Katere so vrste in tipi odklopnikov v električnih omrežjih

Glavna razlika med temi stikalnimi napravami od vseh drugih podobnih naprav je kompleksna kombinacija zmogljivosti:

1. vzdrževati nazivno obremenitev v sistemu dolgo časa zaradi zanesljivega prenosa močnih tokov električne energije skozi njegove kontakte;

2. zaščititi delujočo opremo pred naključnimi poškodbami v električnem tokokrogu s hitrim odklopom napajanja iz nje.

V normalnih pogojih delovanja opreme lahko operater ročno preklaplja obremenitev z odklopniki, kar zagotavlja:

• različne sheme moči;

• spremenite konfiguracijo omrežja;

• umik opreme iz obratovanja.

Izredne razmere v električnih sistemih se pojavijo takoj in spontano. Oseba se ne more hitro odzvati na svoj videz in sprejeti ukrepe za njihovo odpravo. Ta funkcija je dodeljena avtomatskim napravam, vgrajenim v odklopnik.

V elektriki je sprejeta delitev električnih sistemov po vrsti toka:

• trajno;

• izmenično sinusoidno.

Poleg tega obstaja klasifikacija opreme glede na velikost napetosti za:

• nizka napetost - manj kot tisoč voltov;

• visoka napetost — vse ostalo.

Za vse vrste teh sistemov so bili ustvarjeni lastni odklopniki, zasnovani za večkratno delovanje.

AC tokokrogi

Ta kategorija ključev ima ogromen izbor modelov, ki jih proizvajajo sodobni proizvajalci. Razvrščen je glede na omrežno napetost in tokovno obremenitev.

Električna oprema do 1000 voltov

Glede na moč oddane električne energije avtomatska stikala v tokokrogih izmeničnega toka konvencionalno delimo na:

1. modularni;

2. v oblikovanem ohišju;

3. moč zraka.

Modularne zasnove

Specifična zasnova v obliki majhnih standardnih modulov s širinskim večkratnikom 17,5 mm določa njihovo ime in obliko z možnostjo montaže na Din-letev.

Notranja struktura enega od teh odklopnikov je prikazana na fotografiji. Njegovo telo je v celoti izdelano iz trpežnega dielektričnega materiala, ki odpravlja električni udar osebe.

Napajalne in izhodne žice so priključene na zgornji in spodnji priključni blok. Za ročno krmiljenje stanja stikala je nameščena ročica z dvema fiksnima položajema:

• zgornji je zasnovan za dovajanje toka skozi zaprt napajalni kontakt;

• spodaj — zagotavlja prekinitev napajalnega tokokroga.

Vsak od teh strojev je zasnovan za neprekinjeno delovanje pri določeni vrednosti nazivni tok (jin). Če obremenitev postane večja, se napajalni kontakt prekine. V ta namen sta v škatli nameščeni dve vrsti zaščite:

1. toplotna sprostitev;

2. trenutna prekinitev.

Načelo njihovega delovanja omogoča razlago časovne tokovne karakteristike, ki izraža odvisnost časa delovanja zaščite od obremenitve ali toka napake, ki poteka skozi to.

Graf, prikazan na fotografiji, je podan za en poseben odklopnik, ko je mejno območje delovanja izbrano pri 5 ÷ 10-kratnem nazivnem toku.

V primeru začetne preobremenitve se toplotna sprostitev iz bimetalna plošča, ki se s povečanim tokom postopoma segreva, upogne in deluje na mehanizem za izklop ne takoj, ampak z nekaj časovnega zamika.

Tako omogoča, da se majhne preobremenitve, povezane s kratkotrajno povezavo uporabnikov, samoodstranijo in odpravijo nepotrebne zaustavitve. Če obremenitev zagotavlja kritično segrevanje ožičenja in izolacije, se napajalni kontakt prekine.

Ko se v zaščitenem tokokrogu pojavi zasilni tok, ki lahko s svojo energijo zažge opremo, začne delovati elektromagnetna tuljava. Z impulzom, zaradi povečane obremenitve, ki se je pojavila, vrže jedro na sprožilni mehanizem, da takoj prekine način izven meja.

Graf kaže, da višji ko so kratkostični tokovi, hitreje se sprožijo zaradi elektromagnetnega sprožilca.

Gospodinjska avtomatska parna zaščita deluje na enakih principih.

Pri prekinitvi velikih tokov nastane električni oblok, katerega energija lahko opeče kontakte. Za odpravo njegovega učinka se v odklopnikih uporablja komora za gašenje obloka, ki razdeli izpust obloka v majhne tokove in jih zaradi hlajenja ugasne.

Več izrezov modularnih struktur

Magnetni izklopi so nastavljeni in usklajeni za delo s posebnimi obremenitvami, ker ustvarjajo različne prehode, ko se začnejo. Na primer, pri vklopu različnih svetlobnih naprav se lahko kratkotrajni udarni tok zaradi spreminjanja upora žarilne nitke približa trikratni nazivni vrednosti.

Zato je za skupino vtičnic stanovanj in svetlobnih tokokrogov običajno izbrati avtomatska stikala s trenutno-časovno karakteristiko tipa «B». To je 3 ÷ 5 palcev.

Indukcijski motorji pri vrtenju gnanega rotorja povzročajo večje preobremenitvene tokove. Zanje izberite stroje s karakteristiko «C» ali — 5 ÷ 10 In. Zaradi ustvarjene rezerve v času in toku omogočajo vrtenje motorja in zagotavljajo vstop v način delovanja brez nepotrebnih izklopov.

V industrijski proizvodnji so na strojih in mehanizmih za rezanje kovin obremenjeni pogoni, povezani z motorji, ki ustvarjajo večje preobremenitve. Za te namene se uporabljajo avtomatska stikala z karakteristiko «D» z oceno 10 ÷ 20 In. Dobro so se izkazali pri delu v tokokrogih z aktivno-induktivnimi obremenitvami.

Poleg tega imajo stroji še tri vrste standardnih časovno-tokovnih karakteristik, ki se uporabljajo za posebne namene:

1. "A" - za dolgo ožičenje z aktivno obremenitvijo ali zaščito polprevodniških naprav z vrednostjo 2 ÷ 3 In;

2. "K" - za izražene induktivne obremenitve;

3. «Z» — za elektronske naprave.

V tehnični dokumentaciji različnih proizvajalcev se lahko mejna vrednost za zadnji dve vrsti nekoliko razlikuje.

Odklopniki v obliki škatle

Ta razred naprav lahko preklaplja višje tokove kot modularne zasnove. Njihova obremenitev lahko doseže vrednosti do 3,2 kiloampera.

Izdelujejo se po enakih principih kot modularne konstrukcije, vendar ob upoštevanju povečanih zahtev za prenos povečane obremenitve jim poskušajo dati relativno majhne dimenzije in visoko tehnično kakovost.

Ti stroji so zasnovani za varno delovanje v industrijskih objektih. Glede na vrednost nazivnega toka so pogojno razdeljeni v tri skupine z možnostjo preklapljanja obremenitev do 250, 1000 in 3200 amperov.

Strukturna zasnova njihovega telesa: tri- ali štiripolni modeli.

Močna zračna stikala

Delujejo v industrijskih inštalacijah in prenesejo zelo močne tokove do 6,3 kiloamperov.

To so najkompleksnejše naprave za preklop nizkonapetostnih naprav, ki se uporabljajo za delovanje in zaščito električnih sistemov kot vhodne in izhodne naprave za distribucijske sisteme velikih moči ter za priklop generatorjev, transformatorjev, kondenzatorjev ali močnih elektromotorjev.

Shematski prikaz njihove notranje strukture je prikazan na fotografiji.

Tu se zdaj uporablja dvojni odklop dovodnega kontakta in na vsaki strani odklopa so nameščene komore za gašenje obloka z rešetkami.

Algoritem delovanja vključuje zapiralno tuljavo, zapiralno vzmet, motorni pogon vzmetnega polnjenja in elemente avtomatizacije. Za spremljanje tokovnih obremenitev je integriran tokovni transformator z zaščitno in merilno tuljavo.

Električna oprema nad 1000 voltov

Odklopniki za visokonapetostno opremo so zelo zapletene tehnične naprave in so izdelani strogo individualno za vsak napetostni razred. Običajno se uporabljajo transformatorskih postaj.

Zahteve so jim naložene:

• visoka zanesljivost;

• varnost;

• produktivnost;

• Enostavnost uporabe;

• relativna tišina med delovanjem;

• optimalna cena.

Bremena, ki se zlomijo visokonapetostni odklopniki v primeru zaustavitve v sili, ki jo spremlja zelo močan oblok. Za gašenje se uporabljajo različni načini, vključno s prekinitvijo tokokroga v posebnem okolju.

To stikalo vključuje:

• kontaktni sistem;

• naprava za gašenje obloka;

• deli pod napetostjo;

• izolirano ohišje;

• pogonski mehanizem.

Ena od teh preklopnih naprav je prikazana na fotografiji.

Za kakovostno delovanje vezja v takih strukturah poleg delovne napetosti upoštevajte:

• nazivna vrednost obremenitvenega toka za njegov zanesljiv prenos v stanju vklopa;

• največji tok kratkega stika pri eff. vrednost, ki jo lahko prenese izklopni mehanizem;

• dopustna komponenta aperiodičnega toka v času izpada tokokroga;

• zmožnosti samodejnega ponovnega zapiranja in dva cikla AR.

Glede na načine gašenja obloka med izklopom so stikala razvrščena v:

• maslo;

• vakuum;

• zrak;

• plin SF6;

• avtoplin;

• elektromagnetni;

• avtopnevmatski.

Za zanesljivo in udobno delovanje so opremljeni s pogonskim mehanizmom, ki lahko uporablja eno ali več vrst energije ali njihove kombinacije:

• dvignjena vzmet;

• dvignjen tovor;

• tlak stisnjenega zraka;

• elektromagnetni impulz iz solenoida.

Odvisno od pogojev uporabe jih je mogoče ustvariti z možnostjo dela pri napetostih od enega do vključno 750 kilovoltov. Seveda imajo drugačen dizajn. dimenzije, zmožnost avtomatskega in daljinskega upravljanja, nastavitve zaščite za varno delovanje.

Pomožni sistemi takšnih odklopnikov imajo lahko zelo zapleteno razvejano strukturo in se nahajajo na dodatnih ploščah v posebnih tehničnih zgradbah.

DC tokokrogi

Ta omrežja imajo tudi ogromno stikal z različnimi zmogljivostmi.

Električna oprema do 1000 voltov

Tukaj so množično predstavljene sodobne modularne naprave za montažo na DIN-letev.

Uspešno dopolnjujejo razrede starih tovrstnih strojev AP-50, AE in podobno, ki so bili na stene panelov pritrjeni z vijačnimi zvezami.

Modularni modeli za enosmerni tok imajo enako strukturo in načelo delovanja kot njihovi primerki za izmenični tok. Izvajajo jih lahko ena ali več enot in so izbrane glede na obremenitev.

Električna oprema nad 1000 voltov

Visokonapetostni enosmerni odklopniki se uporabljajo v obratih za elektrolizo, metalurških industrijskih objektih, železniškem in mestnem elektrificiranem prometu ter elektrarnah.

Glavne tehnične zahteve za delovanje takšnih naprav ustrezajo njihovim analogom izmeničnega toka.

Hibridni odklopnik

Znanstvenikom iz švedsko-švicarskega podjetja ABB je uspelo razviti visokonapetostni enosmerni odklopnik, ki v svoji napravi združuje dve močnostni strukturi:

1.plin SF6;

2. vakuum.

Imenuje se hibridni (HVDC) in uporablja tehnologijo sekvenčnega gašenja obloka v dveh medijih hkrati: žveplovem heksafluoridu in vakuumu. V ta namen je sestavljena naslednja naprava.

Napetost se dovede do zgornjega vodila hibridnega vakuumskega odklopnika in se odstrani iz spodnjega vodila odklopnika SF6.

Napajalniki obeh stikalnih naprav so povezani zaporedno in krmiljeni z ločenimi pogoni. Za njihovo sočasno delovanje je bila ustvarjena sinhronizirana naprava za krmiljenje koordinatnega delovanja, ki preko optičnega kanala prenaša ukaze neodvisno napajanemu krmilnemu mehanizmu.

Zahvaljujoč uporabi visoko natančnih tehnologij je oblikovalcem uspelo doseči usklajenost delovanja pogonov obeh pogonov, ki se prilegajo v časovni interval, krajši od ene mikrosekunde.

Odklopnik je krmiljen z relejno zaščitno enoto, vgrajeno v daljnovod preko repetitorja.

Hibridni odklopnik je omogočil znatno povečanje učinkovitosti kompozitnih SF6 in vakuumskih struktur z izkoriščanjem njihovih skupnih značilnosti. Hkrati je bilo mogoče uresničiti prednosti pred drugimi analogi:

1. sposobnost zanesljivega izklopa tokov kratkega stika pri visoki napetosti;

2. možnost majhnih naporov za izvedbo preklapljanja napajalnih elementov, kar je omogočilo znatno zmanjšanje dimenzij in s tem ceno opreme;

3. razpoložljivost izpolnjevanja različnih standardov za ustvarjanje struktur, ki delujejo kot del ločenega odklopnika ali kompaktnih naprav ene transformatorske postaje;

4.sposobnost odpravljanja učinkov hitro naraščajočega stresa med okrevanjem;

5. Sposobnost oblikovanja osnovnega modula za delo z napetostmi do 145 kilovoltov in več.

Posebnost zasnove je zmožnost prekinitve električnega tokokroga v 5 milisekundah, kar je skoraj nemogoče storiti z napajalnimi napravami druge zasnove.

Tehnološki pregled MIT (Massachusetts Institute of Technology) je hibridni odklopnik uvrstil med deset najboljših razvojev leta.

S podobnimi raziskavami se ukvarjajo tudi drugi proizvajalci električne opreme. Dosegli so tudi določene rezultate. Toda ABB je v tej zadevi pred njimi. Njegovo vodstvo meni, da mu AC prenos povzroča velike izgube. Te je mogoče močno zmanjšati z uporabo enosmernih visokonapetostnih tokokrogov.