Лабораторна робота №9 Дослідження автоматичного вимикача Мета роботи

Вивчити конструкцію, призначення, принцип дії автоматичного вимикача. Експериментально дослідити робочі характеристики розчіплювачів.

Програма роботи

1. Ознайомитися з автоматичним вимикачем, що досліджується, та обладнанням робочого місця. Записати паспортні дані обладнання і приладів.

2. Вивчити конструкцію автоматичних вимикачів (серій: АП 50, АЕ, ВА, А 37) і принципи дії їх розчіплювачів.

3. Зібрати електричну принципову схему для дослідження автоматичного вимикача АЕ 2016.

4. Визначити за паспортними даними вимикача номінальний струм розчіплювача та струм відсічки.

5. Експериментально дослідити часо-струмову характеристику теплового розчіплювача.

6. Експериментально визначити струм і час спрацьовування електро-магнітного розчіплювача (відсічки).

7. Розрахувати відносну похибку відсічки за струмом спрацьовування.

8. На основі експериментальних даних побудувати захисну характеристику автомата, що досліджується.

9. Оволодіти методикою вибору і перевірки автоматичних вимикачів.

Основні теоретичні положення

Автоматичний вимикач (АВ) – це комутаційний електричний апарат призначений для автоматичної комутації електричних кіл при струмах перевантаження та короткого замикання, а також для нечастих комутацій струмів навантаження по команді оператора.

АВ виконують функції захисту електричних споживачів від коротких замикань, перевантаження, неприпустимого зниження або збільшення напруги (при наявності відповідних розчіплювачів); а також за допомогою них виконують оперативні комутації кіл в межах номінальних навантажень автоматичного вимикача.

Основні параметри ав:

а) номінальна напруга, яка характеризує здібність ізоляції автомата тривало витримувати прикладену напругу і короткочасні перенапруги;

б) номінальний струм, що характеризує “пропускну” здатність АВ при тривалому навантаженню;

в) механічна і комутаційна зносостійкість;

г) гранична комутаційна зносостійкість – здібність АВ надійно відключати електричне коло при виникненні короткого замикання. В кількісному відношенні вона визначає максимальне діюче значення струму, який автомат здатен надійно відключити, остаючись у справному і працездатному становищі. Для АВ розрізняють одноразову граничну комутаційну здатність – максимальне значення струму к.з., який автомат може відключити один раз, після чого він не придатний для подальшої експлуатації.

д) час спрацьовування (швидкодія): розрізняють власний час спрацювання автомата, який представляє час з моменту начала к.з. до начала розмикання його головних (силових) контактів і повний час спрацювання (до повного відключення кола). Цей час враховує також час горіння дуги.

Найбільш розповсюдженими АВ, до яких не пред'являється особливих вимог до швидкодії є універсальні та установочні автомати, час спрацьовування находиться в межах 10-100 мс.

Універсальні АВ не мають захисного корпусу і, як правило, встановлюються в приміщеннях розподільних пристроїв низького навантаження. Вони мають, як правило, два виду захисту: максимально струмовий та захист від зникнення і зниження напруги.

Установочні АВ мають пластмасовий захисний корпус і можуть встановлюватися в суспільних приміщеннях. Вони мають різні види захисту: максимально струмовий, від перевантажень і т.д. (ВА 51, АЕ 2000, АП 50, А 37 та інш.)

Швидкодіючі АВ призначені для захисту силових напівпровідникових приладів. Час спрацьовування значно менше від вище наведених і складає 0,5-5 мс. Вони мають здатність обмежувати струм к.з. і час його протікання (АВ серії ВАБ, БВП-5, БВЗ-10).

Основні конструктивні елементи АВ:

а) контактно-дугогасильна система;

б) механізм вільного розчіплювання;

в) розчіплювачі;

г) привід.

Розчіплювач – це пристрій, який призначений механічно впливати на утримуючий прилад контактного апарату з метою визволення його рухомих частин для зміни комутаційного положення. В залежності від принципів дії розчіплювача використовують терміни: “електромагнітний розчіплювач”, “тепловий розчіплювач”, “максимальний розчіплювач” або “мінімальний розчіплювач”, “незалежний розчіплювач” та інш.

Привід – автомати з номінальним струмом до 100 А мають ручне керування; автомати з номінальним струмом більш 100 А мають електромагнітний або електродвигунний привід.

Найбільш розповсюдженими АВ є вимикачі серій: АП 50, АЕ 2000, А 3700.

АВ серії АЕ 2000 – призначені для захисту електричних кіл від перевантажень і струмів к.з., а також для оперативних комутацій кіл з частотою 30 вкл. в годину, при напрузі змінного струму до 600 В частотою 50 і 60 Гц і постійного струму до 220 В. Вони мають регулювання струму неспрацьовування теплового розчіплювача в межах 0,9…1,15 І_н. вимикачі з електромагнітним розчіплювачем мають кратність відсічки 3, 5 і 12, а з комбінованим – 12. Випускаються на номінальні струми від 16 А до 160 А. Конструктивна схема автоматичного вимикача серії АЕ 2000 наведена на рис. 9.1.

В автоматичному вимикачі використовується принцип моментного вмикання, коли замкнення і розімкнення контактів здійснюється зведеною раніше пружиною 12. При цьому швидкість руху контактів достатньо велика і не залежить від швидкості рукоятки 11, що вмикає. Елементами захисту є тепловий 1 та електромагнітний 2 розчіплювачі. Обидва розчіплювача діють на утримуючий важіль 14 з зубом 13, котрий зачіпляється за важіль 10 механізму включення. Для підготовки автомата до включення рукоятка 11 переводиться донизу. При цьому нижня частина важеля 10 зчіплюється з зубом 13. Під дією пружини 12 важелі 4 і 5 знаходяться в положенні, що вказане на рис. 9.1,б. Стрілкою показано напрям сили, що діє на шарнір О₄ важелів 4 та 5. Для вмикання автомату важіль переводиться у верх. Правий кінець пружини переміщується, і на шарнір О₄ діє сила, що направлена догори. Під дією цієї сили контакт 6 замикається з контактом 7. Автомат включений (рис. 9.1,в). При спрацьовуванні елементів захисту 1 та 2 від струму перевантаження (1) або короткого замкнення (2) важіль 14 опускається вниз і зуб 13 розчіплюється з важелем 10. Цей важіль переміщується догори, а пружина 12 створює силу, що діє на шарнір О₄ вниз (рис. 9.1,г), при цьому контакт 6 розмикається з контактом 7. Відбувається відключення автомату. Автомат може бути відключений вручну. Для цього з включеного положення автомату рукоятку 11 переміщують донизу (рис. 9.1,д). При цьому правий кінець пружини 12 переміщується донизу, і вона створює зусилля, діюче на точку О₄ вниз. Контакти 6 та 7 розмикаються.

Предмет дослідження в роботі - автомат АЕ 2016 (триполюсний, з комбінованим розчіплювачем, номінальний струм розчіплювача – 4 А, кратність відсічки – 12).