртути. Цепь размыкалась, а когда магнитное поле исчезало, все элементы возвращались на свои места.

Позднее появились прообразы плавких предохранителей. Их устройство в 1880 г. запатентовал Томас Эдисон: плавкая вставка из фольги или проволоки помещалась в стеклянную колбу. Внешне предохранитель напоминал привычную нам лампочку, но при кажущейся примитивности обеспечивал разрыв сети при перегрузке: вставка сгорала – цепь размыкалась.

В конце XIX века появились рубильники с автоматической защитой от короткого замыкания. Первую модель создал русский изобретатель Михаил Осипович Доливо-Добровольский. Это был аппарат на пружинных контактах, которые во включенном состоянии удерживались защелкой. Под действием электромагнита она открывалась и приводила в действие отключающую пружину. Этот принцип оказался настолько эффективным, что используется в промышленных автоматических выключателях до сих пор.

Автомат Чарльза Графтона Пейджа

1900–1910 гг.

В начале ХХ века в Европе начался настоящий бум автоматических выключателей. На Всемирной выставке в Париже «Электрическое акционерное общество б. Шуккертъ в Нюрберге» представило трехфазный генератор с новым автоматическим выключателем.

Журнал «Электричество» в 1902 г. сообщал: «Вторичное включение выключателя, после того как он выпал из цепи, возможно только тогда, когда причина, произведшая короткое замыкание или другое повреждение, действительно устранена. Прибор очень чувствителен. Он функционирует всегда при одном и том же токе. Посредством особого винта прибор может быть поставлен на любое количество ампер до 2000».

В 1910 г. появился выключатель с двумя реле. Аппарат отключал сеть мгновенно лишь при больших перегрузках. Если же мощность в сети повышалась незначительно, выключатель срабатывал с регулируемой задержкой.

В этот же период изобретатели задумываются о том, как решить проблему электрической дуги, которая образуется при размыкании контактов и разрушает элементы автоматического выключателя. И Михаил Доливо-Добровольский изобретает дугогасительное устройство: металлическая решетка из изоляционного материала с узкими щелями гасит электрическую дугу за счет дробления на мелкие части.

Автоматические выключатели в начале XX века

1911–1920 гг.

В 1911 г. на выставке в Турине был представлен первый масляный автоматический выключатель. Французы продемонстрировали сразу два варианта: трехфазный на 25 кВ и однофазный на 45 кВ мощностью 10 кВА. Вводы, контактная и дугогасительная системы в таком выключателе помещались в заземленный резервуар с маслом, которое находилось под давлением. Емкость с маслом служила не только для гашения дуги, но и для изоляции токоведущих частей.

Простые, надежные и недорогие, эти автоматические выключатели имели и ряд существенных недостатков: могли взорваться, были пожароопасными и обладали весьма внушительными размерами.

В 1914 г. все тот же Доливо-Добровольский изобретает деионную решетку со специальными электромагнитами для втягивания электрической дуги в щель дугогасительной камеры. Технология помогает гасить дугу максимально эффективно. Принцип, примененный 105 лет назад, используется в автоматических выключателях до сих пор.

1921–1945 гг.

Немецкие инженеры Хуго Штоц и Генрих Шахтнер совершили революцию: они объединили тепловой и магнитный расцепители в единый блок многократного использования. В итоге аппараты стали защищать не только от перегрузок (как это делали их предшественники с одним тепловым расцепителем), но и от коротких замыканий. Теперь вставку не надо было менять после каждого срабатывания – достаточно было нажать кнопку и перезапустить выключатель.

Автоматический выключатель Хуго Штоца

Патент на изобретение немцы получили в 1924 г., а через четыре года на рынке появился первый в мире модульный автоматический выключатель, который без конструктивных изменений выпускался потом на протяжении почти 30 лет.

Реклама автоматических выключателей Хуго Штоца в 20-х — 30-х годах XX века

В 1930-е годы также появились дугогасительные камеры для гашения искр, которые возникают при срабатывании устройства, и контактные накладки из серебросодержащих материалов.

Как говорит Денис Никитин, инженер-эксперт IEK GROUP – одного из ведущих производителей и поставщиков электротехники и светотехники, в наше время чистое серебро при производстве автоматических выключателей не применяется из-за низкой температуры плавления и быстрого разрушения при горении дуги.

В современных устройствах используется сплав серебра с тугоплавким веществом (металлическим или неметаллическим) для повышения стойкости контактной группы. Например, в выключателях серии ВА47-29 и ВА47-100 IEK® используются напайки из серебросодержащего материала, который повышает износостойкость контактной группы и снижает переходное сопротивление. Соответственно, увеличивается срок службы автоматического выключателя, повышается его надежность.

Патент, полученный Хуго Штоцем на автоматический выключатель

Реклама выключателей Штоца на почтовых карточках

1946–1975 гг.

В России развитие технологий шло по несколько иному пути. В послевоенное время повсеместно использовались выключатели АБ25. Расцепители в них стояли только тепловые, следовательно, эти аппараты надежно защищали лишь от перегрузок.

Короткие замыкания становились проблемой: электрическую сеть необходимо разомкнуть мгновенно, но биметаллической пластине теплового расцепителя, чтобы нагреться и сработать, нужно время. Ток короткого замыкания автоматический выключатель с таким расцепителем, конечно, отключал, но пожар в проводке мог начаться раньше.

Что касается дугогасительных камер советских выключателей 1950–1960-х гг., то они содержали небольшое количество пластин. Эффективность гашения дуги в таком случае невысока из-за малого дробления.

В дугогасительных камерах современных устройств пластин значительно больше, при этом инженеры стараются найти оптимальный баланс между увеличенным количеством пластин для эффективности дугогашения и компактностью автоматических выключателей.

Автоматические выключатели в первой половине XX века

Автоматический выклбючатель STOTZ-KONTAKT 1952 года выпуска

Автоматический выключатель ABB

Реклама автоматических выключателей в Германии в 70-х годах XX века

1976–1991 гг.

В течение следующих 20 лет вектор развития автоматических выключателей в мире сместился в сторону улучшения характеристик, совершенствования дугогасительных и контактных систем, появления приводов. Но в нашей стране этот период ознаменован распространением выключателей АЕ1031.

Автоматический выключатель АЕ1031

Расцепитель у них был по-прежнему только тепловой, но было и принципиальное отличие – отсутствие дугогасительной камеры.

При срабатывании устройства его контакты расходятся на бо̀льшее расстояние, чем у аппаратов предыдущего поколения, и дуга гаснет. Подобные выключатели справляются со своей задачей и до сих пор встречаются в квартирных щитках жилых домов.

Выключатель АЕ1031 в разобранном виде

«Лучше заменить такой выключатель на современный, оснащенный электромагнитным расцепителем и дугогасительной камерой. Нагрузки значительно выросли и увеличились значения токов короткого замыкания, – поясняет Денис Никитин (IEK GROUP). – Чтобы обеспечить безопасность электрических сетей, от автоматических выключателей требуются надежное срабатывание и быстродействие. Современные аппараты срабатывают при коротком замыкании практически мгновенно – за 0,1 секунды».

Увеличенная дугогасительная камера автоматического выключателя ВА47-60 IEK®

Из 1990-х в наши дни

В 1990-е гг. Россия совершила колоссальный рывок в разработке и производстве автоматических выключателей, перенимая лучший опыт зарубежных компаний и внедряя собственные технологии, отвечающие на запросы внутреннего рынка.

Большинство современных отечественных выключателей имеют и тепловой, и электромагнитный расцепители, защищают сеть одновременно от перегрузок и коротких замыканий.

Для них производители выпускают дополнительные модули, расширяющие функциональные возможности автоматических выключателей.

Например, изобретены расцепители, которыми можно управлять дистанционно. Они позволяют размыкать цепь на расстоянии и незаменимы во время пожара, когда требуется отключить вентиляцию или открыть электромагнитный замок дверей, но доступа к щиту уже нет.

Современный ВА47-60М IEK®

Импульс от системы пожарной охраны поступает на независимый расцепитель, и тот отключает автоматический выключатель. В качестве примера можно привести расцепитель РН47 с безвинтовым креплением с диапазоном рабочего напряжения 161–253 В, который используется для отключения одно-, двух-, трех- или четырехполюсного автоматического выключателя серий ВА47-29 и ВА47-100 IEK®.

Механическая износостойкость современных автоматических выключателей рассчитана не менее, чем на 20 000 циклов, а электрическая – не менее, чем на 6000. Столь внушительных показателей ведущим производителям удалось достичь благодаря специальной конструкции корпуса с улучшенной теплоотдачей и его дополнительной защите от прогорания из-за дуги (отвод тепла осуществляется за счет пластиковой и металлической пластин).

Продолжается и эволюция дугогасительных камер: в них увеличивается количество пластин, на выходе устанавливаются двойные искрогасящие решетки, которые повышают пожарную безопасность аппарата, препятствуя выбрасыванию продуктов горения дуги наружу.

Отдельно стоит сказать о вкладе отечественных производителей: в 2013 году российская компания IEK получила патент № 139886 на дугогасительную систему с увеличенным сроком службы за счет повышенной устойчивости к токам короткого замыкания. Запатентованной технологией оснащены все автоматические выключатели серии ВА47-29 IEK®.

В современные аппараты все активнее внедряются системы автоматического регулирования характеристик (в зависимости от условий работы), прогнозируется все более широкое применение микропроцессоров для моделирования дуги и появление трехфазных автоматов с временем срабатывания 1 мс. Эволюция автоматического выключателя продолжается.

Материал подготовлен пресс-службой IEK GROUP

Автоматические выключатели

Автоматический выключатель — это контактный коммутационный аппарат (электротехническое или электроустановочное устройство), способный включать, проводить и отключать токи при нормальном состоянии электрической цепи, а также включать, проводить в течение определённого устанавливаемого времени и отключать токи в определённом аномальном состоянии цепи электрического тока. Автоматический выключатель предназначен для нечастых включений, а также для защиты кабелей и конечных потребителей от перегрузки и короткого замыкания.

Автоматические выключатели выполняют одновременно функции защиты и управления. Независимо от выполняемых функции автоматические выключатели подразделяются по собственному времени срабатывания tс, в (времени с момента подачи команды до начала размыкания контактов) на

• нормальные tc, в=0,02-0,1 с,
• селективные (tc, в регулируется до 1с)
• быстродействующие, обладающие токоограничивающим эффектом (tс, в не более 0,005 с).

Устройство автоматического выключателя.

Автоматический выключатель для монтажа на DIN-рейку конструктивно выполнен в диэлектрическом корпусе. Включение-отключение производится рычажком (1 на рисунке), провода подсоединяются к винтовым клеммам (2). Защелка (9) фиксирует корпус выключателя на DIN-рейке и позволяет обслуживающему электрику при необходимости замены легко его снять (для этого нужно оттянуть защелку, вставив отвертку в петлю защелки). Коммутацию цепи осуществляют подвижный (3) и неподвижный (4) контакты. Подвижный контакт подпружинен, пружина обеспечивает усилие для быстрого расцепления контактов. Механизм расцепления приводится в действие одним из двух расцепителей: тепловым или магнитным.

• Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину (5), нагреваемую протекающим током. При протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина изгибается и приводит в действие механизм расцепления. Время срабатывания зависит от тока (времятоковая характеристика) и может изменяться от секунд до часа. Минимальный ток, при котором должен срабатывать тепловой расцепитель, составляет 1,45 от номинального тока предохранителя. Настройка тока срабатывания производится в процессе изготовления регулировочным винтом (6). В отличие от плавкого предохранителя, автоматический предохранитель готов к следующему использованию после остывания пластины.
• Магнитный (мгновенный) расцепитель представляет собой соленоид (7), подвижный сердечник которого также может приводить в действие механизм расцепления. Ток, проходящий через предохранитель, течет по обмотке соленоида и вызывает втягивание сердечника при превышении заданного порога. Мгновенный расцепитель, в отличие от теплового, срабатывает очень быстро (доли секунды), но при значительно большем превышении тока: в 2÷10 раз от номинала, в зависимости от типа (автоматические выключатели делятся на типы A, B, C и D в зависимости от чувствительности мгновенного расцепителя).

Во время расцепления контактов может возникнуть электрическая дуга, поэтому контакты имеют особую форму и находятся в дугогасительной камере (8).

Согласно ГОСТ Р 50345-99, автоматические выключатели делятся на следующие типы по току мгновенного расцепления:

• тип B: свыше 3·I_n до 5·I_n включительно (где I_n — номинальный ток)
• тип C: свыше 5·I_n до 10·I_n включительно
• тип D: свыше 10·I_n до 50·I_n включительно

У европейских производителей классификация может несколько отличаться. В частности, имеется дополнительный тип A (свыше 2·I_n до 3·I_n).

Варианты исполнения.

Автоматические выключатели выполняются одно -, двух — и трёхполюсными и имеют следующие конструктивные узлы: главной контактной системы, дугогасительной системы, привода, расцепляющего устройства, расцепителей и вспомогательных контактов.

Контактная система может быть трёхступенчатой (с главными, промежуточными и дугогасительными контактами), двухступенчатой (с главными и дугогасительными контактами) и при использовании металлокерамики одноступенчатой.

Дугогасительная система может состоять из камер с узкими щелями или из камер с дугогасительными решётками. Комбинированные дугогасительные устройства — щелевые камеры в сочетании с дугогасительной решеткой применяют для гашения дуги при больших токах.

Для каждого исполнения автоматического выключателя существует предельный ток короткого замыкания, который гарантированно не приводит к выходу из строя автомата. Превышение этого тока может вызвать подгорание или сваривание контактов. Например, у популярных серий бытовых автоматов при токе срабатывания 6-50А предельный ток обычно составляет 1000-10000А (наибольшее распространение получили автоматы с предельным током на 3000, 4500 и 6000А).

Автоматические выключатели изготовляют с ручным и двигательным приводом, в стационарном или выдвижном исполнении. Привод автоматического выключателя служит для включения, автоматического отключения и может быть ручным непосредственного действия и дистанционным (электромагнитным, пневматическим и др.). Автоматические выключатели имеют реле прямого действия, называемые расцепителями.

Отключение.

Отключение автомата может происходить без выдержки времени или с выдержкой. По собственному времени отключения tс, о (промежуток от момента, когда контролируемый параметр превзошел установленное для него значение, до момента начала расхождения контактов) различают нормальные выключатели (tс, о = 0,02-1 с), выключатели с выдержкой времени (селективные) и быстродействующие выключатели (tс, о < 0,005 с).

Нормальные и селективные автоматические выключатели токоограничивающим действием не обладают. Быстродействующие выключатели, так же как предохранители, обладают токоограничивающим действием, так как отключают цепь до того, как ток в ней достигнет значения Іу.

Селективные автоматические выключатели позволяют осуществить селективную защиту сетей путём установки автоматических выключателей с разными выдержками времени: наименьшей у потребителя и ступенчато возрастающей к источнику питания.

Источник — свободная энциклопедия Википедия.

Структура и принципы работы автоматического выключателя ВА-45 серии PROxima

Кабельные сети системы электропередачи служат длительное время. При этом замена кабельной сети обходится очень дорого. Что уж говорить о мощных потребителях электрической энергии.

Мало того, что это дорогостоящее оборудование, зачастую, авария на них может привести к ухудшению жизни многих людей или остановке производственного цикла, что может обернуться убытками и даже создаст угрозу безопасности.

Потребители электрической энергии и соответственно кабельные сети бывают разные — есть такие, где ток достигает нескольких тысяч ампер. В этих случаях для защиты потребителей применяются силовые автоматические выключатели с воздушным диэлектриком (АСВ).

Конструктивными особенностями воздушного автомата является то, что диэлектриком, разделяющим фазы в автомате является воздух, в отличие от силового автомата в литом корпусе, где изолятором фаз являются стенки корпуса.

Компания EKF в этом сегменте оборудования предлагает автоматический выключатель ВА-45 серии Proxima.
Автоматические выключатели ВА-45 серии Proxima — это простой в эксплуатации, надежный силовой автомат. Он поставляется на рынок с 2009 года. За этот период выключатели были установлены в распределительных энергосистемах предприятий, жилищных, складских и коммерческих зданиях и сооружениях.
Значимые проекты, где были установлены силовые автоматы ВА-45 серии Proxima:

• 1. Михайловский горно-обогатительный комбинат, г. Железногорск Курской области
• 2. Титан-Агро, г. Омск
• 3. Цементный терминал, г. Омск
• 4. Бизнес-центр «Овентал Тауэр», г. Тюмень

Наиболее крупный проект установки автоматических выключателей в производстве — это поставка ВА-45 серии Proxima на ОАО «Михайловский ГОК», где за два года было поставлено более 180 автоматических выключателей.

Внутреннее устройство автоматического выключателя ВА-45

Автоматические выключатели ВА-45 серии Proxima оснащены микропроцессорным расцепителем тока (МРТ). Они предназначены для осуществления функций защиты силовых электрических сетей переменного тока низкого напряжения (до 690В) от токов перегрузки и короткого замыкания, оперативных включений и отключений сети при управлении непосредственно оператором или по командным сигналам системы управления распределением электрической энергии, также он выполняет функцию отключения сети, в случае снижения напряжения сети ниже допустимого или пропадания напряжения.

BA-45 серии Proxima являются воздушными выключателями с механизмом свободного расцепления и оперирования контактами посредством механизма с пружинным накопителем энергии.

Выключатель выполнен в виде конструкции, смонтированной на жёсткой раме. Он может быть стационарного и выкатного исполнения.

Основные узлы и агрегаты
Основные органы управления и индикации выведены на лицевую панель:

Органы управления и составные части

Механизм включения, отключения (автоматического отключения)

Состоит из привода оперативных включений-отключений, взводного механизма с пружинным накопителем для функции оперирования, в том числе для обеспечения мгновенного срабатывания выключателя при отключении токов короткого замыкания и перегрузки привода, связывающего его с контактной системой выключателя. Совместно с данным механизмом агрегатируется мотор-редуктор, обеспечивающий функционирование выключателя дистанционно, по команде оператора или с помощью автоматической системы управления.
В рабочем (включённом) состоянии выключателя механизм расцепления находится во взведённом положении.
Взвод перед включением осуществляется вручную, оператором с помощью рукоятки или дистанционно, подачей сигнала на электропривод.
Включение выключателя после взвода осуществляется оператором вручную, воздействием на кнопку включения, или дистанционно, с помощью электромагнита включения.
Выключение осуществляется оператором вручную, воздействием на кнопку выключения, или дистанционно, с помощью команды на независимый или минимальный расцепитель напряжения. Автоматическое отключение, в случае возникновения перегрузки или короткого замыкания, производится по командному сигналу от микро-процессорного блока.

Контактная и дугогасительная системы

Контактная система выключателя представляет собой систему из подвижных и неподвижных контактодержателей, оснащённые износоустойчивыми металлокерамическими контактами, устойчивыми к эрозии при протекании токов короткого замыкания больших величин, обеспечивающих надёжное контактирование после отключения токов КЗ.

Дугогасительные камеры установлены в каждом полюсе выключателя и обеспечивают эффективное гашение дуги при отключении выключателем токов КЗ больших величин.

Выдвижное исполнение

Выключатели выдвижного исполнения имеют разобщающиеся контакты основной и вспомогательных цепей в специальном выдвижном отсеке.

Фиксированный отсек состоит из правой и левой пластин (с направляющими), основания и поперечного элемента.

На основании расположены направляющие для вкатывания и выкатывания аппарата и указатель положения аппарата. В верхней части основания расположены неподвижные контакты для подключения вторичной цепи. При выдвижении автоматического выключателя шины выключателя и выводные шины на корзине разделяются изолирующими шторками.

Существует три положения выключателя с выдвижным элементом:

• — «рабочее» — главная и вспомогательная цепи включены, изолирующая шторка открыта;
• — «испытание и наладка» — главная цепь отключена, изолирующая шторка закрыта. Включена только вспомогательная цепь для проведения тестирования;
• — «выкачено» — главная и вспомогательная цепи отключены, изолирующая шторка закрыта.

Конструкцией выключателей предусмотрена возможность фиксации выключателей в данных положениях с помощью навесного замка, для исключения возможности несанкционированного изменения положений.

Клеммный блок присоединение управления

Фото расцепителя

Микропроцессорные расцепители тока (МРТ)

Предназначены для формирования и регулирования защитной характеристики выключателей в зоне токов перегрузки и короткого замыкания, преобразования и выдачи на дисплеи и телеметрические каналы информаци-онных данных.

Электронный блок управления данной серии является основным узлом защиты автоматических выключателей ВА-45 серии Proxima.

Микропроцессорный блок является отдельным элементом, который устанавливается в корпус автоматического выключателя и при срабатывании приводит в действие механизм расцепления автомата.

Электронный блок управления данной серии используется для защиты распределительных сетей, электродвигателей и для защиты генераторов, помогает избежать аварий на линиях и аварий оборудования, потребляющего электроэнергию вследствие его перегрузок по току короткого замыкания, замыкания на землю.

Электронный блок соответствует стандартам IEC947-2, GB14048.2, проходит стандартные тесты низковольтной электротехнической продукции государственного уровня, а также тесты стандарта EMC. Детали и элементы проходят тщательный отбор на старение, готовая продукция функционирует непрерывно в течение 168 часов в условиях высоких температур, при этом находясь под напряжением, после чего производится ее проверка и выпуск с завода. Этим гарантируется высокое качество и надежность продукции.

Функции электронного блока управления:

• 1. Защита от перегрузки с долгой выдержкой. (0,4-1In; 15-480сек).
• 2. Защита при коротком замыкании с быстрой выдержкой. (0.4-15In;0.1-4 сек).
• 3. Мгновенное срабатывание при коротком замыкании. (4-80In).
• 4. Контроль токовой нагрузки (Индикация трехфазного тока, максимального значения тока, тока нейтрали и тока замыкания на землю).
• 5. Сигнализация.

• Световой индикатор срабатывания от токовой отсечки.
• Световой индикатор срабатывания от кратковременной перегрузки.
• Световой индикатор срабатывания от длительной перегрузки.
• Сигнализация уставки тока длительной перегрузки.
• Сигнализация уставки времени длительной перегрузки.
• Сигнализация уставки тока кратковременной перегрузки.
• Сигнализация уставки времени кратковременной перегрузки.
• Сигнализация уставки токовой отсечки.
• Индикатор повреждения.
• Индикатор расцепления.
• Индикатор тестирования.

6. Амперметр.
При нормальных условиях работы контроллера он отображает максимальное значение фазного тока на одном из полюсов.

• без отключения.
• с отключением.

8. Вывод индикации состояния и причины срабатывания.
После того как контроллер посылает сигнал расцепления, автомат срабатывает, если контроллер остается под напряжением, то он находится в режиме индикации отказов (в случае отсутствия постороннего вмешательства на дисплее отображается время выдержки при срабатывании).Нажимая в этот момент на кнопку «выбор», можно поочередно проверить ток отказа, время отказа, световые индикаторы на панели указывают категорию отказа.

9. Защита от однофазного замыкания на землю.

10. Самодиагностика.
Функция самодиагностики электронного блока управления ВА45. главным образом. используется для контроля функционирования самого контроллера.

11. Контроль температуры среды (сигнал подается при температуре выше 80 °С).

12. Контроль питания.

• Самогенерирующееся питание: энергия поступает из трансформатора тока, а также обеспечивается за счет тока, проходящего по верхнему слою шины главного контура автоматического выключателя.
• Вспомогательное питание: 230VAC, энергия поступает через первую клемму колодки МРТ.
• Питание постоянного тока 24 В: данный ток подается через гнездо для постоянного тока 24 В на контрольной панели. Оттуда поступает в источник постоянного тока 18-28 В, обеспечивая нормальную работу контроллера. Данное питание используется при тестах и регулировке параметров.

Различные конфигурации вторичных цепей и цепей управления позволяют дистанционно получать информацию о состоянии автоматического выключателя и управлять им.

• I — главные цепи выключателя.
• II — модуль защиты от сверхтоков.
• III — модуль цепей вспомогательных контактов.
• IV — микропроцессор.
• V — разъём процессора.
• Индикаторы
• Л1 — индикатор отключения повреждения на линии.
• Л2 — индикатор состояния взвода механизма.
• Л3 — индикатор отключённого состояния выключателя.
• Л4 — индикатор включённого состояния выключателя.

• Кн1 — кнопка команды на отлючение выключателя.
• Кн2 — кнопка команды на включение выключателя.

• 4 — 3, 5 переключающий контакт (SDE) отключение по аварии.
• 6-7; 8-9 — Сигнализация положения главных контактов.
• AX — вспомогательные контакты выключателя (четыре переключающих контакта).
• Q — минимальный расцепитель напряжения; выводы 27 и 28 должны быть обязательно подсоединены в главную цепь.
• F — независимый расцепитель.
• Х — электромагнит включения.
• М — мотор-редуктор взведения привода.
• SA — конечный выключатель взвода привода.
• XT — выводы (клеммные зажимы) цепей вторичной коммутации автоматического выключателя.
• FU — плавкий предохранитель.

По способу защиты от поражения током выключатели сери ВА-45 соответствуют классу 0 по ГОСТ 12.2.007.0-75 и должны устанавливаться в распределительное оборудование, имеющее класс защиты не ниже 1.
Распределительное оборудование должно иметь степень защиты от воздействия факторов внешней среды не ниже IP30 по ГОСТ 14254-96.

Автоматический выключатель ВА-45 серии Proxima соответствует требованиям ГОСТ 50030.2-2010 при соблюдении потребителем условий эксплуатации, транспортировки и хранения.

Каждый силовой воздушный автомат ВА-45 серии Proxima имеет свой индивидуальный номер, вместе с поставкой прилагается заводской протокол испытаний.

Гарантийный срок эксплуатации составляет 5 лет.

Силовые воздушные автоматы ВА-45 серии Proxima, благодаря своей надежности, неприхотливости в эксплуатации и выгодной цене нашли своё применения в водно-распределительных устройствах, главных распределительных щитах, щитах управления мощных потребителей, в строительстве, распределении электрической энергии, промышленности, на объектах сельского хозяйства.

Особенности конструкции модульных автоматических выключателей, определяющие отключающую способность (2010)

«Вы достаточно подробно рассказывали о предельной отключающей способности аппаратов защиты от сверхтоков на напряжение до 1000 В; были показаны способы измерения этой величины и какими требованиями они регламентированы. Хотелось бы узнать, какими конструктивными особенностями модульных аппаратов определяется величина предельной отключающей способности, а также какие процессы происходят при протекании сверхтоков?»

Руслан ТРЯПКИН, Казань

Давайте для начала вспомним, что определяет термин «предельная отключающая способность». ГОСТ Р 50345-99 (МЭК 60898-95) гласит:

3.5.5 Наибольшая включающая и отключающая способность: переменная составляющая ожидаемого тока, выраженная его действующим значением, которую выключатель может включать, проводить в течение времени отключения и отключать при указанных условиях.

3.5.5.1 Предельная наибольшая отключающая способность: отключающая способность, для которой предписанные условия соответственно указанному циклу испытаний не предусматривают способности выключателя проводить в течение условного времени ток, равный 0,85 его тока нерасцепления.

3.5.5.2 Рабочая наибольшая отключающая способность: отключающая способность, для которой предписанные условия соответственно указанному циклу испытаний предусматривают способность выключателя проводить в течение условного времени ток, равный 0,85 тока нерасцепления.

Т.е. отключающая способность (далее по тексту — ПКС) определяет способность защитного аппарата произвести отключение линии питающей сети от нагрузки при возникновении в ней вследствие какой-либо аварии тока, превышающего допустимый расчетный ток.

Рассмотрим величину предельной отключающей способности на примере модульных аппаратов ТМ IEK с ПКС 4,5 и 6 кА.

Для автоматических выключателей ТМ IEK предельная и рабочая наибольшая отключающая способности считаются одинаковыми и применительно к аппаратам серии ВА47-ХХ рассматриваются только как номинальная отключающая способность, обозначаемая как Inc.

Что происходит при протекании сверхтока, в частности при испытаниях? В процессе испытаний формируется импульс тока, амплитудное значение которого соответствует действующему значению тока 1ампл ПКС (рис. 1).

На графике толстая линия обозначает реально протекающий через автоматический выключатель испытательный ток; тонкая

— калиброванный импульс тока через перемычку при калибровке.

Постепенно нарастая, величина протекающего через автоматический выключатель тока достигает значения срабатывания электромагнитной защиты. Начинается перемещение сердечника сброса; начался процесс расцепления контактов, возникновения дуги, стекания ее в дугогасительную камеру, разбиения ее на мелкие очаги и гашение.

В процессе нарастания величина тока становится достаточной для втягивания сердечника электромагнитного расцепите-ля. Сбрасывается блокировка пружины расцепления. Контактная группа начинает размыкаться. В процессе размыкания между контактами зажигается дуга. Окончанием процесса отключения считается полное прекращение протекания тока.

На рис. 1 это 1расц. С момента возникновения импульса до момента окончания протекания тока проходит время 1:расц, и по сути это то время, которое определяет скорость отключения аппарата, а в итоге — надежность автоматического выключателя в процессе отключения при сверхтоке. Чем быстрее произойдет размыкание контактов и закончатся процессы горения дуги, тем быстрее прекратится протекание электрического тока в защищаемой цепи и меньше будет разрушена поверхность контактов. Соответственно возрастет продолжительность работы автоматического выключателя.

Делаем вывод, что ПКС — это, по сути, характеристика автоматического выключателя, определяющая скорость прекращения протекания тока в процессе расцепления контактов, и стойкость конструкции автомата к процессам горения дуги в зоне размыкания.

Конструктивные особенности, влияющие на увеличение ПКС при размыкании контактов автоматического выключателя

Для начала рассмотрим требования к конструкции автоматического выключателя, а именно к собственно контактам контактной пары.

Во-первых, это материал контактной пары в зоне соприкосновения. Материалы должны быть подобраны так, чтобы переходное сопротивление контактной пары было минимальным.

Во-вторых, конструкция должна препятствовать «залипанию» (привариванию) контактов в замкнутом состоянии при протекании сверхтоков. Основной причиной такого неприятного процесса является взаимная диффузия (проникновение) частиц металла. Особенно ярко этот эффект проявляется для металлов, близких по составу, не имеющих защиты от «приваривания». Материалы контактной пары должны быть подобраны так, чтобы минимизировать этот эффект.

В-третьих, материалы контактной пары должны обладать минимальной способностью к эмиссии заряженных частиц в процессе размыкания. Это способствует подавлению процесса поддержания электрической дуги.

Рассмотрим другие элементы конструкции, влияющие на надежность конструкции и скорость расцепления.

Одним из важнейших конструктивных элементов — узлом, производящим собственно размыкание, является механизм свободного расцепления. Это система пружин и рычагов, производящая размыкание контактов на максимальное расстояние. Также очень важным является усилие прижатия контактов при включении аппарата, а также расцепления при его отклю чении.

Считая, что при разработке конструкции были учтены требования к материалам контактов, определять условия гашения дуги будет время размыкания контактов на максимальное расстояние, определяемое данным вариантом конструкции. Так, если размыкание произойдет на 3,5 мм за 1 мс, то условия для поддержания дуги будут более благоприятны по сравнению с механизмом, раствор контактов которого составит 5,5 мм за 1,5 мс. Основным фактором, влияющим на поддержание дуги, является приложенное к разрядному промежутку напряжение, и чем ниже напряжение на единицу расстояния между ближайшими точками контактов, тем быстрее произойдет гашение дуги. А время определит продолжительность благоприятных условий горения. И если размыкание будет происходить достаточно медленно, разрушение контактов будет значительным, вплоть до полного разрушения.

Также для ускорения гашения дуги в электротехнических аппаратах используют так называемый механизм «транспортировки» дуги. В автоматических выключателях это имеющая определенную форму стальная пластина с защитным покрытием, механически соединенная с одним из контактов для упрощения затягивания зоны горения дуги в так называемую дугогасительную камеру. Это производится посредством так называемого «магнитного дутья». При протекании тока в дуге формируется магнитное поле определенной формы, которое направляет область горения дуги от контактов вдоль пластин «транспортера» в дугогасительную камеру. В более современных моделях функцию «транспортера» дуги выполняет также особым образом изогнутый подвижный контакт, а в отдельных случаях — и дополнительные металлические пластины, подключенные к другому контакту.

Дугогасительная камера состоит из нескольких стальных, параллельно расположенных пластин сложного профиля, закрепленных в термостойких диэлектрических боковых пластинах. В модульных аппаратах обычно это специальный вид электротехнического картона, имеющего особую пропитку, усиливающую подавление процессов горения дуги. Из такого же материала выполнена задняя стенка дугогасительной камеры, необходимая для ограничения прохождения дуги сквозь дугогасительную камеру.

Рассмотрим конструкцию двух автоматических выключателей из ассортимента ТМ IEK, имеющих разное значение ПКС. Это автоматические выключатели ВА47-29 (ПКС 4500 А) и ВА47-60 (ПКС 6000 А) (рис. 2). Оба выключателя настроены на номинальный ток 16 А и имеют характеристику электромагнитного расцепителя «С».

На рис. 2 бросается в глаза различная компоновка аппаратов. В конструкции ВА47-29 подвижный контакт расположен «слева», со стороны дугогасительной камеры. У ВА47-60 — подвижный контакт «справа», с противоположной стороны от дугогасительной камеры, которые сильно отличаются размерами, что говорит о различных свойствах дугогашения. Известно, что чем больше пластин при равном расстоянии между ними, тем более эффективно электрическая дуга будет рассекаться.

У ВА47-29 девять пластин, а у ВА47-60 их тринадцать (рис. 3)!

Механизм свободного расцепления у ВА47-60 конструктивно проще и легче, зацепление более «мягкое», рабочая пружина размыкания — одна и достаточно мощная. Все это говорит о том, что размыкание контактов по сравнению с ВА47-29 произойдет быстрее. О большой износостойкости контактной пары при процессах горения говорит контактная напайка неподвижного контакта, в обоих случаях (ВА47-29 и ВА47-60) выполненная из серебросодержащего композита, а также специальная форма контактной зоны подвижного контакта. Этому же способствует то, что у ВА47-60 подвижный контакт замыкается дугоотводящей пластиной, тогда как у ВА47-29 не замыкается.

Помимо описанных различий и сходства есть еще одно немаловажное отличие: дугоотводящая пластина подвижного контакта ВА47-60 выполнена в виде гладкой кривой (что значительно облегчает затягивание дуги в дугогасительную камеру), в то время как у ВА47-29 это ломаная линия с зоной критического состояния в зоне перелома. Также необходимо отметить, что у ВА47-60 есть дугоотводящая пластина двойной толщины в зоне неподвижного контакта (у ВА47-29 дугоотводящая пластина есть только в зоне неподвижного контакта). Двойная толщина необходима для увеличения ресурса при горении дуги. Еще одна особенность: подвижный контакт ВА47-60 при размыкании касается дугоотводящей пластины, что резко повышает эффективность дугогасительной камеры.

Все вышеперечисленное говорит о том, что ВА47-60 действительно имеет большее значение ПКС по сравнению с ВА47-29. Этот факт подтверждают и результаты проведенных испытаний в испытательном центре НИИ «Электроаппарат», г. Ставрополь. Специалисты НИИ документально подтвердили: конструкция ВА47-60 действительно соответствует значению ПКС 6000А. Причем с запасом.

ЭНЕРГИЯ под контролем КЭАЗ

ВА57-35; ВА57-39: Эти трехполюсные автоматические выключатели на номинальные токи 16-250А (ВА57-35) и 250–630А (ВА57-39) предназначены для защиты электрических цепей напряжением до 690В переменного тока частоты 50, 60 Гц от перегрузок и коротких замыканий, а также для нечастых оперативных включений и отключений (до 30 циклов включения-отключения в сутки) указанных цепей.

Выключатели ВА57-35 и ВА57-39 популярны благодаря высоким значениям ПКС, достигающим в отдельных исполнениях 40 кА, и тому, что представлены большим количеством типоисполнений по наличию дополнительных устройств. Изделия могут быть укомплектованы независимым расцепителем, расцепителем минимального или нулевого напряжения, свободными вспомогательными контактами, вспомогательными контактами сигнализации автоматического отключения, ручным приводом, устройством запирания в положении «отключено», специальными зажимами для присоединения проводников к выводам выключателей. В ноябре 2008 года планируется выпуск выключателей с электромагнитным приводом. В ассортименте ВА57-35 есть экономичное исполнение – автоматический выключатель ВА57Ф35, предназначенный для применения в цепях переменного тока напряжением до 400 В. Максимальная предельная коммутационная способность — 10 кА.

ПРЕИМУЩЕСТВА: В выключателях ВА57 ТМ КЭАЗ, в отличие от аналогов конкурентов, применена новая, усовершенствованная конструкция контактно-дугогасительной системы, обеспечивающая надежное повторное включение автомата после его срабатывания при токах короткого замыкания, достигающих 20 кА и выше. Кроме того, изделия укомплектованы контактами, которые изготовлены с применением новых технологий и исключают сваривание на всем диапазоне токов короткого замыкания. Это серебрографитовый экструдированный с направленным расположением графитовых нитей неподвижный контакт и подвижный контакт из сереброникеля.

Высокая стабильность защитных характеристик ВА57-35 обеспечивается также применением в тепловом расцепителе термобиметалла фирмы KANTHAL (Швеция).

ВА55-41, ВА55-43: Выключатели ВА55-41 (номинальный ток 1000 А) и ВА55-43 (номинальные токи 1600 А и 2000 А) предназначены для защиты электрических цепей переменного тока частоты 50,60 Гц напряжением до 690В потребителей электрической энергии от токов короткого замыкания и перегрузки, для проведения тока в нормальном режиме, а также для нечастых оперативных включений и отключений линий (до 6 в час), указанных цепей.

В ассортименте — исполнения с дополнительными устройствами в различных сочетаниях: независимый расцепитель, вспомогательные контакты, сигнальный контакт, электромагнитный привод.

Выключатели изготавливаются с полупроводниковым максимальным расцепителем тока на базе микроконтроллера ATmega 16L, что обеспечивает повышенную надежность, эффективную защиту и высокую стабильность характеристик.

В обоих выключателях ВА55 ТМ КЭАЗ применяется микропроцессорная схема защиты, которая осуществляет контроль протекающего тока раздельно по трем фазам и имеет широкий диапазон уставок: по номинальным рабочим токам, токам перегрузок, токам короткого замыкания и временам срабатывания; также схема защиты оснащена внутренней диагностикой работоспособности, индикацией режимов состояния защищаемой цепи и имеет широкий диапазон рабочих температур от – 60ºС до 60ºС.

Выключатели разработаны по современному Российскому ГОСТУ Р 50030.2-99 соответствующему МЭК, в то время как изделия-аналоги, запущенные в производство еще в советское время до сих пор выпускаются в соответствии с устаревшим ГОСТом 9098-78.

В производстве аппаратов применяются высококачественные российские материалы и пластмассы немецкого производства — TETRA-DUR, что дает гарантированное и стабильное качество по механическим и электротехническим свойствам.

Для изготовления контактных узлов и гибких соединений выключателей КЭАЗ применяются передовые технологии и оборудование диффузионной сварки, разработанные в НИИ Сварки России, что позволяет значительно снизить переходное сопротивление контактной системы, а значит снизить потери энергии при эксплуатации автоматических выключателей КЭАЗ.

Пользовательский интерфейс выключателей КЭАЗ реализован с помощью современных поворотных микропереключателей, что обеспечивает удобство в задании характеристик аппарата и простоту считывания установленных параметров.

Задание всех возможных комбинаций защитных характеристик осуществляется при помощи лишь одного блока полупроводникового расцепителя БПР, вместо трех исполнений полупроводниковых расцепителей аналога конкурента.

Клеммные крышки устанавливаются при помощи защелок.

KEAZ-Optima: Серия выключателей KEAZ-Optima – это 5 типоисполнений компактных блочных автоматических выключателей по номинальным токам, которые изготавливаются в 4-х габаритах: ВС160, ВD250, BH630, BL1000 и BL1600 соответственно на 160, 250, 630, 1000 и 1600А, и комплектуются сменными полупроводниковыми расцепителями максимального тока. Исключением является выключатель ВС160, в котором устанавливаются традиционные термомагнитные максимальные расцепители тока, представляющие собой стационарную, незаменяемую часть автоматического выключателя.

Преимущества: выгодным отличием является сборность конструкции, что позволяет потребителю самостоятельно устанавливать и заменять, в случае возникновения необходимости, расцепитель максимального тока, и другие дополнительные устройства. Так, например, при изменении условий эксплуатации или параметров электрической сети, можно обойтись без приобретения нового выключателя, заменив расцепитель максимального тока или изменив комплектацию изделия дополнительными устройствами.

KEAZ-Ferraz: Предохранители на номинальные токи от 12 до 3600А KEAZ-Ferraz соответствуют как нашим отечественным, так и европейским и североамериканским современным стандартам (IEC, DIN, VDE, ГОСТ Р). Благодаря разнообразию ассортимента серия предохранителей KEAZ-Ferraz способна полностью заменить весь модельный ряд предохранителей европейского производства. Потребитель всегда сможет подобрать себе подходящий предохранитель KEAZ-Ferraz на замену любого предохранителя, независимо от того, где и кем он произведен. Для этого мы разместили на сайте www.keaz-ferraz.ru специальную программу подбора предохранителей Select-A-Fuse/XREF. 40 000 наименований продукции в нашей базе данных позволяют подобрать аналог, даже если у Вас есть только часть каталожного номера изделия любого производителя.

Низкие значения I2t–гарантированная защита полупроводников

Большой диапазон номинальных токов до 3600А

Высокая отключающая способность до 200кА – надежная защита при больших токах короткого замыкания

Малые габариты предохранителей – компактность и удобство монтажа

Соответствие современным международным стандартам – гарантия надежности и взаимозаменяемости.

ВМ63: Автоматические выключатели предназначены для защиты электрических цепей и потребителей электрической энергии от токов короткого замыкания и токов перегрузки, проведения тока в нормальном режиме, а также для нечастых (до 30 раз в сутки) оперативных включений и отключений электрических цепей и рассчитаны для эксплуатации в электроустановках бытового и промышленного назначения с напряжением до 400В переменного тока частоты 50Гц. Выпускаются в одно-, двух-, трех- и четырехполюсном исполнениях на номинальные токи от 1 до 63 А с типами защитных характеристик В, С или D. Есть исполнения ВМ63 с независимым расцепителем, со свободными и сигнальными контактами. Максимальная предельная коммутационная способность – 6 кА. Диапазон рабочих температур — от -60оС до +40оС.

УЗО-Д63: Двухполюсные автоматические выключатели, управляемые дифференциальным током со встроенной защитой от сверхтоков (далее АВДТ), типа УЗО-Д63 устанавливаются в однофазных электрических сетях переменного тока частоты 50Гц с глухозаземленной нейтралью номинальным напряжением не выше 230В и номинальными токами до 40А и применяются для защиты людей от поражения электрическим током, а также для защиты от перегрузок и коротких замыканий. Это электронное устройство, обладающее высоким быстродействием при номинальном дифференциальном токе — не более 0,04 сек. УЗО-Д63 сохраняет работоспособность по отключению дифференциального тока при снижении напряжения сети до 50 В. Надежность нового УЗО обеспечивается тем, что оно разработано с применением в электронике высококачественного операционного усилителя производства японской фирмы Мицубиси, который позволяет с высокой точностью отслеживать сигналы при возникновении токов утечки, усиливать их и передавать на исполнительный орган, в качестве которого выступает катушка независимого расцепителя, приводящая в действие механизм свободного расцепления. На корпусе УЗО имеются дополнительные заглушки для опломбировки, исключающие возможность несанкционированного подключения сторонних потребителей к зажимам.

ВД63: Автоматические выключатели, управляемые дифференциальным током со встроенной защитой от сверхтоков (далее дифференциальные автоматы АВДТ), типа ВД63 устанавливаются в электрических цепях переменного тока частоты 50 Гц с глухозаземленной нейтралью номинальным напряжением не выше 400 В и номинальными токами до 63А и применяются для защиты людей от поражения электрическим током, а также для защиты от перегрузок и коротких замыканий.

У аппарата есть функция распознавания вида защиты. При отключении ВД63 потребитель по положению раздельных рукояток модуля, выполняющего функцию защиты от токов утечки и модуля, выполняющего функцию защиты от сверхтоков, может легко определить причину аварии. Так же, как и УЗО-Д63, ВД63 сохраняет работоспособность по отключению дифференциального тока при снижении напряжения сети до 50. В ассортименте предприятия 2-х и 4-хполюсные исполнения ВД63.

Современный материал контактов позволяет обеспечить контактной паре высокую коммутационную износостойкость и эффективность дугогашения при отключении токов короткого замыкания.

Тепловой расцепитель представляет собой биметаллическую пластину, изготовленную из высококачественного материала и прошедшую полный технологический цикл термообработки. Используются материалы ведущих европейских производителей, обеспечивающие высокую стабильность работы теплового расцепителя.

Возможность одновременного подключения соединительной шины и гибкого проводника, причем шины двух видов PIN и FORK.

Наличие окошка индикатора состояния контактов.

Монтаж на стандартную рейку (35 мм) фиксирующейся защелкой.

Максимальная отключающая способность – 6000 А.

Наличие исполнений с характеристикой отключения по дифференциальному току типа А (защита от синусоидальных токов и от пульсирующих постоянных).