Întrerupătorul de circuit de aer ( întrerupător de circuit de putere , întrerupător de circuit ) este un dispozitiv electric care este capabil să pornească, să conducă și să oprească curentul electric. Oprirea automată a circuitului electric are loc în timpul supraîncărcărilor și scurtcircuitelor . Deconectarea curenților de suprasarcină și scurtcircuit de către întrerupătorul automat trebuie efectuată în conformitate cu caracteristicile de timp și curent specificate.
Un întrerupător de circuit modern (dispozitiv automat) trebuie să îndeplinească, în primul rând, două cerințe: să protejeze în mod fiabil receptoarele electrice în condiții de urgență de scurtcircuite și suprasarcini și, de asemenea, să fie convenabil și sigur în funcționare pe toată durata de viață. Aceste cerințe iau în considerare, de asemenea, specificul aplicării unui anumit întrerupător, cum ar fi frecvența de comutare, cerințele crescute pentru rezistența la vibrații, poziția liberă în spațiu, mediul agresiv care accelerează coroziunea metalului, precum și influența temperaturii și umidității ambientale.
Funcționarea fiabilă a întreruptorului pentru prevenirea scurtcircuitelor și supraîncărcărilor crește durata de viață a receptoarelor electrice prin limitarea efectelor termice și electrodinamice asupra acestora și, de asemenea, previne pierderile tehnologice care pot fi cauzate de o întrerupere a curentului, care, la rândul său, poate provoca indirect daune, inclusiv reputaționale.
În Rusia, întrerupătoarele trebuie să respecte GOST R 50345-99, GOST R IEC 60898-2-2006, GOST R 50030.2-99 și Reglementările tehnice privind cerințele de siguranță la incendiu FZ Nr. 123 din 22/07/2008. În Europa, definițiile și cerințele pentru comutatoare sunt descrise în IEC60947-1 și IEC60947-2 (VDE 0660). În Japonia, se aplică standardul JIS C 8201-2-1, iar în SUA, standardul ANSI C37.13. În conformitate cu cerințele rusești pentru mașinile automate, sunt impuse și următoarele cerințe:
Unul dintre principalele criterii de clasificare a întreruptoarelor este:
Aceste caracteristici sunt discutate mai detaliat mai jos.
Versiunea compactă a întreruptoarelor (întrerupătoare cu carcasă turnată ) presupune prezența unei carcase izolatoare în care sunt închise toate componentele întreruptorului (Fig. 2). Astfel de comutatoare pot fi proiectat până la 3200 A și curent nominal de rupere până la 35 kA. Carcasa izolatoare este realizată dintr-un plastic special termorigid, a cărui compoziție, atunci când este expusă la un arc și o flacără deschisă, nu suportă arderea.
Întreruptoarele deschise (întrerupătoarele cu aer ) au de obicei o carcasă metalică și sunt mult mai mari decât întreruptoarele cu carcasă turnată. Aceste comutatoare pot fi folosite în rețele ??? până la 6300 A și curent nominal de rupere în scurtcircuit. până la 135 kA.
Proiectarea întreruptorului este prezentată în fig. patru.
Unitatea principală a întreruptorului este sistemul de stingere a arcului, care constă din contacte de putere și o jgheab de arc . Opțiuni de proiectare pentru stingătoarele cu arc:
Sistemul dublu de rupere a contactelor principale garanteaza intreruperea imediata a curentilor de scurtcircuit si reduce semnificativ uzura contactelor principale. Structura internă simetrică a contactelor care utilizează tehnologia de dublă rupere înseamnă că contactul în mișcare va fi izolat de sursa de tensiune atunci când direcția conexiunii de alimentare este inversată. Sistemul de întrerupere dublă a contactelor principale mărește durata de viață a întreruptorului, iar durata de viață electrică și mecanică a ciclurilor de închidere/deschidere ale acestui tip de contact depășește cerințele standardului IEC 60947-2.
În întrerupătoarele din seria TemPower2, toată energia arcului este disipată într-o jgheabă special concepută pentru arc cu dublă întrerupere. Cu acest design, a fost posibil să se realizeze ca toată energia arcului electric să fie complet disipată în interiorul jgheabului arcului, iar plasma ionizată să nu depășească mașina, creând astfel niciun pericol de suprapunere, ceea ce face posibilă reducerea distanța dintre mașină și orice piesă metalică împământată la zero și înseamnă reducerea dimensiunii și costului tabloului de distribuție. Utilizarea diferitelor sisteme de stingere și răcire a arcului în întrerupător de către diferiți producători duce, de asemenea, la diferențe de dimensiuni la aceiași curenți nominali. Ansamblul întreruptorului, în plus, este echipat cu elemente suplimentare în conformitate cu cerințele instalației: contacte auxiliare de semnal suplimentare, declanșări minime, independente, acționare de închidere la distanță etc. Versiunea retractabilă a întreruptorului conține, de asemenea, o contraparte - un șasiu retractabil cu dispozitive de retragere și fixare, versiunea fixă a comutatoarelor nu conține șasiu. O varietate de elemente suplimentare vă permite să satisfaceți nevoile clienților din diferite sectoare ale economiei și industriei.
Întreruptoarele fără limitare de curent întrerup curentul alternativ în momentul trecerii sale naturale prin zero. Dimensiunile suprafetelor de contact ale contactelor principale sunt selectate in functie de rezistenta termica astfel incat sa poata trece intregul curent de scurtcircuit in regim permanent. Toate receptoarele și dispozitivele electrice din aval sunt, de asemenea, selectate în conformitate cu această condiție. Principiul stingerii arcului de limitare a curentului este de a limita curenții de scurtcircuit datorită realizării de către creatorii întreruptorului a unui timp intrinsec de deschidere mic și a divergenței rapide a contactelor principale. În momentul în care contactele principale diverg, curentul de scurtcircuit nu atinge o valoare constantă pentru prima jumătate de ciclu, un astfel de automat întrerupe un curent de scurtcircuit mult mai mic. Pentru a obține limitarea curentului în mașinile moderne, se folosesc dispozitive care nu răspund la curent, ci la rata creșterii acestuia. Limitarea valorii de vârf a curenților de scurtcircuit reduce semnificativ stresul asupra sistemului. Pe fig. 3 prezintă o diagramă tranzitorie a dezvoltării unui curent de scurtcircuit nelimitat (în roșu) și a unei regiuni de curent de scurtcircuit limitat (în verde) cu o valoare de vârf mai mică, aria care este proporțională cu scurtcircuitul. energia circuitului eliberată în rețea.
Comparând zonele sub aceste curbe, se poate observa o scădere a energiei specifice de disipare ca urmare a acțiunii limitatoare a întreruptorului.
Cerințele de bază pentru proiectarea întreruptoarelor (care au fost formulate pe baza experienței de operare și a mostrelor moderne de întreruptoare de la companii de top, cu caracteristici semnificativ mai bune decât modelele vechi) pentru producătorii și proiectanții de întreruptoare, proiectanții de rețele de alimentare cu energie și operatori.
Întreruptoarele și elementele suplimentare din versiunea climatică T, TV, TC (tropical, tropical umed și tropical uscat) sunt testate în conformitate cu IEC 60068-2-30 prin efectuarea a 2 cicluri de funcționare la 55 °C. Din punct de vedere structural, adecvarea întreruptoarelor pentru funcționarea în climă caldă și umedă este asigurată de:
Întreruptoarele automate din versiunea climatică M rezistă influenței vibrațiilor cauzate de influențe mecanice sau electromagnetice, a căror magnitudine este reglementată de standardul IEC 60068-2-6, incl. specificațiile următoarelor organizații:
Conform standardului IEC 60068-2-27, întreruptoarele de circuit sunt, de asemenea, testate pentru rezistența la șocuri de până la 12 g pentru 11 ms.
Proiectarea întreruptoarelor cu protecție la curent neutru este utilizată în cazurile speciale în care prezența celei de-a treia armonice pe faze individuale poate duce la un curent foarte mare în neutru. Aplicațiile tipice includ: instalații cu sarcini armonice mari (convertoare tiristoare, calculatoare și dispozitive electronice în general), sisteme de iluminat cu un număr mare de lămpi fluorescente, sisteme cu invertoare și redresoare, sisteme de alimentare neîntreruptibilă (UPS) și sisteme de control al vitezei. a motoarelor electrice.
Alegerea întreruptoarelor se face pe baza tensiunii nominale a rețelei, a curentului nominal și a capacității de comutare a curenților de scurtcircuit de întrerupere. Există doi parametri principali ai capacității de comutare a tuturor modelelor de întrerupătoare de circuit, acesta este curentul nominal de funcționare de scurtcircuit Ics , capacitatea de rupere pentru acest parametru este determinată în ciclul de testare O-t-CO-t-CO și limitarea curent de scurtcircuit (maximum) Icu, determinat în ciclul de testare O-t-CO, unde O este operația de deschidere, C este operația de închidere, CO este ciclul secvenţial de pornire-oprire, t este timpul mort dintre ciclurile de închidere de 3 minute. Curentul nominal de scurtcircuit de funcționare Ics determină sarcina de rupere a întreruptorului. Nu există preferințe și condiții clare în standard, care dintre parametri și valoarea acestuia sunt dominante în proiectarea rețelelor. Cu toate acestea, atunci când se proiectează și se utilizează întrerupătoare pentru instalații critice și receptoare de putere din primele categorii și cele superioare (facilități importante pentru stat și semnificative din punct de vedere social, întreprinderi cu tehnologie continuă etc.), se recomandă utilizarea valorii scurtului de funcționare nominal. -circuit curent Ics. Un alt parametru important este curentul nominal de rezistență la scurtcircuit Icw , care determină capacitatea întreruptorului de a transporta curentul de scurtcircuit (stabilitatea) pentru timpul în care dispozitivele de comutare din aval au timp să localizeze defecțiunea. Acest parametru este extrem de important pentru asigurarea selectivității în rețea în funcție de starea deconectarii la scurtcircuit. Designul ia în considerare și categoria de utilizare, condițiile de mediu, inclusiv temperatura medie, specificul de instalare și instalare.
Categoria de utilizare se determină în funcție de proiectarea întreruptoarelor în raport cu cerințele de aplicare și selectivitate ale acestora. Se face distincție între categoria A pentru întrerupătoarele care nu implică utilizarea lor în condiții de selecție a selectivității, adică aplicarea principiului de limitare a curentului, și categoria B pentru întreruptoarele care sunt proiectate cu cerințele de selectivitate ale dispozitivelor de comutare interconectate. , caz în care întreruptoarele îndeplinesc cerințele de limitare a curentului. Pentru întreruptoarele de categoria B, valoarea curentului nominal de rezistență la scurtcircuit de scurtă durată Icw este doar importantă. De o importanță fundamentală în selectarea și proiectarea întreruptoarelor sunt caracteristicile de protecție , care sunt în general împărțite în patru tipuri:
Caracteristici: L - Protectie reglabila la curent si la suprasarcina in timp, S - intrerupere selectiva a curentului, I - intrerupere instantanee a curentului. Funcțiile de protecție ale întrerupătoarelor de aer sunt implementate ca parte a unităților electronice de protecție (cel mai adesea prescurtate ca OCR - din engleza Overcurrent Release). Dispozitivele moderne sunt echipate cu o unitate electronică de protecție (OCR) , care monitorizează valoarea efectivă (rms) a curentului care circulă prin ACB și oferă o serie de funcții de protecție suplimentare. spre deosebire de declanșatorul de supracurent convențional, care a fost echipat anterior cu întrerupătoare de circuit din generațiile mai vechi. Ca parte a întrerupătoarelor cu carcasă turnată, funcțiile de protecție pot fi implementate folosind declanșatoare electronice sau relee termomagnetice. Datorită prezenței modulelor electronice de protecție (OCR) , consumatorul nu trebuie să recurgă la mai multe relee de protecție montate pe panou - întrerupătoarele moderne sunt echipate cu module electronice de protecție cu întârziere inversă (IDMT). O astfel de unitate de protecție funcționează cu o întârziere care este invers proporțională cu valoarea supracurentului. Pentru a asigura selectivitatea protecției întreruptoarelor, acestea au o serie de caracteristici flexibile timp-curent:
Toate specificațiile sunt ajustabile de utilizator și sunt conforme cu IEC 60255-3. Sunt disponibile și evaluări standard pentru protecția transformatoarelor și generatoarelor. Caracteristicile timp-curent reflectă dependența timpului de eliberare de valoarea supracurentului.