Које су врсте и врсте прекидача у електричним мрежама

Главна разлика између ових комутационих уређаја од свих других сличних уређаја је сложена комбинација могућности:

1. да одржи називно оптерећење у систему дуго времена захваљујући поузданом преносу снажних струја електричне енергије кроз његове контакте;

2. да заштити оперативну опрему од случајног оштећења у електричном колу брзим искључивањем напајања из њега.

У нормалним условима рада опреме, оператер може ручно да пребаци оптерећење помоћу прекидача, обезбеђујући:

• различите шеме напајања;

• промените конфигурацију мреже;

• повлачење опреме из рада.

Ванредне ситуације у електричним системима настају одмах и спонтано. Особа није у стању да брзо реагује на свој изглед и предузме мере да их елиминише. Ова функција је додељена аутоматским уређајима уграђеним у прекидач.

У електроенергетици је прихваћена подела електричних система по врсти струје:

• Трајан;

• наизменичне синусне.

Поред тога, постоји класификација опреме према величини напона за:

• низак напон - мање од хиљаду волти;

• високи напон — све остало.

За све типове ових система креирани су сопствени прекидачи дизајнирани за поновни рад.

АЦ кола

Ова категорија кључева има огроман асортиман модела модерних произвођача. Класификује се по напону мреже и струјном оптерећењу.

Електрична опрема до 1000 волти

Према снази пренесене електричне енергије, аутоматски прекидачи у круговима наизменичне струје се конвенционално деле на:

1. модуларни;

2. у ливеном кућишту;

3. снага ваздуха.

Модуларни дизајни

Специфичан дизајн у виду малих стандардних модула са ширином вишеструком од 17,5 мм одређује њихов назив и дизајн са могућношћу монтаже на Дин-шину.

Унутрашња структура једног од ових прекидача је приказана на фотографији. Његово тело је у потпуности направљено од издржљивог диелектричног материјала који елиминише струјни удар на особу.

Напојни и излазни каблови су повезани на горњи и доњи терминални блок. За ручну контролу стања прекидача, уграђена је полуга са два фиксна положаја:

• горњи је дизајниран за напајање струјом кроз затворени контакт за напајање;

• испод — обезбеђује прекид у струјном колу.

Свака од ових машина је дизајнирана за континуирани рад на одређеној вредности Номинална струја (Јин). Ако оптерећење постане веће, контакт за напајање је прекинут. У ту сврху, унутар кутије су постављене две врсте заштите:

1. термичко ослобађање;

2. струјни прекид.

Принцип њиховог рада омогућава да се објасни временска струјна карактеристика, која изражава зависност времена рада заштите од оптерећења или струје квара која пролази кроз њега.

Графикон приказан на фотографији је дат за један одређени прекидач када је гранична радна зона изабрана на 5 ÷ 10 пута већој од називне струје.

У случају почетног преоптерећења, топлотно ослобађање од биметална плоча, који се са повећаном струјом постепено загрева, савија и делује на механизам за искључивање не одмах, већ са одређеним временским одлагањем.

Дакле, омогућава мала преоптерећења повезана са краткорочним повезивањем корисника да се сами уклоне и елиминишу непотребна искључења. Ако оптерећење обезбеђује критично загревање ожичења и изолације, контакт за напајање је прекинут.

Када се у заштићеном колу појави хитна струја, способна да својом енергијом спали опрему, тада се активира електромагнетни калем. Импулсом, услед повећања оптерећења које је настало, баца језгро на механизам окидања да би одмах зауставио режим ван граница.

Графикон показује да што су струје кратког споја веће, то их електромагнетно ослобађање брже активира.

Аутоматски парни заштитник за домаћинство ради на истим принципима.

Када се велике струје прекину, ствара се електрични лук чија енергија може сагорети контакте. Да би се елиминисао његов ефекат, у прекидачима се користи комора за гашење лука, која дели пражњење лука на мале токове и гаси их услед хлађења.

Вишеструки изрези модуларних структура

Магнетна путовања су подешена и усклађена за рад са одређеним оптерећењима јер стварају различите прелазне појаве када почну. На пример, при укључивању различитих расветних тела, краткотрајна ударна струја услед промене отпора жарне нити може се приближити три пута већој од номиналне вредности.

Због тога је за групу утичница станова и расветних кола уобичајено одабрати аутоматске прекидаче са струјно-временском карактеристиком типа «Б». То је 3 ÷ 5 инча.

Индукциони мотори, када ротирају гоњени ротор, изазивају веће струје преоптерећења. За њих изаберите машине са карактеристиком «Ц» или — 5 ÷ 10 Ин. Због створене резерве у времену и струји, омогућавају ротацију мотора и гарантовано ће ући у режим рада без непотребних искључивања.

У индустријској производњи, на машинама и механизмима за сечење метала, постоје оптерећени погони повезани са моторима који стварају већа преоптерећења. У те сврхе се користе аутоматски прекидачи са карактеристиком «Д» са оценом од 10 ÷ 20 Ин. Они су се добро доказали када раде у колима са активно-индуктивним оптерећењем.

Поред тога, машине имају још три типа стандардних временско-струјних карактеристика које се користе за посебне намене:

1. "А" — за дуго ожичење са активним оптерећењем или заштитом полупроводничких уређаја са вредношћу од 2 ÷ 3 Ин;

2. "К" — за изражена индуктивна оптерећења;

3. «З» — за електронске уређаје.

У техничкој документацији различитих произвођача, гранична вредност за последња два типа може се мало разликовати.

Прекидачи у ливеној кутији

Ова класа уређаја може да пребаци веће струје од модуларног дизајна. Њихово оптерећење може достићи вредности до 3,2 килоампера.

Производе се по истим принципима као и модуларне конструкције, али узимајући у обзир повећане захтеве за пренос повећаног оптерећења, покушавају да им дају релативно мале димензије и висок технички квалитет.

Ове машине су дизајниране за безбедан рад у индустријским објектима. Према вредности називне струје, условно су подељени у три групе са могућношћу пребацивања оптерећења до 250, 1000 и 3200 ампера.

Структурни дизајн њиховог тела: трополни или четворополни модели.

Електрични прекидачи за ваздух

Раде у индустријским инсталацијама и издржавају веома јаке струје до 6,3 килоампера.

Ово су најсложенији уређаји за укључивање нисконапонских уређаја.Користе се за рад и заштиту електричних система као улазни и излазни уређаји за дистрибутивне системе велике снаге и за повезивање генератора, трансформатора, кондензатора или снажних електромотора.

Шематски приказ њихове унутрашње структуре је приказан на фотографији.

Овде се сада користи двоструко искључење доводног контакта и са сваке стране растављача се постављају коморе за гашење лука са решеткама.

Алгоритам рада обухвата завојницу за затварање, опругу за затварање, моторни погон опружног пуњења и елементе аутоматике. За праћење струјних оптерећења интегрисан је струјни трансформатор са заштитним и мерним намотајем.

Електрична опрема преко 1000 волти

Прекидачи за високонапонску опрему су веома сложени технички уређаји и израђују се стриктно појединачно за сваку напонску класу. Обично се користе трансформаторских подстаница.

Пред њима се постављају услови:

• висока поузданост;

• безбедност;

• продуктивност;

• лакоћа коришћења;

• релативна тишина током рада;

• оптимална цена.

Оптерећења која се ломе високонапонски прекидачи у случају хитног заустављања праћеног веома јаким луком. За гашење се користе различите методе, укључујући прекид струјног кола у посебном окружењу.

Овај прекидач укључује:

• контакт систем;

• уређај за гашење лука;

• делови под напоном;

• изоловано кућиште;

• погонски механизам.

Један од ових прекидача је приказан на фотографији.

За квалитетан рад кола у таквим структурама, поред радног напона, узмите у обзир:

• номиналну вредност струје оптерећења за њен поуздан пренос у укљученом стању;

• максимална струја кратког споја на ефф. вредност коју механизам за гашење може да издржи;

• дозвољена компонента апериодичне струје у тренутку квара кола;

• могућности аутоматског поновног затварања и два АР циклуса.

Према начинима гашења лука при окидању, прекидачи се деле на:

• маслац;

• вакуум;

• ваздух;

• СФ6 гас;

• аутогас;

• електромагнетна;

• аутопнеуматски.

За поуздан и практичан рад, опремљени су погонским механизмом који може користити једну или више врста енергије или њихове комбинације:

• подигнута опруга;

• подигнут терет;

• притисак компримованог ваздуха;

• електромагнетни импулс из соленоида.

У зависности од услова употребе, могу се креирати са способношћу рада на напонима од једног до укључујући 750 киловолти. Наравно, имају другачији дизајн. димензије, могућности аутоматског и даљинског управљања, подешавања заштите за безбедан рад.

Помоћни системи таквих прекидача могу имати веома сложену разгранату структуру и бити смештени на додатним панелима у посебним техничким зградама.

ДЦ кола

Ове мреже такође имају огроман број прекидача са различитим могућностима.

Електрична опрема до 1000 волти

Овде су масовно представљени модерни модуларни уређаји који се могу монтирати на ДИН шину.

Они успешно допуњују класе старих машина овог типа АП-50, АЕ и слично, који су фиксирани на зидове панела вијчаним спојевима.

ДЦ модуларни дизајни имају исту структуру и принцип рада као и њихови АЦ колеге. Могу их изводити једна или више јединица и бирају се према оптерећењу.

Електрична опрема преко 1000 волти

Високонапонски ДЦ прекидачи се користе у постројењима за електролизу, металуршким индустријским објектима, железничком и градском електрифицираном транспорту и електранама.

Главни технички захтеви за рад таквих уређаја одговарају њиховим колегама наизменичне струје.

Хибридни прекидач

Научници из шведско-швајцарске компаније АББ успели су да развију високонапонски једносмерни прекидач који комбинује две структуре напајања у свом уређају:

1.СФ6 гас;

2. вакуум.

Зове се хибридни (ХВДЦ) и користи технологију секвенцијалног гашења лука у два медија истовремено: сумпор хексафлуорид и вакуум. У ту сврху је састављен следећи уређај.

Напон се примењује на горњу сабирницу хибридног вакуумског прекидача и уклања са доње магистрале СФ6 прекидача.

Напајања два прекидача су повезана у серију и контролишу се њиховим засебним погонима. Да би радили истовремено, креиран је уређај за контролу синхронизованог координатног рада, који преко оптичког канала преноси команде независном управљачком механизму.

Захваљујући употреби високопрецизних технологија, дизајнери су успели да остваре координацију деловања погона два погона, што се уклапа у временски интервал мањи од једне микросекунде.

Прекидачем управља релејна заштитна јединица уграђена у струјну линију преко репетитора.

Хибридни прекидач је омогућио значајно повећање ефикасности композитних СФ6 и вакуумских структура коришћењем њихових комбинованих карактеристика. Истовремено, било је могуће остварити предности у односу на друге аналоге:

1. способност поузданог искључивања струја кратког споја на високом напону;

2. могућност малих напора да се изврши пребацивање енергетских елемената, што је омогућило значајно смањење димензија и, сходно томе, цене опреме;

3. доступност испуњавања различитих стандарда за креирање структура које раде као део засебног прекидача или компактних уређаја једне трафостанице;

4.способност уклањања ефеката брзо растућег стреса током опоравка;

5. Могућност формирања основног модула за рад са напонима до 145 киловолти и више.

Посебност дизајна је могућност прекида електричног кола за 5 милисекунди, што је готово немогуће учинити са енергетским уређајима другог дизајна.

Технолошки преглед МИТ-а (Масацхусеттс Институте оф Тецхнологи) је овај хибридни прекидач сврстао међу десет најбољих развоја у години.

Други произвођачи електричне опреме баве се сличним истраживањима. Постигли су и одређене резултате. Али АББ је испред њих у овом питању. Његов менаџмент верује да пренос наизменичне струје изазива велике губитке. Они се могу значајно смањити коришћењем високонапонских кола са директним напоном.