Definition und Arten von Veröffentlichungen, ihre Vor- und Nachteile; Beispiele Leistungsschalter mit thermischer, elektromagnetischer, Halbleiter- und elektronischer Auslöseeinrichtung; Prozesse, die bei Supraströmen ablaufen

Definition von Veröffentlichung

Veröffentlichungen durch zwei dividieren bedingt Gruppen:

• Hauptauslöser für Stromkreisschutz;
• Hilfsversionen für erhöhte Funktionalität.

Hauptveröffentlichung (erste Gruppe), In Bezug auf einen Leistungsschalter handelt es sich um ein Gerät, das in der Lage ist, eine kritische Situation (das Auftreten eines Überstroms) zu erkennen und dessen Entwicklung im Voraus zu verhindern (was zu einer Divergenz der Hauptkontakte führt).

Hilfsveröffentlichungen- Zusatzgeräte (sie sind in den Grundversionen der Maschinen nicht enthalten, werden aber nur bei kundenspezifischen Sonderversionen mitgeliefert):

• unabhängige Veröffentlichung ( Fernabschaltung Leistungsschalter basierend auf einem Signal vom Hilfsstromkreis);
• Mindestspannungsauslöser (schaltet den Leistungsschalter aus, wenn die Spannung unter den zulässigen Wert fällt);
• Nullspannungsauslösung (bewirkt, dass Kontakte auslösen, wenn ein erheblicher Spannungsabfall auftritt).

Begriffsdefinitionen

Unter Überstrom Verstehen Sie die Stromstärke, die den Nennstrom (Betriebsstrom) überschreitet. Diese Definition umfasst Strom Kurzschluss und Überlaststrom.

Überlaststrom- Überstrom in einem funktionierenden Netzwerk (längere Überlastung kann zu Schäden am Stromkreis führen).
Kurzschlussstrom (SC)- Überstrom, der durch den Kurzschluss zweier Elemente mit einem sehr geringen Gesamtwiderstand zwischen ihnen verursacht wird, während diese Elemente im Normalbetrieb über unterschiedliche Potenziale verfügen (ein Kurzschluss kann durch falschen Anschluss oder Beschädigung verursacht werden). Beispielsweise kommt es durch mechanische Beanspruchung oder Alterung der Isolierung zum Kontakt stromführender Leitungen und zum Kurzschluss.
Ein hoher Kurzschlussstromwert wird anhand der Formel erkannt:
I = U / R (Strom ist gleich dem Verhältnis von Spannung zu Widerstand).
Daher sobald R→ also auf 0 ICH→ bis ins Unendliche.

Über die Hauptkontakte im Leistungsschalter, wenn normaler Gebrauch Nennstrom fließt. Der Freiauslösemechanismus des Schaltgeräts verfügt über empfindliche Elemente (z. B. einen Drehauslöser). Die Wirkung der Freigabe auf diese Elemente trägt zum sofortigen automatischen Betrieb bei, dh zur Freigabe des Kontaktsystems.

Überstromauslöser (MRT)- eine Auslösung, die das Öffnen der Hauptkontakte mit oder ohne eine bestimmte Zeitspanne bewirkt, sobald der effektive Stromwert einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.
Inverse Time MRT ist ein Überstromauslöser, der die Auslösung der Kontakte nach Ablauf einer bestimmten Zeit einleitet, die umgekehrt von der Stromstärke abhängt.
Bei der direktwirkenden MRT handelt es sich um einen Überstromauslöser, der den Betrieb direkt über den Betriebsüberstrom einleitet.

Die Definitionen der maximalen Stromauslösung, des Kurzschlussstroms und der Überlastung sind der Norm GOST 50345 entnommen (ohne Bedeutungsverlust umschrieben).

Arten von Veröffentlichungen, verwendet in Leistungsschaltern

In Leistungsschaltern Installieren Sie eine oder eine Kombination der folgenden Versionen:

• bieten einen grundlegenden Überstromschutz, die Werkseinstellungen ändern sich während des Betriebs nicht:
  • thermische Auslösung oder Überlastauslösung;
  • elektromagnetische Freisetzung oder Kurzschlussauslösung;

• einer der unten vorgeschlagenen ersetzt die ersten beiden; während des Betriebs ist eine Einstellung zulässig (Haltezeit bei Überstrom, um die Selektivität sicherzustellen, welcher Strom als Überlast gilt, was einen Kurzschluss darstellt):
  • Halbleiterfreigabe;
  • elektronische Veröffentlichung;

• zusätzliche Auslösegeräte zur Erweiterung der Funktionalität:
  • unabhängige Veröffentlichung;
  • Unterspannungsauslöser;
  • Nullspannungsfreigabe.

Es ist zu berücksichtigen, dass es sich bei Billiggeräten um elektromagnetische und thermische Auslöser handelt. Automatische Schalter, die mit einem Halbleiter- oder elektronischen Auslöser ausgestattet sind (sie ersetzen funktionell eine Kombination aus thermischem und elektromagnetischem Auslöser), kosten ab 1200 US-Dollar und mehr und werden daher als Eingabegeräte für Nennströme ab 630 A verwendet (es gibt seltene Ausnahmen bei niedrigeren Stromstärken). .

Kurz im Video beschreibt den Aufbau des Leistungsschalters, insbesondere zu thermischen und elektromagnetischen Freisetzungen:

Thermische Freisetzung

Der thermische Auslöser ist eine Bimetallplatte, das sich bei Erwärmung verbiegt und den Mechanismus zur freien Freigabe beeinträchtigt.
Ein Bimetallstreifen entsteht durch mechanisches Verbinden zweier Metallstreifen. Dabei werden zwei Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgewählt und durch Löten, Nieten oder Schweißen miteinander verbunden.
Angenommen, das untere Material einer Bimetallplatte dehnt sich beim Erhitzen weniger stark aus als das obere Metall, dann erfolgt die Biegung nach unten.

Der thermische Auslöser schützt vor Überlastströmen und ist für bestimmte Betriebsarten konfiguriert.

Beispielsweise sind bei einem Produkt der Baureihe BA 51-35 die Überlastauslöser bei einer Temperatur von +30 °C kalibriert auf:

• bedingter Nichtauslösestrom 1,05·In (Zeit 1 Stunde für In ≤ 63 A und 2 Stunden für In ≥ 80 A);
• bedingter Auslösestrom 1,3 In für Wechselstrom und 1,35·In für Gleichstrom.

Die Bezeichnung 1,05·In bedeutet ein Vielfaches des Nennstroms. Bei einem Bemessungsstrom In = 100 A beträgt der bedingte Nichtauslösestrom beispielsweise 105 A.
Die Zeit-Strom-Kennlinien (Grafiken sind immer in Werkskatalogen verfügbar) zeigen deutlich die Abhängigkeit der Ansprechzeit thermischer und elektromagnetischer Auslöser vom Wert des fließenden Überstroms.

Vorteile:

• keine reibenden Oberflächen;
• eine gute Vibrationsfestigkeit haben;
• verträgt leicht Verschmutzung;
• Einfachheit des Designs → niedriger Preis.

Mängel:

• ständig konsumieren elektrische Energie;
• empfindlich gegenüber Temperaturänderungen Umfeld;
• Bei Erhitzung durch Fremdquellen können sie Fehlalarme auslösen.

Elektromagnetischer Auslöser

Eine elektromagnetische Auslösung (abgekürzt EM) ist ein sofortiges Gerät. Es handelt sich um einen Magneten, dessen Kern auf den Freilösemechanismus einwirkt. Wenn ein Suprastrom durch die Spulenwicklung fließt, wird ein Magnetfeld erzeugt, das den Kern bewegt und dabei den Widerstand der Rückstellfeder überwindet.

Der EM-Auslöser ist für den Betrieb bei Kurzschlussströmen im Bereich von 2 bis 20 Zoll konfiguriert. Der Einstellfehler variiert innerhalb von ±20 % des eingestellten Wertes.

Für Leistungsschalter Der Kurzschluss-Sollwert (der Stromwert, bei dem die Auslösung ausgelöst wird) kann entweder in Ampere oder als Vielfaches des Nennstroms angegeben werden. Es gibt Einstellungen:

• 3,5·Zoll;
• 7·In;
• 10·Zoll;
• 12·Zoll;
• und andere.

Wenn beispielsweise der Nennstrom der Maschine In = 200 A beträgt, erfolgt bei einer Einstellung von 7 In eine Auslösung, wenn der Überstrom einen Wert von 7 200 = 1400 A erreicht.

• B (3-5);
• C (5–10);
• D (10-50).

Die Grenzwerte ab Nennstrom In, bei dem es zu einer Kontaktdivergenz kommt.

Vorteile:

• Einfachheit des Designs;

Mängel:

• erzeugt ein Magnetfeld;
• löst sofort und ohne Verzögerung aus.

Zeitverzögerung bedeutet, Selektivität sicherzustellen. Selektivität oder Selektivität wird erreicht, wenn der Eingangsschutzschalter einen Kurzschluss erkennt und diesen für eine bestimmte Zeit durchlässt. Diese Zeit reicht aus, damit der Downstream auslöst Schutzvorrichtung. In diesem Fall wird nicht das gesamte Objekt deaktiviert, sondern nur der beschädigte Zweig.

Geräte mit Zeitverzögerung oder selektiv – Anwendungskategorie B (alle automatischen Geräte mit elektronischem oder Halbleiterauslöser).
Unverzögerte oder nicht selektive Geräte – Anwendungskategorie A (nahezu alle Leistungsschalter mit elektromagnetischer Auslösevorrichtung).

Thermomagnetischer oder kombinierter Auslöser

Wird oft verwendet serielle Verbindung thermische und elektromagnetische Freisetzung. Je nach Hersteller nennt man diese Verknüpfung zweier Geräte kombiniert oder thermomagnetische Auslösung. In ausländischen Katalogen und in der Literatur wird häufig der Begriff „thermomagnetische Freisetzung“ verwendet.

Durch Überströme verursachte Phänomene

Wenn ein Kurzschlussstrom auftritt, treten folgende Phänomene auf:

• elektrodynamische Kräfte;
• Magnetfeld;
• thermischer Stress (Überhitzung).

Im Falle einer Überlastung bleibt die Überhitzung der leitenden Teile der entscheidende Faktor.

Elektrodynamische Kräfte

Auf einen von Strom durchflossenen Leiter, der sich in einem Magnetfeld mit der Induktion B befindet, wirken elektrodynamische Kräfte.
Wenn der Nennstrom fließt, sind die elektrodynamischen Kräfte unbedeutend, aber wenn ein Kurzschlussstrom auftritt, können diese Kräfte nicht nur zu Verformung und Durchschlag führen Einzelteile Schaltgerät, sondern auch zur Zerstörung der Maschine selbst führen.
Für den elektrodynamischen Widerstand werden spezielle Berechnungen durchgeführt, die besonders relevant sind, wenn die Tendenz besteht, die Gesamteigenschaften zu verringern (die Abstände zwischen den leitenden Teilen der Pole werden verringert).

Magnetfeld

Das Magnetfeld ist einer der Faktoren, die elektrodynamische Kräfte erzeugen.
Magnetfelder insbesondere den Betrieb elektrischer Geräte negativ beeinflussen Messgeräte und Computer.

Thermischer Stress (Überhitzung)

Wenn ein Strom der Stärke I durch einen Leiter fließt, erhitzt sich dessen Kern, was zu Bränden oder Schäden an der Isolierung führen kann.
Beim Auftreten von Überströmen ist eine Überhitzung von aktueller Bedeutung, wenn der Kurzschluss nicht blockiert wird, sodass dieser Maximalwerte erreichen kann.

Der Hauptunterschied zwischen diesen Schaltgeräten und allen anderen ähnliche Geräte besteht aus einer komplexen Kombination von Fähigkeiten:

1. Nennlasten im System über einen langen Zeitraum aufrechterhalten, indem leistungsstarke Stromflüsse zuverlässig durch die Kontakte geleitet werden;

2. Schützen Sie Betriebsgeräte vor unbeabsichtigten Fehlern im Stromkreis, indem Sie sie schnell von der Stromversorgung trennen.

Bei normale Bedingungen Beim Betrieb des Geräts kann der Bediener Lasten manuell mit Leistungsschaltern schalten und bietet so Folgendes:

verschiedene Energiepläne;

Ändern der Netzwerkkonfiguration;

Außerbetriebnahme von Geräten.

Notfallsituationen in elektrische Systeme ah entstehen sofort und spontan. Eine Person ist nicht in der Lage, schnell auf ihr Aussehen zu reagieren und Maßnahmen zu ergreifen, um sie zu beseitigen. Diese Funktion ist zugewiesen automatische Geräte, im Schalter eingebaut.

Im Energiesektor ist es üblich, elektrische Anlagen nach Stromart zu unterteilen:

Konstante;

variabel sinusförmig.

Darüber hinaus gibt es eine Einteilung der Geräte nach Spannung:

Niederspannung – weniger als tausend Volt;

Hochspannung - alles andere.

Für alle Arten dieser Systeme werden eigene Leistungsschalter erstellt, die für den wiederholten Betrieb ausgelegt sind.

Wechselstromkreise

Basierend auf der Leistung des übertragenen Stroms werden Leistungsschalter in Wechselstromkreisen herkömmlicherweise unterteilt in:

1. modular;

2. in einem geformten Gehäuse;

3. Power-Luft.

Modulare Designs

Die spezifische Bauform in Form von kleinen Standardmodulen mit einer Breite, die ein Vielfaches von 17,5 mm beträgt, bestimmt ihren Namen und ihr Design mit der Möglichkeit der Montage auf einer DIN-Schiene.

Der innere Aufbau eines dieser Leistungsschalter ist im Bild dargestellt. Sein Körper besteht vollständig aus haltbarem dielektrischem Material, sodass kein Strom entsteht.

Die Versorgungs- und Ausgangskabel werden jeweils an die oberen und unteren Anschlüsse angeschlossen. Um den Zustand des Schalters manuell zu steuern, ist ein Hebel mit zwei festen Positionen installiert:

der obere dient zur Stromzufuhr über einen geschlossenen Stromkontakt;

der untere sorgt für eine Unterbrechung des Stromversorgungskreises.

Jede dieser Maschinen ist dafür konzipiert lange Arbeit bei einem bestimmten Wert (In). Wird die Belastung größer, dann wird der Powerkontakt unterbrochen. Zu diesem Zweck sind im Inneren des Gehäuses zwei Arten von Schutz angebracht:

1. thermische Freisetzung;

2. Stromabschaltung.

Das Funktionsprinzip ermöglicht die Erklärung der Zeit-Strom-Kennlinie, die die Abhängigkeit der Ansprechzeit des Schutzes vom durch ihn fließenden Laststrom oder einem Unfall ausdrückt.

Das in der Abbildung dargestellte Diagramm gilt für einen bestimmten Leistungsschalter, wenn der Abschaltbetriebsbereich auf das 5- bis 10-fache des Nennstroms eingestellt ist.

Bei der anfänglichen Überlastung entsteht ein thermischer Auslöser aus , der sich mit steigendem Strom allmählich erwärmt, verbiegt und nicht sofort, sondern mit einer gewissen Zeitverzögerung auf den Auslösemechanismus einwirkt.

Auf diese Weise können sich kleine Überlastungen, die mit dem kurzzeitigen Zuschalten von Verbrauchern einhergehen, von selbst lösen und unnötige Abschaltungen vermeiden. Wenn die Last eine kritische Erwärmung der Verkabelung und Isolierung verursacht, wird der Leistungskontakt unterbrochen.

Wenn im geschützten Stromkreis ein Notstrom auftritt, der das Gerät mit seiner Energie verbrennen kann, dann elektromagnetische Spule. Mit einem Impuls wirft er aufgrund des entstandenen Laststoßes den Kern auf den Trennmechanismus, um den Over-the-Top-Modus sofort zu stoppen.

Die Grafik zeigt, dass je höher die Kurzschlussströme sind, desto schneller werden diese durch den elektromagnetischen Auslöser abgeschaltet.

Die automatische PAR-Sicherung für den Haushalt funktioniert nach den gleichen Prinzipien.

Bei der Unterbrechung großer Ströme entsteht ein Lichtbogen, dessen Energie die Kontakte durchbrennen kann. Um seine Wirkung zu beseitigen, verwenden Leistungsschalter eine Lichtbogenlöschkammer, die die Lichtbogenentladung in kleine Ströme aufteilt und diese durch Abkühlung löscht.

Grenzverhältnis modularer Strukturen

Elektromagnetische Auslöser werden für den Betrieb mit bestimmten Lasten konfiguriert und ausgewählt, da sie beim Starten unterschiedliche Übergangsprozesse erzeugen. Zum Beispiel beim Einschalten verschiedene Lampen Ein kurzfristiger Stromstoß aufgrund des sich ändernden Widerstands des Glühfadens kann das Dreifache des Nennwerts erreichen.

Daher ist es üblich, für die Steckdosengruppe von Wohnungen und Beleuchtungskreisen automatische Schalter mit einer Zeit-Strom-Kennlinie vom Typ „B“ zu wählen. Es ist 3 ÷ 5 Zoll.

Asynchronmotoren verursachen beim Drehen eines Rotors mit Antrieb große Überlastströme. Für sie werden Maschinen mit der Charakteristik „C“ oder - 5÷10 Zoll ausgewählt. Aufgrund der geschaffenen Zeit- und Stromreserve ermöglichen sie das Hochdrehen des Motors und erreichen garantiert den Betriebszustand ohne unnötige Abschaltungen.

IN Industrielle Produktion An Maschinen und Mechanismen gibt es belastete Antriebe, die mit Motoren verbunden sind, was zu noch größeren Überlastungen führt. Für solche Zwecke werden automatische Leistungsschalter der Charakteristik „D“ mit einer Nennleistung von 10 ÷ 20 In verwendet. Sie haben sich beim Einsatz in Stromkreisen mit aktiv-induktiven Lasten bestens bewährt.

Darüber hinaus verfügen Maschinen über drei weitere Arten von Standard-Zeit-Strom-Kennlinien, die für besondere Zwecke verwendet werden:

1. „A“ – für lange Leitungen mit aktiver Last oder Schutz von Halbleiterbauelementen mit einem Wert von 2 ÷ 3 In;

2. „K“ – für ausgeprägte induktive Lasten;

3. „Z“ – für elektronische Geräte.

IN technische Dokumentation bei verschiedene Hersteller Das Cut-Off-Verhältnis für die letzten beiden Typen kann geringfügig unterschiedlich sein.

Diese Geräteklasse ist in der Lage, höhere Ströme zu schalten modulare Designs. Ihre Belastung kann Werte bis zu 3,2 Kiloampere erreichen.

Sie werden nach den gleichen Prinzipien wie Modulbauweisen hergestellt, sind jedoch unter Berücksichtigung der gestiegenen Anforderungen an die Aufnahme erhöhter Lasten auf relativ kleine Abmessungen und eine hohe technische Qualität ausgelegt.

Diese Maschinen sind für konzipiert sicheres Arbeiten an Industrieanlagen. Basierend auf dem Nennstrom werden sie üblicherweise in drei Gruppen eingeteilt, mit der Möglichkeit, Lasten bis zu 250, 1000 und 3200 Ampere zu schalten.

Ausführung ihrer Gehäuse: drei- oder vierpolige Modelle.

Leistungsschalter

Sie arbeiten in Industrieanlagen und arbeiten mit sehr hohen Lastströmen bis zu 6,3 Kiloampere.

Dies sind die komplexesten Geräte zum Schalten von Niederspannungsgeräten. Sie dienen dem Betrieb und Schutz elektrischer Anlagen als Ein- und Ausgabegeräte von Hochleistungsverteilungsanlagen und zum Anschluss von Generatoren, Transformatoren, Kondensatoren oder leistungsstarken Elektromotoren.

Schematische Darstellung davon innere Struktur im Bild dargestellt.

Hierbei wird eine doppelte Unterbrechung des Leistungskontakts verwendet und auf jeder Seite der Abschaltung sind Lichtbogenlöschkammern mit Gittern installiert.

Der Betriebsalgorithmus umfasst eine Schaltspule, eine Schließfeder, einen Federspannmotorantrieb und automatische Elemente. Zur Steuerung der fließenden Lasten ist ein Stromwandler mit Schutz- und Messwicklung eingebaut.

Leistungsschalter von Hochspannungsgeräten sind sehr komplex technische Geräte und werden für jede Spannungsklasse streng individuell gefertigt. Sie werden normalerweise verwendet.

Für sie gelten folgende Anforderungen:

hohe Zuverlässigkeit;

Sicherheit;

Geschwindigkeit;

Benutzerfreundlichkeit;

relative Geräuschlosigkeit während des Betriebs;

optimale Kosten.

Lasten, die während einer Notabschaltung brechen, gehen mit einem sehr starken Lichtbogen einher. Um es zu löschen, verwenden sie verschiedene Möglichkeiten, einschließlich der Unterbrechung des Stromkreises in einer besonderen Umgebung.

Dieser Schalter beinhaltet:

Kontaktsystem;

Lichtbogenlöschgerät;

spannungsführende Teile;

isoliertes Gehäuse;

Antriebsmechanismus.

Eines dieser Schaltgeräte ist auf dem Foto abgebildet.

Für Qualitätsarbeit Schaltungen in solchen Ausführungen berücksichtigen zusätzlich zur Betriebsspannung:

der Nennwert des Laststroms für seine zuverlässige Übertragung im eingeschalteten Zustand;

maximaler Kurzschlussstrom basierend auf dem Effektivwert, dem der Trennmechanismus standhalten kann;

zulässiger Anteil des aperiodischen Stroms im Moment der Unterbrechung des Stromkreises;

automatisch neu starten und Bereitstellung von zwei automatischen Wiedereinschaltzyklen.

Entsprechend den Methoden zum Löschen des Lichtbogens während der Abschaltung werden Schalter in folgende Kategorien eingeteilt:

Öl;

Vakuum;

Luft;

SF6;

Autogas;

elektromagnetisch;

autopneumatisch.

Für zuverlässige und angenehmes Arbeiten Sie sind mit einem Antriebsmechanismus ausgestattet, der eine oder mehrere Energiearten oder Kombinationen daraus nutzen kann:

geladene Feder;

angehobene Last;

Druck Druckluft;

elektromagnetischer Impuls vom Magneten.

Abhängig von den Einsatzbedingungen können sie mit einer Spannung von einem bis einschließlich 750 Kilovolt betrieben werden. Natürlich haben sie das verschiedene Designs. Abmessungen, automatische und Fernbedienung, Schutzmaßnahmen für einen sicheren Betrieb einrichten.

Hilfssysteme solcher Leistungsschalter können eine sehr komplexe verzweigte Struktur aufweisen und sind auf zusätzlichen Schalttafeln in speziellen technischen Gebäuden untergebracht.

Gleichstromkreise

Diese Netzwerke betreiben auch eine große Anzahl von Leistungsschaltern mit unterschiedlichen Funktionen.

Elektrische Geräte bis 1000 Volt

Moderne Technologien werden hier in großem Umfang eingeführt modulare Geräte, mit der Möglichkeit zur Montage auf einer DIN-Schiene.

Sie ergänzen erfolgreich die Klassen alter Maschinengewehre wie , AE und andere ähnliche, die mit Schraubverbindungen an den Schildwänden befestigt wurden.

Modulare DC-Designs haben den gleichen Aufbau und das gleiche Funktionsprinzip wie ihre AC-Pendants. Sie können in einem oder mehreren Blöcken durchgeführt werden und werden je nach Belastung ausgewählt.

Elektrische Geräte über 1000 Volt

Hochspannungs-Leistungsschalter für Gleichstrom werden in Elektrolyse-Produktionsanlagen, metallurgischen Industrieanlagen, im Schienen- und städtischen elektrifizierten Verkehr sowie in Energieunternehmen eingesetzt.

Basic technische Anforderungen Die Funktionsweise solcher Geräte entspricht denen ihrer Wechselstrom-Pendants.

Hybridschalter

Wissenschaftlern des schwedisch-schweizerischen Unternehmens ABB ist es gelungen, einen Hochspannungs-Gleichstromschalter zu entwickeln, der zwei Leistungsstrukturen kombiniert:

1. SF6;

2. Vakuum.

Es heißt Hybrid (HGÜ) und nutzt die Technologie der sequentiellen Lichtbogenlöschung in zwei Umgebungen gleichzeitig: Schwefelhexafluorid und Vakuum. Zu diesem Zweck wurde das folgende Gerät zusammengebaut.

Die obere Sammelschiene des Hybrid-Vakuum-Leistungsschalters wird mit Spannung versorgt, die untere Sammelschiene des SF6-Leistungsschalters wird mit Spannung versorgt.

Die Leistungsteile beider Schaltgeräte sind in Reihe geschaltet und werden von ihren Einzelantrieben gesteuert. Damit sie gleichzeitig arbeiten können, wurde ein Steuergerät für synchronisierte Koordinatenoperationen geschaffen, das über einen Glasfaserkanal Befehle an den Steuermechanismus mit unabhängiger Stromversorgung überträgt.

Durch den Einsatz hochpräziser Technologien konnten die Designentwickler eine Konsistenz der Aktionen der Aktoren beider Antriebe erreichen, die in einen Zeitraum von weniger als einer Mikrosekunde passt.

Der Schalter wird von einer in die Stromleitung eingebauten Relaisschutzeinheit über einen Repeater gesteuert.

Der Hybrid-Leistungsschalter hat die Effizienz von SF6- und Vakuum-Verbundkonstruktionen durch die Nutzung ihrer kombinierten Eigenschaften deutlich verbessert. Gleichzeitig konnten Vorteile gegenüber anderen Analoga realisiert werden:

1. die Fähigkeit, Kurzschlussströme bei hoher Spannung zuverlässig abzuschalten;

2. Möglichkeit eines geringen Aufwandes für den Wechsel Kraftelemente, was es ermöglichte, die Abmessungen deutlich zu reduzieren und. dementsprechend die Kosten für die Ausrüstung;

3. Verfügbarkeit der Einhaltung verschiedener Standards für die Erstellung von Strukturen, die als Teil eines separaten Leistungsschalters oder kompakter Geräte in einer Umspannstation betrieben werden;

4. die Fähigkeit, die Folgen eines schnell zunehmenden Erholungsstresses zu beseitigen;

5. die Fähigkeit, ein Basismodul für den Betrieb mit Spannungen bis 145 Kilovolt und höher zu bilden.

Eine Besonderheit des Designs ist die Fähigkeit, einen Stromkreis in 5 Millisekunden zu unterbrechen, was mit Leistungsgeräten anderer Designs fast unmöglich zu erreichen ist.

Hybrid-Switch-Gerät mit der Nummer zehn beste Entwicklungen für das Jahr laut dem Technology Review des MIT (Massachusetts Institute of Technology).

Auch andere Hersteller führen ähnliche Studien durch. elektrische Geräte. Sie haben es auch geschafft bestimmte Ergebnisse. Aber ABB ist ihnen in dieser Angelegenheit voraus. Das Management geht davon aus, dass bei der Übertragung von Wechselstromstrom dies der Fall ist große Verluste. Sie können durch den Einsatz von Hochspannungs-Gleichspannungskreisen deutlich reduziert werden.

Aus einem modernen Stromnetz ist es nicht mehr wegzudenken notwendigen Mittel Schutz, insbesondere den Leistungsschalter. Im Gegensatz zu veralteten Sicherungen ist sie für den wiederverwendbaren Schutz von Netzwerken und elektrischen Geräten konzipiert. Gleichzeitig schützt der Schutzschalter vor Kurzschlussströmen, übermäßiger Überlastung und bei einigen Modellen sogar vor unzulässigen Spannungseinbrüchen. Und das wichtigste Element im Zentrum dieser gesamten Struktur ist der Leistungsschalterauslöser. Davon hängt die Zuverlässigkeit und Arbeitsgeschwindigkeit ab, daher lohnt es sich, alle derzeit vorhandenen Varianten zu vergleichen.

Vergleich

Eine der ersten kann also als thermische Freisetzung bezeichnet werden. Der thermische Auslöser arbeitet konstruktionsbedingt zeitverzögert. Je größer der Stromüberschuss ist, desto schneller arbeitet die thermische Auslösung. Daher kann die Reaktionszeit zwischen einigen Sekunden und einer Stunde variieren. Deshalb wird die Empfindlichkeit der Maschine, in der der thermische Auslöser eingebaut ist, immer durch die Zeit-Strom-Kennlinie bestimmt und entspricht der Klasse B, C oder D.

Der nächste Typ wird als sofortige Freisetzung klassifiziert. Es geht darumüber ein solches Konzept wie eine elektromagnetische Freisetzung. Der Betrieb erfolgt im Bruchteil einer Sekunde, was im Vergleich zu thermischen Auslösern vorteilhaft ist. Der elektromagnetische Auslöser hat jedoch auch seine eigene Besonderheit: Der Betrieb erfolgt, wenn der Nennstrom deutlich über dem Nennstrom liegt. Auf dieser Grundlage weist auch die elektromagnetische Freisetzung eine gewisse Empfindlichkeit auf und gehört zu einer der Klassen A, B, C oder D.

Am effektivsten ist vielleicht die elektronische Leistungsschalterauslösung. Schnelle Betriebsgeschwindigkeit und hohe Empfindlichkeit zeichnen den elektronischen Auslöser aus das ideale Heilmittel Schutz vor Überlast und Kurzschlussströmen. Aus diesem Grund wird dieser Schnellauslöser bei höheren Strömen eingesetzt.

Dabei handelt es sich um die elektronische Auslöseeinheit, die häufig sowohl an offenen Leistungsschaltern als auch an Kompaktleistungsschaltern montiert wird. Offene Leistungsschalter haben eine offene Bauform (meist in Metallgehäuse) und sind für Ströme bis zu mehreren tausend Ampere ausgelegt. Wie bereits erwähnt, ist der elektronische Auslöser aufgrund seiner sofortigen Reaktionsgeschwindigkeit ideal für Stromnetze. Kompaktleistungsschalter zeichnen sich durch kompakte Abmessungen und geschlossene Bauweise in einem Gehäuse aus duroplastischem Kunststoff aus. Sie lassen sich bequem auf einer DIN-Schiene montieren, das geschlossene Gehäuse stellt jedoch erhöhte Anforderungen an die Zuverlässigkeit des Auslösers. Auch hier handelt es sich um einen elektronischen Auslöser, bei dem es keine beweglichen mechanischen Elemente gibt.

Funktionsprinzip

Unabhängig von der Art des Auslösers basiert sein Funktionsprinzip auf der Öffnung des Stromkreises bei Überschreitung der Stromkennwerte. Jeder Auslöser ist integraler Bestandteil des Leistungsschalters, entweder darin eingebaut oder mechanisch mit ihm verbunden. Der Leistungsschalterauslöser löst unter Einfluss von Kurzschlussströmen oder bei Überlastung die Auslösung der Haltevorrichtung im Leistungsschaltergehäuse aus. Dadurch öffnet sich der Stromkreis.

Design

Das Design hängt weitgehend von der Art der Freigabe ab. Ja, die Basis thermische Freisetzung dient als Bimetallplatte – ein Metallstreifen aus zwei Streifen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Beim Durchfließen von Strömen, die den zulässigen Wert überschreiten, verformt sich die Bimetallplatte und löst dadurch den Auslösemechanismus aus.

Der Aufbau eines elektromagnetischen Auslösers ist ein Elektromagnet (zylindrische Wicklung) mit beweglichem Kern. Der Strom fließt durch die Spulenwicklung und wenn die Stromkennwerte überschritten werden, wird der Kern zurückgezogen, was den Öffnungsmechanismus beeinflusst.

Die elektronische Auslöseeinheit des Leistungsschalters basiert jedoch nicht darauf mechanische Einwirkung und ist ein etwas anderes Design. Es besteht aus einem Controller und Stromsensoren. Der Controller vergleicht die Werte der aktuellen Sensoren mit etablierte Merkmale, und wenn die angegebenen Stromparameter überschritten werden, gibt es ein Signal zum Ausschalten. Dadurch verfügt der elektronische Auslöser über flexiblere Einstellungen, die es Ihnen ermöglichen, die Parameter des Leistungsschalters so zu konfigurieren, dass sie den spezifischen Anforderungen des Stromnetzschutzes entsprechen.

Was ist ein Leistungsschalter?

Leistungsschalter(automatisch) ist Schaltgerät zum Schutz konzipiert elektrisches Netzwerk durch Überströme, d.h. vor Kurzschlüssen und Überlastungen.

Die Definition von „schalten“ bedeutet das dieses Gerät können Stromkreise ein- und ausschalten, also schalten.

Automatische Schalter verfügen über einen elektromagnetischen Auslöser, der den Stromkreis vor Kurzschlüssen schützt, und über einen kombinierten Auslöser, bei dem zusätzlich zum elektromagnetischen Auslöser ein thermischer Auslöser zum Schutz des Stromkreises vor Überlastung verwendet wird.

Notiz: Entsprechend Anforderungen der PUE Elektrische Haushaltsnetze müssen sowohl vor Kurzschlüssen als auch vor Überlastungen geschützt werden. Daher sollten zum Schutz der elektrischen Haushaltsleitungen Leistungsschalter mit kombiniertem Auslöser verwendet werden.

Automatische Schalter werden in einpolig (verwendet in einphasigen Netzen), zweipolig (verwendet in einphasigen und zweiphasigen Netzen) und dreipolig (verwendet in dreiphasigen Netzen) unterteilt. Es gibt auch vierpolige Schalter. Polschutzschalter (kann in Drehstromnetzen mit System eingesetzt werden Erdung TN-S).

1. Aufbau und Funktionsprinzip eines Leistungsschalters.

Die folgende Abbildung zeigt Leistungsschaltergerät mit einer kombinierten Freigabe, d.h. mit elektromagnetischer und thermischer Auslösung.

1,2 - jeweils untere und obere Schraubklemmen zum Anschließen des Kabels

3 - beweglicher Kontakt; 4 – Lichtbogenkammer; 5 - flexibler Leiter (zum Verbinden beweglicher Teile des Leistungsschalters); 6 - elektromagnetische Auslösespule; 7 - Kern des elektromagnetischen Auslösers; 8 – thermischer Auslöser (Bimetallplatte); 9 – Freigabemechanismus; 10 – Steuergriff; 11 – Klemme (zur Montage der Maschine auf einer DIN-Schiene).

Die blauen Pfeile in der Abbildung zeigen die Richtung des Stromflusses durch den Leistungsschalter.

Die Hauptelemente des Leistungsschalters sind elektromagnetische und thermische Auslöser:

Elektromagnetischer Auslöser Bietet Schutz des Stromkreises vor Kurzschlussströmen. Es handelt sich um eine Spule (6) mit einem Kern (7) in der Mitte, der auf einer speziellen Feder montiert ist. Im Normalbetrieb erzeugt der durch die Spule fließende Strom gemäß dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion ein elektromagnetisches Feld, das die Spule anzieht Kern innerhalb der Spule, aber die Kräfte dieser elektromagnetisches Feld reicht nicht aus, um den Widerstand der Feder zu überwinden, auf der der Kern montiert ist.

Bei einem Kurzschluss steigt der Strom im Stromkreis schlagartig auf einen Wert an, der um ein Vielfaches höher ist als der Nennstrom des Leistungsschalters. Dieser durch die Spule des elektromagnetischen Auslösers fließende Kurzschlussstrom erhöht das auf den Kern wirkende elektromagnetische Feld Auf einen solchen Wert, dass seine Rückzugskraft ausreicht, um die Widerstandsfedern zu überwinden, die sich innerhalb der Spule bewegen, öffnet der Kern den beweglichen Kontakt des Leistungsschalters und schaltet den Stromkreis ab:

Im Kurzschlussfall (d. h. bei einem schlagartigen Stromanstieg um ein Vielfaches) trennt der elektromagnetische Auslöser den Stromkreis im Bruchteil einer Sekunde.

Thermische Freisetzung Bietet Schutz des Stromkreises vor Überlastströmen. Überlastungen können auftreten, wenn elektrische Geräte eine Gesamtleistung überschreiten zulässige Belastung dieses Netzwerks, was wiederum zu einer Überhitzung der Leitungen, einer Zerstörung der Isolierung der elektrischen Leitungen und deren Ausfall führen kann.

Der thermische Auslöser ist eine Bimetallplatte (8). Bimetallplatte – diese Platte wird aus zwei Platten gelötet verschiedene Metalle(Metall „A“ und Metall „B“ in der Abbildung unten) mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten beim Erhitzen.

Wenn ein Strom, der den Nennstrom des Leistungsschalters übersteigt, durch die Bimetallplatte fließt, beginnt sich die Platte zu erwärmen, während Metall „B“ beim Erhitzen einen höheren Ausdehnungskoeffizienten aufweist, d. h. Beim Erhitzen dehnt es sich schneller aus als Metall „A“, was zu einer Biegung führt Bimetallstreifen Durch Biegen wirkt es auf den Auslösemechanismus (9), der den beweglichen Kontakt (3) öffnet.

Die Ansprechzeit des thermischen Auslösers hängt von der Höhe des Überstroms im Stromnetz des Nennstroms der Maschine ab; je größer dieser Überschuss ist, desto schneller arbeitet der Auslöser.

In der Regel arbeitet der thermische Auslöser bei Strömen, die 1,13-1,45-mal höher sind als der Nennstrom des Leistungsschalters, während bei einem Strom, der 1,45-mal höher ist als der Nennstrom, der thermische Auslöser den Leistungsschalter in 45 Minuten ausschaltet - 1 Stunde.

Immer wenn der Leistungsschalter unter Last ausgeschaltet wird, entsteht am beweglichen Kontakt (3) ein Lichtbogen, der den Kontakt selbst zerstört. Je höher der geschaltete Strom, desto stärker und größer der Lichtbogen zerstörerische Wirkung. Wirkung. Um Schäden durch einen Lichtbogen in einem Leistungsschalter zu minimieren, wird dieser in die Lichtbogenlöschkammer (4) geleitet, die aus separaten, parallel angeordneten Platten besteht. Wenn der Lichtbogen zwischen diese Platten fällt, wird er zerkleinert und gelöscht.

3. Kennzeichnung und Eigenschaften von Leistungsschaltern.

VA47-29- Typ und Serie des Leistungsschalters

Nennstrom- der maximale Strom des Stromnetzes, bei dem der Leistungsschalter längere Zeit ohne Betrieb arbeiten kann Notabschaltung Ketten.

Nennspannung— die maximale Netzspannung, für die der Leistungsschalter ausgelegt ist.

PKS— Höchstausschaltvermögen des Leistungsschalters. Diese Abbildung zeigt den maximalen Kurzschlussstrom, der einen bestimmten Leistungsschalter ausschalten und gleichzeitig seine Funktionalität aufrechterhalten kann.

In unserem Fall wird der PKS mit 4500 A (Ampere) angegeben, was bedeutet, dass der Leistungsschalter bei einem Kurzschlussstrom (Kurzschluss) kleiner oder gleich 4500 A in der Lage ist, den Stromkreis zu öffnen und in gutem Zustand zu bleiben , wenn der Kurzschlussstrom. Übersteigt der Wert diesen Wert, besteht die Möglichkeit, dass die beweglichen Kontakte der Maschine schmelzen und miteinander verschweißen.

Auslösende Eigenschaften— bestimmt den Wirkungsbereich des Leistungsschalterschutzes sowie die Zeit, in der dieser Betrieb stattfindet.

In unserem Fall wird beispielsweise eine Maschine mit der Charakteristik „C“ vorgestellt; ihr Arbeitsbereich reicht von 5·I n bis einschließlich 10·I n. (I n - Nennstrom der Maschine), d.h. von 5*32=160A bis 10*32+320 bedeutet dies, dass unsere Maschine bereits bei Strömen von 160 - 320 A eine sofortige Stromkreisabschaltung ermöglicht.

4. Auswahl eines Leistungsschalters

Die Auswahl der Maschine erfolgt nach folgenden Kriterien:

— Nach Polzahl: Ein- und zweipolig werden verwendet einphasiges Netzwerk, drei- und vierpolig - in einem dreiphasigen Netzwerk.

— Nach Nennspannung: Die Nennspannung des Leistungsschalters muss größer oder gleich der Nennspannung des Stromkreises sein, den er schützt:

Unom. AB⩾ Unom. Netzwerke

— Nach Nennstrom:Der erforderliche Bemessungsstrom des Leistungsschalters kann auf eine der folgenden vier Arten ermittelt werden:

1. Mit Hilfe unserer .
2. Mit Hilfe unserer .
3. Verwenden Sie die folgende Tabelle:

1. Berechnen Sie sich selbst mit der folgenden Methode:

Der Nennstrom des Leistungsschalters muss größer oder gleich dem Nennstrom des Stromkreises sein, den er schützt, d. h. der Strom, für den dieses Stromnetz ausgelegt ist:

ICHnom. AB⩾ ICHkalk. Netzwerke

Der berechnete Strom des Stromnetzes (I-Nennnetz) kann mit unserem ermittelt werden, oder Sie berechnen ihn selbst mit der Formel:

ICHkalk. Netzwerke= PNetzwerke/(U-Netz *K)

wobei: P Netzwerk - Netzwerkleistung, Watt; U-Netzwerk - Netzwerkspannung (220 V oder 380 V); K – Koeffizient (Für ein einphasiges Netzwerk: K=1; für ein dreiphasiges Netzwerk: K=1,73).

Die Netzleistung ist definiert als die Summe der Leistungen aller elektrischen Empfänger im Haus:

PNetzwerke=(P 1 + P 2 …+ P n)*K s

Wo: P1, P2, Pn— Leistung einzelner elektrischer Empfänger; K s— Bedarfskoeffizient (K c = von 0,65 bis 0,8), wenn nur 1 Stromempfänger oder eine Gruppe von Stromempfängern, die gleichzeitig an das Netzwerk angeschlossen sind, an das Netzwerk angeschlossen ist, K c = 1.

Als Netzleistung können Sie beispielsweise auch die maximal zur Nutzung zugelassene Leistung heranziehen technische Spezifikationen, Projekt oder Stromliefervertrag, falls vorhanden.

Nach der Berechnung des Netzstroms nehmen wir den nächstgrößeren Standardwert des Nennstroms der Maschine: 4A, 5A, 6A, 8A, 10A, 13A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A, 50A, 63A usw.

HINWEIS: Zusätzlich zu der oben beschriebenen Methode ist es möglich, die Berechnung des Leistungsschalters zu vereinfachen. Dazu benötigen Sie:

1. Bestimmen Sie die Netzwerkleistung in Kilowatt (1 Kilowatt = 1000 Watt) mithilfe der oben angegebenen Formel:

P-Netzwerk =(P 1 + P 2 ...+ P n)*K s, kW

2. Bestimmen Sie den Netzstrom, indem Sie die berechnete Netzleistung mit dem Umrechnungsfaktor multiplizieren ( K p) gleich: 1,52 -für 380 Volt Netz bzw 4,55 — für ein 220-Volt-Netz:

ICHNetzwerke= PNetzwerke*K p, Ampere

3. Das ist alles. Nun runden wir wie im vorherigen Fall den resultierenden Wert des Netzstroms auf den nächsthöheren Standardwert des Nennstroms der Maschine.

Und zum Schluss Wählen Sie das Antwortmerkmal aus(siehe Merkmalstabelle oben). Wenn wir beispielsweise einen Schutzschalter installieren müssen, um die elektrische Verkabelung des gesamten Hauses zu schützen, wählen wir die Charakteristik „C“. Wenn die elektrische Beleuchtung und die Steckdosengruppe in zwei verschiedene Schutzschalter unterteilt sind, können wir für die Beleuchtung einen installieren Leistungsschalter mit Charakteristik „B“ und für Steckdosen mit Charakteristik „C“. Wenn zum Schutz des Elektromotors ein automatischer Schutzschalter benötigt wird, wählen Sie Charakteristik „D“.

Hier ein Beispiel für eine Berechnung: Es gibt ein Haus, in dem sich folgende Stromabnehmer befinden:

• Waschmaschine mit einer Leistung von 800 Watt (W) (entspricht 0,8 kW)
• Mikrowellenherd – 1200 W
• Elektroofen – 1500 W
• Kühlschrank - 300 W
• Computer - 400 W
• Wasserkocher – 1200 W
• Fernseher – 250 W
• Elektrische Beleuchtung - 360 W

Netzspannung: 220 Volt

Nehmen wir an, dass der Nachfragekoeffizient 0,8 beträgt

Dann ist die Netzwerkleistung gleich:

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Leistungsschalter sind Geräte, die dafür ausgelegt sind Schutzabschaltung Gleich- und Wechselstromkreise bei Kurzschluss, Stromüberlastung, Spannungsabfall oder -verlust. Im Gegensatz zu Sicherungen haben automatische Schalter einen genaueren Abschaltstrom, können wiederholt verwendet werden und auch in einer dreiphasigen Version kann beim Auslösen der Sicherung eine der Phasen (eine oder zwei) unter Spannung bleiben, was ebenfalls ein Notfallmodus ist des Betriebs (insbesondere bei angetriebenen Drehstrom-Elektromotoren).

Leistungsschalter werden nach den von ihnen ausgeführten Funktionen klassifiziert, wie zum Beispiel:

• Minimal- und Maximalstrommaschinen;
• Mindestspannungsschutzschalter;
• Rückwärtsleistung;

Wir betrachten das Funktionsprinzip eines Leistungsschalters am Beispiel eines Überstromschutzschalters. Das Diagramm ist unten dargestellt:

Wobei: 1 – Elektromagnet, 2 – Anker, 3, 7 – Federn, 4 – Achse, entlang derer sich der Anker bewegt, 5 – Riegel, 6 – Hebel, 8 – Stromkontakt.

Wenn der Nennstrom fließt, arbeitet das System normal. Sobald der Strom den zulässigen Einstellwert überschreitet, überwindet der in Reihe mit dem Stromkreis geschaltete Elektromagnet 1 die Kraft der Rückhaltefeder 3 und zieht den Anker 2 zurück. Durch Drehen um die Achse 4 gibt die Klinke 5 den Hebel 6 frei Dann öffnet die Auslösefeder 7 die Stromkontakte 8. Eine solche Maschine wird manuell eingeschaltet.

Derzeit sind Automaten entstanden, die bei Abschaltströmen von 3000 – 5000 A eine Abschaltzeit von 0,02 – 0,007 s haben.

Konstruktionen von Leistungsschaltern

Es gibt ziemlich viele verschiedene Designs automatische Leistungsschalter für Wechsel- und Gleichstromkreise. IN in letzter Zeit Sehr weit verbreitet sind kleine Sicherungsautomaten, die zum Schutz vor Kurzschlüssen und Stromüberlastungen von Haushalts- und Industrienetzen in Anlagen mit Strömen bis 50 A und Spannungen bis 380 V vorgesehen sind.

Hauptsächlich Schutzmittel Bei solchen Schaltern handelt es sich um Bimetall-bzw elektromagnetische Elemente, löst bei Erwärmung mit einer gewissen Zeitverzögerung aus. Automatische Maschinen, die einen Elektromagneten enthalten, haben eine relativ hohe Arbeitsgeschwindigkeit, und dieser Faktor ist bei Kurzschlüssen sehr wichtig.

Unten ist eine Korkmaschine mit einem Strom von 6 A und einer Spannung von nicht mehr als 250 V:

Wobei: 1 – Elektromagnet, 2 – Bimetallplatte, 3, 4 – Ein- bzw. Ausschaltknopf, 5 – Auslöser.

Die Bimetallplatte ist wie der Elektromagnet in Reihe zum Stromkreis geschaltet. Wenn mehr als der Nennstrom durch den Leistungsschalter fließt, beginnt sich die Platte zu erwärmen. Bei längerem Überstromfluss verformt sich Platte 2 durch Erwärmung und wirkt sich auf den Auslösemechanismus 5 aus. Tritt im Stromkreis ein Kurzschluss auf, zieht Elektromagnet 1 den Kern sofort zurück und beeinflusst dadurch auch die Auslösung, was der Fall ist den Stromkreis öffnen. Auch dieser Typ Die Maschine wird manuell durch Drücken der Taste 4 ausgeschaltet und nur manuell durch Drücken der Taste 3 eingeschaltet. Der Entriegelungsmechanismus ist in Form eines Brechhebels oder Riegels ausgeführt. Grundlegend Elektrischer Schaltplan Maschine ist unten dargestellt:

Wo: 1 – Elektromagnet, 2 – Bimetallplatte.

Das Funktionsprinzip von dreiphasigen Leistungsschaltern unterscheidet sich praktisch nicht von einphasigen. Dreiphasige Leistungsschalter sind je nach Leistung der Geräte mit speziellen Lichtbogenkammern oder Spulen ausgestattet.

Unten finden Sie ein Video, das die Funktionsweise des Leistungsschalters detailliert beschreibt: