Mitkä ovat sähköverkkojen katkaisijoiden tyypit ja tyypit

Suurin ero näiden kytkinlaitteiden välillä kaikista muista vastaavista laitteista on monimutkainen ominaisuuksien yhdistelmä:

1. ylläpitää nimelliskuormitusta järjestelmässä pitkään, koska voimakkaat sähkövirrat siirretään luotettavasti sen koskettimien kautta;

2. Suojaamaan käyttölaitteita sähköpiirin vahingossa tapahtuvilta vaurioilta katkaisemalla siitä nopeasti virtalähde.

Laitteen normaaleissa käyttöolosuhteissa käyttäjä voi kytkeä kuorman manuaalisesti katkaisijoiden avulla edellyttäen:

• erilaiset tehojärjestelmät;

• muuttaa verkon asetuksia;

• laitteen poistaminen käytöstä.

Hätätilanteet sähköjärjestelmissä syntyvät välittömästi ja spontaanisti. Henkilö ei pysty reagoimaan nopeasti ulkonäköönsä ja ryhtymään toimenpiteisiin niiden poistamiseksi. Tämä toiminto on määritetty katkaisijaan sisäänrakennetuille automaattisille laitteille.

Sähkössä sähköjärjestelmien jako virtatyypin mukaan hyväksytään:

• pysyvä;

• vuorotteleva sinimuotoinen.

Lisäksi on olemassa laitteiden luokitus jännitteen suuruuden mukaan:

• matala jännite - alle tuhat volttia;

• korkea jännite - kaikki muu.

Kaikille näiden järjestelmien tyypeille on luotu omat katkaisijat, jotka on suunniteltu toistuvaan käyttöön.

AC piirit

Tässä avainkategoriassa on valtava valikoima nykyaikaisten valmistajien valmistamia malleja. Se luokitellaan verkkojännitteen ja virrankuorman mukaan.

Sähkölaitteet 1000 volttiin asti

Siirretyn sähkön tehon mukaan vaihtovirtapiirien automaattiset kytkimet jaetaan perinteisesti:

1. modulaarinen;

2. valetussa kotelossa;

3. tehoilma.

Modulaariset mallit

Erityinen malli pienten vakiomoduuleiden muodossa, joiden leveyskerroin on 17,5 mm, määrittää niiden nimen ja mallin sekä mahdollisuuden asentaa Din-kiskoon.

Yhden tällaisen katkaisijan sisäinen rakenne näkyy kuvassa. Sen runko on valmistettu kokonaan kestävästä dielektrisestä materiaalista, joka eliminoi sähköisku henkilölle.

Syöttö- ja lähtöjohdot on kytketty ylempään ja alempaan riviliittimeen. Kytkimen tilan manuaalista ohjaamista varten on asennettu vipu, jossa on kaksi kiinteää asentoa:

• ylempi on suunniteltu syöttämään virtaa suljetun virtalähteen koskettimen kautta;

• alla — katkaisee virtapiirin.

Jokainen näistä koneista on suunniteltu jatkuvaan käyttöön tietyllä arvolla nimellisvirta (Yin). Jos kuorma kasvaa, virtakosketin katkeaa. Tätä tarkoitusta varten laatikon sisällä on kahden tyyppinen suojaus:

1. lämpövapautus;

2. nykyinen keskeytys.

Niiden toimintaperiaate mahdollistaa aikavirran ominaisuuden selittämisen, joka ilmaisee suojauksen toiminta-ajan riippuvuuden sen läpi kulkevasta kuormasta tai vikavirrasta.

Kuvassa oleva kaavio on annettu yhdelle tietylle katkaisijalle, kun raja-toimintavyöhyke on valittu arvoon 5 ÷ 10 kertaa nimellisvirta.

Alkuperäisen ylikuormituksen sattuessa lämpövapautus bimetallilevy, joka kasvaneella virralla vähitellen lämpenee, taipuu ja vaikuttaa sammutusmekanismiin ei välittömästi, vaan tietyllä viiveellä.

Näin ollen se mahdollistaa käyttäjien lyhytaikaiseen yhteyteen liittyvät pienet ylikuormitukset poistaa itsensä ja poistaa tarpeettomat sammutukset. Jos kuorma lämmittää johdotuksen ja eristyksen kriittistä, virtakosketin katkeaa.

Kun suojatussa piirissä esiintyy hätävirta, joka pystyy polttamaan laitteiston energiallaan, sähkömagneettinen kela alkaa toimia. Impulssilla, tapahtuneen kuormituksen kasvun vuoksi, se heittää ytimen laukaisumekanismiin pysäyttääkseen rajojen ulkopuolella olevan tilan välittömästi.

Kaavio osoittaa, että mitä korkeammat oikosulkuvirrat ovat, sitä nopeammin ne laukaisevat sähkömagneettisen vapautuksen.

Kotitalouksien automaattinen höyrysuoja toimii samoilla periaatteilla.

Kun suuret virrat katkeavat, syntyy sähkökaari, jonka energia voi polttaa koskettimet. Sen vaikutuksen eliminoimiseksi katkaisijoissa käytetään valokaarisammutuskammiota, joka jakaa valokaaripurkauksen pieniksi virroiksi ja sammuttaa ne jäähtymisen vaikutuksesta.

Useita leikkauksia modulaarisista rakenteista

Magneettiset laukaisut on viritetty ja sovitettu toimimaan tietyillä kuormilla, koska ne aiheuttavat erilaisia ​​transientteja käynnistyessään. Esimerkiksi eri valaisimia kytkettäessä hehkulangan muuttuvasta resistanssista johtuva lyhytaikainen kytkentävirta voi lähestyä kolminkertaista nimellisarvoa.

Siksi asuntojen ja valaistuspiirien pistorasioiden ryhmälle on tapana valita automaattiset kytkimet, joiden virta-aikaominaisuus on "B"-tyyppinen. Se on 3 ÷ 5 tuumaa.

Induktiomoottorit aiheuttavat suurempia ylikuormitusvirtoja pyörittäessäsi käytettyä roottoria. Valitse heille koneet, joiden ominaisuus on «C» tai — 5 ÷ 10 tuumaa. Luodun ajan ja virran reservin ansiosta ne mahdollistavat moottorin pyörimisen ja taataan, että ne siirtyvät käyttötilaan ilman tarpeettomia sammutuksia.

Teollisessa tuotannossa metallinleikkauskoneissa ja -mekanismeissa on moottoreihin kytkettyjä kuormitettuja käyttölaitteita, jotka lisäävät ylikuormituksia. Tällaisiin tarkoituksiin käytetään automaattisia kytkimiä, joiden ominaisuus on «D» ja joiden arvo on 10 ÷ 20 In. Ne ovat osoittautuneet hyvin toimiessaan piireissä, joissa on aktiivisia induktiivisia kuormia.

Lisäksi koneissa on kolme muuta tyyppiä vakioaikavirtaominaisuuksia, joita käytetään erikoistarkoituksiin:

1. "A" — pitkille johdotuksille aktiivisella kuormalla tai puolijohdelaitteiden suojaamiseen arvolla 2 ÷ 3 In;

2. "K" — ilmaistuille induktiivisille kuormille;

3. «Z» — elektronisille laitteille.

Eri valmistajien teknisissä asiakirjoissa kahden viimeisen tyypin raja-arvot voivat poiketa hieman.

Valetut kotelokatkaisijat

Tämän luokan laitteet voivat kytkeä suurempia virtoja kuin modulaariset mallit. Niiden kuormitus voi olla jopa 3,2 kiloampeeria.

Ne valmistetaan samoilla periaatteilla kuin moduulirakenteet, mutta kun otetaan huomioon lisääntyneet vaatimukset lisääntyneen kuorman siirtämiselle, niille yritetään antaa suhteellisen pienet mitat ja korkea tekninen laatu.

Nämä koneet on suunniteltu turvalliseen käyttöön teollisuuslaitoksissa. Nimellisvirran arvon mukaan ne jaetaan ehdollisesti kolmeen ryhmään, joilla on mahdollisuus vaihtaa kuormia 250, 1000 ja 3200 ampeeriin asti.

Niiden rungon rakenne: kolmi- tai nelinapaiset mallit.

Virtailmakytkimet

Ne toimivat teollisuuslaitoksissa ja kestävät erittäin suuria virtoja jopa 6,3 kiloampeeriin asti.

Nämä ovat monimutkaisimpia pienjännitelaitteiden kytkemiseen tarkoitettuja laitteita, joita käytetään sähköjärjestelmien käyttöön ja suojaamiseen suurtehoisten jakelujärjestelmien tulo- ja lähtölaitteina sekä generaattoreiden, muuntajien, kondensaattoreiden tai voimakkaiden sähkömoottoreiden kytkemiseen.

Kaavamainen esitys niiden sisäisestä rakenteesta on esitetty kuvassa.

Tässä käytetään nyt syöttökoskettimen kaksoisirrotusta ja katkaisun molemmille puolille on asennettu valokaaren sammutuskammiot ristikoineen.

Toiminta-algoritmi sisältää sulkukäämin, sulkujousen, jousivarauksen moottorikäytön ja automaatioelementit. Virtamuuntaja, jossa on suoja- ja mittauskäämi, on integroitu valvomaan virtakuormia.

Yli 1000 voltin sähkölaitteet

Suurjännitelaitteiden katkaisijat ovat erittäin monimutkaisia ​​teknisiä laitteita ja ne valmistetaan tiukasti erikseen jokaiselle jänniteluokalle. Niitä käytetään yleisesti muuntaja-asemille.

Niille asetetaan vaatimukset:

• korkea luotettavuus;

• turvallisuus;

• tuottavuus;

• helppokäyttöisyys;

• suhteellinen hiljaisuus käytön aikana;

• optimaalinen hinta.

Kuormat, jotka katkeavat suurjännitekatkaisijat hätäpysäytystapauksessa, johon liittyy erittäin voimakas kaari. Sen sammuttamiseen käytetään erilaisia ​​menetelmiä, mukaan lukien piirin katkaiseminen erityisessä ympäristössä.

Tämä kytkin sisältää:

• yhteyttä järjestelmä;

• valokaaren sammutuslaitteet;

• jännitteiset osat;

• eristetty kotelo;

• käyttömekanismi.

Yksi näistä kytkinlaitteista näkyy kuvassa.

Piirin laadukkaan toiminnan varmistamiseksi tällaisissa rakenteissa on käyttöjännitteen lisäksi otettava huomioon:

• kuormitusvirran nimellisarvo sen luotettavaa lähetystä varten päällä-tilassa;

• suurin oikosulkuvirta eff. arvo, jonka sammutusmekanismi kestää;

• jaksottaisen virran sallittu komponentti piirin katkeamishetkellä;

• automaattinen uudelleensulkeminen ja kaksi AR-sykliä.

Valokaarin sammutusmenetelmien mukaan laukaisun aikana kytkimet luokitellaan:

• voita;

• tyhjiö;

• ilmaa;

• SF6-kaasu;

• autokaasu;

• sähkömagneettinen;

• autopneumaattinen.

Luotettavaa ja kätevää käyttöä varten ne on varustettu käyttömekanismilla, joka voi käyttää yhtä tai useampaa energiatyyppiä tai niiden yhdistelmiä:

• nostettu keväällä;

• nostettu kuorma;

• paineilman paine;

• sähkömagneettinen pulssi solenoidista.

Käyttöolosuhteista riippuen ne voidaan luoda siten, että ne voivat toimia jännitteillä yhdestä 750 kilovolttiin mukaan lukien. Luonnollisesti niillä on erilainen muotoilu. mitat, automaatti- ja kauko-ohjausominaisuudet, suojausasetukset turvallista käyttöä varten.

Tällaisten katkaisijoiden apujärjestelmillä voi olla erittäin monimutkainen haarautunut rakenne ja ne sijaitsevat lisäpaneeleissa erityisissä teknisissä rakennuksissa.

DC-piirit

Näissä verkoissa on myös valtava määrä kytkimiä erilaisilla ominaisuuksilla.

Sähkölaitteet 1000 volttiin asti

Nykyaikaisia ​​DIN-kiskoon asennettavia modulaarisia laitteita esitellään massiivisesti.

Ne täydentävät menestyksekkäästi tämän tyyppisten vanhojen koneiden luokkia AP-50, AE ja vastaavat, jotka kiinnitettiin paneelien seiniin ruuviliitoksilla.

DC-moduulimalleilla on sama rakenne ja toimintaperiaate kuin AC-vastineilla. Ne voidaan suorittaa yhdellä tai useammalla yksiköllä ja ne valitaan kuorman mukaan.

Yli 1000 voltin sähkölaitteet

Korkeajännitteisiä tasavirtakatkaisijoita käytetään elektrolyysilaitoksissa, metallurgisissa teollisuuslaitoksissa, rautateillä ja kaupunkien sähköistetyissä liikenteessä ja voimalaitoksissa.

Tällaisten laitteiden toiminnan tärkeimmät tekniset vaatimukset vastaavat niiden vaihtovirtavastineita.

Hybridi katkaisija

Ruotsalais-sveitsiläisen ABB:n tutkijat onnistuivat kehittämään suurjännitteisen tasavirtakatkaisijan, joka yhdistää kaksi tehorakennetta laitteessa:

1.SF6-kaasu;

2. tyhjiö.

Sitä kutsutaan hybridiksi (HVDC) ja se käyttää peräkkäistä valokaarisammutustekniikkaa kahdessa väliaineessa samanaikaisesti: rikkiheksafluoridissa ja tyhjiössä. Tätä tarkoitusta varten kootaan seuraava laite.

Jännite syötetään hybridi-tyhjiökytkimen yläväylään ja poistetaan SF6-katkaisijan alemmasta väylästä.

Molempien kytkinlaitteiden teholähteet on kytketty sarjaan ja niitä ohjataan erillisillä käytöillä. Jotta ne toimisivat samanaikaisesti, luotiin synkronoitu koordinaattitoiminnan ohjauslaite, joka välittää komennot itsenäisesti toimivalle ohjausmekanismille optisen kanavan kautta.

Korkean tarkkuuden teknologioiden käytön ansiosta suunnittelijat onnistuivat saavuttamaan kahden taajuusmuuttajan toimintojen koordinoinnin, joka mahtuu alle mikrosekunnin aikaväliin.

Katkaisijaa ohjaa releen suojausyksikkö, joka on rakennettu voimalinjaan toistimen kautta.

Hybridikatkaisija mahdollisti merkittävästi SF6-komposiitti- ja tyhjiörakenteiden tehokkuuden lisäämisen hyödyntämällä niiden yhdistettyjä ominaisuuksia. Samaan aikaan oli mahdollista toteuttaa edut muihin analogeihin verrattuna:

1. kyky katkaista luotettavasti oikosulkuvirrat korkealla jännitteellä;

2. mahdollisuus pieniin ponnisteluihin tehoelementtien vaihtamiseksi, mikä mahdollisti merkittävästi laitteiden mittojen ja vastaavasti hinnan alentamisen;

3. eri standardien mukaisten standardien saatavuus erillisen katkaisijan osana toimivien rakenteiden tai yhden sähköaseman kompaktien laitteiden luomiseksi;

4.kyky eliminoida nopeasti lisääntyvän stressin vaikutukset palautumisen aikana;

5. Kyky muodostaa perusmoduuli työskentelyyn jännitteillä 145 kilovolttiin ja enemmän.

Suunnittelun erottuva piirre on kyky katkaista sähköpiiri 5 millisekunnissa, mikä on lähes mahdotonta tehdä toisen mallin teholaitteilla.

MIT (Massachusetts Institute of Technology) Technology Review listasi hybridi-katkaisijan vuoden kymmenen parhaan tuotekehityksen joukkoon.

Muut sähkölaitteiden valmistajat tekevät vastaavaa tutkimusta. He saavuttivat myös tiettyjä tuloksia. Mutta ABB on heitä edellä tässä asiassa. Sen johto uskoo, että AC-siirto aiheuttaa sen suuria tappioita. Näitä voidaan vähentää huomattavasti käyttämällä tasajännitteisiä suurjännitepiirejä.